铝及电解质对热压TiB_2(C)片的润湿性研究

为了探讨工业应用TiB_2阴极材料的途径,本文采用由中温炭还原法制得的TiB_2原料,在配入一定量的石墨成分后,将其热压成TiB_2(C)片,用高温可见光座滴法和X射线座滴法分别研究了1000℃时,铝电解质及电解质熔盐覆盖下的铝液对此种含炭TiB_2热压片润湿性,测得了非极化条件下有熔盐存在时,铝在纯TiB_2热压片上的润湿角近乎零度,铝在TiB_2(C)上的润湿角为10°左右,并讨论了铝对TiB_2(C)试样片的润湿机理。     

常温固化TiB2涂层阴极抗钠渗透性

采用自行研制的改进型Rapoport钠膨胀测定仪,分别测定半石墨质阴极和不同TiB2含量的常温固化涂层阴极材料的钠膨胀率.当试样电解后,用扫描电镜观察试样径向剖面形貌,用X射线能谱仪检测试样径向剖面的元素分布.研究结果表明:TiB2涂层阴极的钠膨胀率小于半石墨质阴极的钠膨胀率;随着涂层中TiB2含量的增加,涂层阴极的钠膨胀逐渐减缓,最终钠膨胀率逐渐减小;TiB2含量为60%的涂层阴极的最终钠膨胀率最小,约为半石墨质阴极的最终纳膨胀率的60%;在电解初期,渗透进入TiB2涂层阴极的钠主要集中在涂层中,TiB2涂层本身也是钠渗透进入碳素阴极的阻挡层;常温固化TiB2阴极涂层能提高基体碳素阴极材料抗钠渗透性,减小钠膨胀危害,降低阴极破损率.     

利用Na~+·β-Al_2O_3固体电解质浓差电池测定铝中钠活度

利用 Na~+·β-Al_2O_3 固体电解质组成浓差电池,测量了电解与非电解两种情况下与冰晶石-氧化铝熔体平衡的铅中钠活度。研究了钠活度随熔体温度、分子比、氧化铝浓度及阴极电流密度的变化。实验还表明,电解情况下阴极铝液中的钠活度远大于非电解的静态平衡时铝液中的钠活度。     

铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理

铝电解生产过程中，由于氧化铝中含有少量的氧化锂导致电解质中氟化锂含量升高，锂元素向阴极内衬中渗透.通过X射线衍射分析与扫描电镜分析，对电解质和阴极炭块中锂元素的存在形式进行了研究，探讨了铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理.结果表明:电解质中的锂主要以LiNa₂AlF₆形式存在；电解过程中，电解质中的部分锂离子被铝还原为金属锂并进入铝液中，铝液中锂摩尔分数与电解质中的氟化锂摩尔分数成正比；电解质中的锂主要以氟化物形式通过阴极炭块中的开气孔和裂缝向阴极炭块中渗透，铝液中的锂不会通过铝液向阴极炭块内部扩散.     

冰晶石-氧化铝熔液向炭阴极渗透的研究

冰晶石-氧化铝熔液向炭阴极的渗透是影响铝电解槽寿命的决定性因素.本文在实验室内研究电极极性、电流密度、添加铝、NaF/AlF_3分子比、阴极材料和反向电解诸因素对于湿润和渗透的影响,进而讨论向炭阴极渗透的机理问题.认为,电毛细现象以及铝和钠的作用均能增进冰晶石-氧化钼熔液对炭阴极的湿润和渗透.着重阐述了电毛细湿润和渗透的概念.     

铝电解正常生产过程中的工艺参数探析

现代铝电解工业生产,普遍采用冰晶石-氧化铝电解法,主要设备是电解槽。基本原理是以冰晶石-氧化铝熔体为电解质,碳素材料为阳极和阴极,强大的直流电由阳极导入,经过电解质与铝液层,而后从阴极导出回到电源。通入直流电,一方面是利用它的热能将氧化铝熔化到熔融状态,并保持恒定的电解温度;另一方面是实现电化学反应,也就是使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出,从而得到铝液,氧离子则在阳极上放电生成二氧化碳和一氧化碳混合气体。     

