添加氧化釹對釹用炭素陽極性能影響的研究.pdf

1、釹廣泛應(yīng)用于永磁材料、儲氫材料、激光材料、高級合金等方面，在高新材料領(lǐng)域占有非常重要的地位。目前金屬釹主要通過NdF3-LiF-Nd2O3熔鹽體系電解制備，電解槽采用上掛式陰陽極、敞口，槽電壓高，電能效率低，能耗大。而下陰極結(jié)構(gòu)電解槽陽極自下而上消耗，可以采用大尺寸陽極以降低炭塊的毛耗率，可隨時升降陽極以控制極距在最佳范圍內(nèi)，且可在低槽壓下操作，易于實現(xiàn)自動控制，節(jié)能前景好，但該槽型易發(fā)生陽極效應(yīng)。
　　本文以石油焦為骨料、瀝青為

2、粘結(jié)劑、Nd2O3粉末為添加劑制備炭素陽極，研究Nd2O3添加量對炭素陽極的電阻率、真密度、空氣氧化活性、陽極與NdF3-LiF-Nd2O3熔鹽的潤濕性等物化性質(zhì)和陽極臨界電流密度、陽極氣體逸出行為等的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果顯示，炭素陽極的電阻率、灰分和空氣氧化活性均隨氧化釹添加量的增大而增大，體積密度和真密度略有波動，電解質(zhì)對炭素陽極的潤濕性隨陽極中氧化釹含量的增大而明顯改善。溫度升高，電解質(zhì)對炭素陽極的潤濕性變好。與不含氧化

3、釹的陽極相比，含2.5％氧化釹的陽極的電阻率增大了9.87％;含氧化釹2.5％的陽極在氧化釹濃度為3％的電解質(zhì)中潤濕角最小，為91.9°。
　　炭素陽極的臨界電流密度隨氧化釹添加量的增大而提高。當(dāng)熔鹽組成為NdF3(wt83.3％)-LiF(wt14.7％)-Nd2O3(2％)時，不含氧化釹陽極的臨界電流密度為1.92A·cm-2，含2％氧化釹陽極的臨界電流密度為8.4A·cm-2，提高了3倍以上。溫度升高有利于炭素陽極臨界電流密

4、度的提高。添加氧化釹有利于降低陽極過電壓;與不含氧化釹的試樣相比，當(dāng)氧化釹含量為2％時，陽極試樣的過電壓降低100mV以上。電壓波動測試表明，炭素陽極中添加氧化釹后，電壓波動高頻部分明顯增加，利于氣泡釋放，氣膜過電壓降低。在一定范圍內(nèi)，高電流密度有利于陽極氣泡逸出。
　　炭陽極中添加適量氧化釹，除電阻率略有增加外，其它物化性能均基本符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電解質(zhì)對炭陽極的潤濕性明顯改善，臨界電流密度顯著提高，陽極氣泡易于釋放，對降低陽極效應(yīng)