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Na3AlF6-K3AlF6AlF3熔体初晶温度、Al2O3溶解度及惰性阳极低温电解工艺研究

2020-12-17阅读(838)

Na3AlF6-K3AlF6AlF3熔体初晶温度、Al2O3溶解度及惰性阳极低温电解工艺研究

论文摘要

惰性阳极是成功开发铝电解新工艺的前提与关键,低温电解是解决惰性阳极耐腐蚀问题的重要途径。本论文在国家973计划课题（2005CB623703）及863计划课题（2008AA030503）的资助下,在前期研究的基础之上,以Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体为研究对象,研究了KR为15-30%,A1F3为20-30wt.%的Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体的初晶温度和A1203溶解度,并确定一种能够为惰性阳极提供适宜服役环境的“低温、高A1203溶解度”的电解质体系,同时,研究了电流密度、氧化铝浓度和电解温度对金属陶瓷在所确定的Na3AlF6-K3AlF6-AlF3电解质体系中电解腐蚀速率的影响,确定了适宜的电解工艺参数。主要研究结果如下：（1）深入研究KR值、A1F3含量对Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体初晶温度的影响,并采用高温XRD分析手段研究了物相组成和含量随电解质组成的变化情况。得到了新型电解质Na3AlF6-K3AlF6-AlF3三元体系初晶温度的经验公式和三元凝固等温线图,其适用范围为20wt.%<[AlF3]<30wt.%,15％<KR<30%。.T=3478-1867×[KR]0.12-12.97×[AlF3]1.14+3.538×[AlF3]×[KR]0.98-0.505×[AlF3]1.24×[KR]1.23本经验公式中的相关系数为0.992。（2）在前期初晶温度的研究基础之上,研究初晶温度在850℃左右的电解质组成中熔体温度、KR值、A1F3含量对A1203溶解度的影响。并且,结合初晶温度的研究结果,确定了一种具有“低温、高A1203溶解度”特征的电解质组成：KR=185%,AlF3=26wt.%,该电解质组成的初晶温度为866℃,在熔体温度为870℃时的A1203溶解度为5.21wt.%。（3）考察了电流密度（1.00、1.30、1.60、2.00、3.00、4.00A/cm2）、氧化铝浓度（2.00%、3.00%、4.00%、5.21%）、电解温度（870、880、890℃）对22（20Ni+Cu）/（NiFe2O4-1 ONiO）金属陶瓷惰性阳极在KR为18%,A1F3为26wt.%的电解质体系中电解腐蚀的影响。研究发现：阳极腐蚀速率随着电流密度的增加,先降低后升高；随着氧化铝浓度的增大,阳极电解腐蚀程度降低；阳极电解腐率随着电解温度的升高而升高。金属陶瓷惰性阳极具有较小电解腐蚀率的电解工艺参数为：电流密度为1.60 A/cm2,氧化铝浓度处于饱和状态,电解温度为870℃时,此条件下阳极电解腐蚀速率几乎为O。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 研究背景
  • 1.1 铝电解工业概况
  • 1.2 惰性阳极
  • 1.3 课题研究目的及意义
  • 第二章 文献综述
  • 2.1 前言
  • 2.2 低温铝电解的研究概况
  • 2.3 低温铝电解质的研究进展
  • 2.3.1 钠冰晶石电解质体系
  • 2.3.2 含锂冰晶石电解质体系
  • 2.3.3 含钾电解质熔盐体系的研究
  • 2.4 金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀研究
  • 2.4.1 材料组成对金属陶瓷惰性阳极腐蚀性能的影响
  • 2.4.2 电解工艺对金属陶瓷惰性阳极腐蚀率的影响
  • 2.5 论文研究内容与方案
  • 3AlF6-Na3AlF6熔体初晶温度的研究'>第三章 K3AlF6-Na3AlF6熔体初晶温度的研究
  • 3.1 前言
  • 3.2 实验
  • 3.2.1 实验原料
  • 3.2.2 实验装置与实验过程
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 热分析方法
  • 3.3.2 KR值对初晶温度的影响
  • 3对初晶温度的影响'>3.3.3 AlF3对初晶温度的影响
  • 3AlF6-K3AlF6熔体组成与初晶温度的关系式'>3.3.4 Na3AlF6-K3AlF6熔体组成与初晶温度的关系式
  • 3.4 本章小结
  • 3AlF6-K3AlF6熔体中Al2O3溶解度的研究'>第四章 Na3AlF6-K3AlF6熔体中Al2O3溶解度的研究
  • 4.1 前言
  • 4.2 实验
  • 4.2.1 实验原料与实验设备
  • 4.2.2 实验方法与实验过程
  • 4.3 结果与讨论
  • 2O3溶解度的确定'>4.3.1 熔体中Al2O3溶解度的确定
  • 2O3溶解度的影响'>4.3.2 熔体温度对Al2O3溶解度的影响
  • 2O3溶解度的影响'>4.3.3 电解质组成对Al2O3溶解度的影响
  • 4.4 本章小结
  • 3AlF6-Na3AlF6熔体中的电解腐蚀研究'>第五章 电解工艺对金属陶瓷在K3AlF6-Na3AlF6熔体中的电解腐蚀研究
  • 5.1 前言
  • 5.2 实验
  • 5.2.1 金属陶瓷惰性阳极的制备
  • 5.2.2 实验过程
  • 5.2.3 分析与检测
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 电流密度对惰性阳极腐蚀速率的影响
  • 5.3.2 氧化铝浓度对金属陶瓷阳极腐蚀速率的影响
  • 5.3.3 电解温度对金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的影响
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 主要结论
  • 6.2 展望与建议
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的论文及科研情况

    • 相关论文文献

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