电弧喷涂铝涂层的抗高温空气氧化性能

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备铝涂层。用Q235钢、铝涂层和封孔铝涂层3种试样进行400℃和500℃涂层氧化和失效试验,并绘制了氧化动力学曲线。结果表明,在500℃以下,在Q235钢基体上电弧喷涂铝涂层和封孔铝涂层可以提高试样的抗氧化能力,但只是在短期内有效。在相同的温度下,封孔铝涂层试样氧化速度最低,铝涂层试样和Q235钢试样的氧化速度大约分别是它的2倍和3倍。氧化过程中,氧化气体渗透到涂层内部,Al2O3膜不断生成、破碎和剥落,并在涂层颗粒机械结合部位堆积,产生的张应力造成涂层的内聚强度降低,塑性和密封性能变差,防腐作用减弱,这是涂层氧化和失效的主要原因。     

MoSi_2对二硼化钛惰性阴极材料性能的影响

用冷压烧结法制造了二硼化钛惰性阴极,研究了ＭｏＳｉ２对二硼化钛惰性阴极烧结性能的影响,得到致密的ＴｉＢ２基惰性阴极试样·在电解实验后,通过对二硼化钛阴极的表面和剖面的电子显微分析,发现铝液对此种惰性阴极的湿润性好于电解质对惰性阴极的湿润性,避免了电解质与阴极表面的直接接触·发现惰性阴极的腐蚀为电解质对阴极晶界的腐蚀·测得腐蚀速度为２－５３ｍｍ／ａ,证明其耐蚀性能良好     

透明电解槽研究铝在冰晶石—氧化铝熔液中的溶解

本文用透明电解槽对金属铝在冰晶石一氧化铝熔液中的溶解及阳极效应进行了直接的观察,铝溶解时先放出大量细小的气泡,然后泛起蓝褐色的金属雾,一定时间后铝为一黑褐色结壳,所包裹熔液重新变清,电解后,金属雾很快消失,一旦停止电解,金属雾便重新从铝液上泛起,阳极效应时阳极上产生一股气流喷向阴极,认为铝的溶解形式主要是电化学溶解,阴极极化(电解)可以使铝的溶解得到抑制,阳极喷射则是由于阳极气体膜电离所致,使得电流效率降低。     

电弧喷涂铝涂层的抗高温空气氧化性能

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备铝涂层。用Q235钢、铝涂层和封孔铝涂层3种试样进行400℃和500℃涂层氧化和失效试验，并绘制了氧化动力学曲线。结果表明，在500℃以下，在Q235钢基体上电弧喷涂铝涂层和封孔铝涂层可以提高试样的抗氧化能力，但只是在短期内有效。在相同的温度下，封孔铝涂层试样氧化速度最低，铝涂层试样和Q235钢试样的氧化速度大约分别是它的2倍和3倍。氧化过程中，氧化气体渗透到涂层内部，Al2O3膜不断生成、破碎和剥落，并在涂层颗粒机械结合部位堆积，产生的张应力造成涂层的内聚强度降低，塑性和密封性能变差，防腐作用减弱，这是涂层氧化和失效的主要原因。     

熔盐电镀制取铝电解用TiB2惰性阴极

采用熔盐电解法在碳阴极上电镀TiB2铝电解用惰性阴极材料,电解温度800℃,电解质组成(质量分数,%)为KCl4.8,KF55.7,K2TiF615.3,KBF424.2,电流密度为0 3A/cm2,电解3h·对制得的镀层做XRD和EMP电子探针形貌分析,实验结果表明,镀层成分为单一的TiB2,无杂相·镀层厚度可达0.2mm,表面平整,分布均匀,与碳基体结合良好,且有金属光泽·说明该电解条件下,Ti和B能够在阴极上共沉积并生成TiB2·     

添加剂对铝电解炭基阴极钠渗透膨胀过程的影响

为了提高现用铝电解炭基阴极的抗钠侵蚀性能,在实验室条件下研究了添加剂对铝电解炭基阴极钠渗透膨胀的影响.结果表明:添加B2O3能减缓钠的初期渗透和膨胀速率,但同时会增加阴极的终期膨胀量;而添加TiB2既能减少金属钠的渗透量,又能降低炭基阴极的钠膨胀率;当同时加入TiB2和B2O3时,能够进一步提高炭基阴极的抗钠渗透膨胀性能.     

