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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

作　者: 魏琛娟
导　师: 邹忠；田忠良
学　校: 中南大学
专　业: 材料冶金
关键词: 铝电解 低温电解质 K3AlF6-Na3AlF6-AlF3体系 初晶温度 Al203溶解度 电解工艺参数 电解腐蚀
分类号: TF821
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章 研究背景  10-13
  1.1 铝电解工业概况  10-11
  1.2 惰性阳极  11-12
  1.3 课题研究目的及意义  12-13
第二章 文献综述  13-31
  2.1 前言  13
  2.2 低温铝电解的研究概况  13-14
  2.3 低温铝电解质的研究进展  14-24
    2.3.1 钠冰晶石电解质体系  14-17
    2.3.2 含锂冰晶石电解质体系  17-19
    2.3.3 含钾电解质熔盐体系的研究  19-24
  2.4 金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀研究  24-29
    2.4.1 材料组成对金属陶瓷惰性阳极腐蚀性能的影响  24-26
    2.4.2 电解工艺对金属陶瓷惰性阳极腐蚀率的影响  26-29
  2.5 论文研究内容与方案  29-31
第三章 K_3AlF_6-Na_3AlF_6熔体初晶温度的研究  31-47
  3.1 前言  31
  3.2 实验  31-33
    3.2.1 实验原料  31
    3.2.2 实验装置与实验过程  31-33
  3.3 结果与讨论  33-45
    3.3.1 热分析方法  33-36
    3.3.2 KR值对初晶温度的影响  36-39
    3.3.3 AlF_3对初晶温度的影响  39-42
    3.3.4 Na_3AlF_6-K_3AlF_6熔体组成与初晶温度的关系式  42-45
  3.4 本章小结  45-47
第四章 Na_3AlF_6-K_3AlF_6熔体中Al_2O_3溶解度的研究  47-55
  4.1 前言  47
  4.2 实验  47-48
    4.2.1 实验原料与实验设备  47
    4.2.2 实验方法与实验过程  47-48
  4.3 结果与讨论  48-54
    4.3.1 熔体中Al_2O_3溶解度的确定  48-49
    4.3.2 熔体温度对Al_2O_3溶解度的影响  49-51
    4.3.3 电解质组成对Al_2O_3溶解度的影响  51-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章 电解工艺对金属陶瓷在K_3AlF_6-Na_3AlF_6熔体中的电解腐蚀研究  55-69
  5.1 前言  55
  5.2 实验  55-57
    5.2.1 金属陶瓷惰性阳极的制备  55-56
    5.2.2 实验过程  56-57
    5.2.3 分析与检测  57
  5.3 结果与讨论  57-68
    5.3.1 电流密度对惰性阳极腐蚀速率的影响  57-62
    5.3.2 氧化铝浓度对金属陶瓷阳极腐蚀速率的影响  62-65
    5.3.3 电解温度对金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的影响  65-68
  5.4 本章小结  68-69
第六章 结论与展望  69-72
  6.1 主要结论  69-70
  6.2 展望与建议  70-72
参考文献  72-81
致谢  81-82
攻读学位期间发表的论文及科研情况  82

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 有色金属冶炼 > 轻金属冶炼 > 铝
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