铝铜合金阴极的铝电解研究

在实验室小型电解槽上用铝铜合金做阴极,研究电流效率[CE]与极距,电流密度和阴极合金组成的关系,当极距超过一定值时,电流效率达到几乎不变的最大值;当阳极电流密度达到一定值时电流效率也出现最大值,在阴极合金组成低于33％重量铜以下,电流效率随含铜量增加而增加,根据试验结果推导出电流效率和阴极合金组成的数学关系式。     

铝电解阴极附近的离子分布及阴极放电过程

对铝电解阴极附近络离子的稳定性及离子分布进行了研究。认为络离子在电极双电层区域内越靠近电极其稳定性越低;各种离子(团)在电极附近均呈指数分布,从而说明了铝电解阴极直接放电的离子是Al_(3+)单体而不是AlF_6~(3-)等络离子。     

镁双极槽用TiB_2涂敷电极材料的性能

以ＴｉＢ２碳胶涂敷石墨作双极性电极，并对其常温和高温理化性能以及在ＭｇＣｌ２电解过程中的电化学性能进行测试；利用扫描电镜（ＳＥＭ）分析ＴｉＢ２碳胶层的织构以及胶层与基底石墨的粘结强度。结果表明，涂敷电极在常温下具有较高的机械强度；高温下抗氧化烧蚀、耐熔盐电解质和熔融液态金属的侵蚀；涂敷电极碳胶层结构致密，涂敷层渗入石墨基底，使胶层与石墨具有较高的粘结强度。将这种材料作为镁电解双极性电极，性能优良，有发展前景。     

TiB2镀层制备及其耐腐蚀性能研究

介绍了采用K2TiF6-KBF4-KF-KCl-LiF熔盐体系在石墨基体上电沉积制备TiB2镀层的工艺方法,其电解质组成(质量分数,%)为K2TiF615,KBF424,KF48,KCl 8,LiF5,电沉积温度为820℃,电沉积时间为3 h,电流密度为0.7 A/cm2.将所制TiB2镀层作为铝电解实验的阴极,在工业铝电解条件下电解4 h,考察了Na和铝电解质对其腐蚀渗透情况.SEM分析结果表明,Na,F,Al等元素渗透到TiB2镀层的石墨基体中的量很少,而由XRD分析结果可知TiB2镀层的石墨基体中有少量的NaF晶体等,可见TiB2镀层未完全阻止Na的渗透,但却在一定程度上减缓了其渗透速率...     

低温电解质[K3AlF6Na3AlF6]-AlF3-A12O3熔体中TiB2-C复合阴极的耐腐蚀性能

采用模压-焙烧技术制备沥青、呋喃、酚醛和环氧基TiB2-C复合阴极,研究其在[K3AlF6/Na3AlF6]-A1F3-Al2O3 熔体中的低温电解腐蚀行为.研究结果表明:TiB2-C复合阴极均有着良好的铝液润湿性;沥青基TiB2-C复合阴极耐腐蚀性能较差,其腐蚀率和碱金属(K和Na)渗透速率分别为8.09 mm/a和10.6 mm/h:相比之下,酚醛基TiB2-C 复合阴极的耐腐蚀性能最好,其腐蚀率和碱金属的渗透速率分别为3.05 mm/a和4.72 mm/h,分别比沥青基TiB2-C 复合阴极下降62.3%和55.5%;树脂基TiB2-C复合阴极的抗碱金属渗透能力较好,其中又以酚醛基TiB2-C复合阴极的抗碱金属渗透能力最强;树脂黏结剂的使用可以在一定程度上改善TiB2-C复合阴极的耐腐蚀性能.     

铝电解TiB2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。     

渗硼金刚石薄膜电极用于有机废水降解的实验

为了研究渗硼金刚石薄膜电极电化学性能以及用于含有机污染物的废水处理的可行性,采用循环电解的方法,对含苯酚的废水进行了电化学氧化实验,同时与活性涂层钛阳极进行了对比实验研究,考察了阴极的可替代性,最后用两种电极对含苯胺的工业废水进行了对比实验。实验结果表明,金刚石电极不仅具有优越的电化学性能和优异的电化学指标,而且可以用于电化学废水处理;同时,用钛电极代替金刚石作阴极经济可行。