氧分压对Cu-NiFe_2O_4金属陶瓷相成份的影响

用高温固相法合成的NiFe2O4陶瓷粉末,选取Cu为金属陶瓷的金属相成分,研究了氧分压对Cu-NiFe2O4金属陶瓷的相成份的影响,结果表明:当烧结温度为1150℃,氧分压大于2.23Pa时,Cu被大量氧化;氧分压小于4.2×10-3Pa时,Cu和离解的Ni反应生产Cu3.8Ni合金,试样的导电性或抗氧化性都会降低,1150℃下烧结制备Cu-NiFe2O4金属陶瓷的最佳氧分压是(0.3-42.0)×10-2Pa。

金属含量对Cu-Ni-NiFe_2O_4金属陶瓷导电性能的影响

制备了添加不同含量的Cu和Ni金属粉末作为导电组元的NiFe2O4基金属陶瓷材料,研究了材料的物相组成、显微组织以及金属相含量对材料致密度和电导率的影响。研究结果表明,所制备的金属陶瓷材料由NiFe2O4和Cu Ni合金相组成,其中细小且形状不规则的(Cu Ni)相均匀地镶嵌在NiFe2O4陶瓷基体上;试样的致密度在金属含量为0～20%范围内存在极大值;Cu Ni NiFe2O4金属陶瓷遵循半导体导电机理,其电导率随着温度的升高和金属含量的增大而增大。

烧结工艺对铝电解NiFe_2O_4-Cu金属陶瓷阳极性能的影响

采用粉末冶金技术制备出铝电解用N iFe2O4-Cu金属陶瓷阳极,并对烧结工艺进行了研究。研究结果表明,金属Cu与N iFe2O4的润湿性差,N iFe2O4-Cu金属陶瓷的致密化与N iFe2O4陶瓷相的致密化直接相关;一定温度下,延长烧结时间,能够提高金属陶瓷相对密度,但存在金属相溢出风险;在烧结过程中,为防止金属相的氧化和陶瓷相的离解,必须控制一定的氧分压;采用热压技术制备N iFe2O4基金属陶瓷时,陶瓷基体会被石墨模具还原。

金属相20Ni-80Cu表面包覆NiFe2O4尖晶石对15(20Ni-80Cu)/85(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷腐蚀性能的研究

金属陶瓷金属相优先腐蚀是目前惰性阳极工业化难点之一,在金属相表面包覆NiFe2O4尖晶石来提高其耐高温熔盐腐蚀性能。包覆实验结果显示,包覆后的颗粒尺寸为2～5μm,且有团聚现象,金属相20Ni-80Cu表面除形成NiFe2O4尖晶石外,可能还含有NiFe2O4-x、Cu2O、NiO、CuxNi1-x、NiyFe1-yFe2O4-a和NizFe1-zO。腐蚀实验表明,金属表面包覆10%、20%、30%、40%和50%NiFe2O4尖晶石后制备的金属陶瓷惰性阳极样品其金属腐蚀层厚度都在20～50μm,其年腐蚀率分别为1.89、1.73、1.65、1.58和2.03cm/a,未包覆金属陶瓷惰性阳极金属腐蚀层厚度为200μm和年腐蚀率为4.15cm/a,说明金属表面包覆NiFe2O4尖晶石能提高惰性阳极的抗熔盐腐蚀性能。

CaO掺杂Cu/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷致密化及力学性能

采用冷压—烧结技术制备了CaO掺杂的Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷,研究了掺杂CaO的不同金属相Cu含量的Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷相对密度及力学性能。试验结果表明:在1 200℃的烧结温度下,金属相含量为5%、10%和17%的2%CaO掺杂样品的相对密度分别为97.63%、96.10%和95.05%,比未掺杂CaO材料的相对密度提高约15%,且与未掺杂CaO材料在1 250℃烧结时所获试样致密度相接近。当材料致密度一致时,掺杂2%CaO对Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷的抗弯强度及抗热震性能的影响较小。

5Cu/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极低温电解腐蚀研究

采用等静压工艺来制备5Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极。通过电解后阳极的宏观形貌、微观形貌以及槽电压研究金属陶瓷惰性阳极的抗腐蚀性能。结果表明,电解后虽然阳极外观保持完好,但内部已存在金属相的腐蚀。

CaO掺杂Cu/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷导电性能研究

研究了掺杂CaO的不同金属含量的Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷的电导率。试验结果表明:受陶瓷基体NiFe2O4-10NiO电导率随温度变化的影响,对于掺杂或未掺杂CaO的Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷电导率随温度的升高而提高,并且随材料中金属相Cu含量的增加而提高;当金属相含量Cu由5%提高至17%时,2CaO-Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷960℃下的电导率由18.24 S.cm-1提高到31.09 S.cm-1。由于CaO掺杂后将导致材料中金属相Cu发生团聚和孤立现象,并在陶瓷基体中多以大颗粒存在,从而降低Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷的电导率,在900℃时,掺杂CaO后材料的电导率降低约43.3%。

金属陶瓷5Cu/(10NiO-NiFe2O4)在KF(K3AlF6)-AlF3-Al2O3熔体中的电解腐蚀

采用粉末冶金技术,制备出组成为5Cu/(10NiO-NiFe2O4)的金属陶瓷惰性阳极,并对其在电解质KF(K3AlF6)-AlF3-Al2O3熔体中的电解腐蚀行为进行了研究.实验结果表明,对于添加KF或K3AlF6的电解质组成,电解质中杂质元素浓度在电解初期相对稳定,而后呈上升趋势;由于铝热还原反应的加剧,电解后阳极腐蚀严重;与传统电解质组成相比,采用低温电解质有利于减缓NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的腐蚀,但需提高熔体导电能力和解决电解过程阴极结壳等问题.

5Cu/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷惰性阳极钠钾混合电解质电解腐蚀研究

采用传统粉末冶金技术制备了铝电解用5Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极,对其在钠钾冰晶石混合冰晶石中进行电解腐蚀。研究结果表明,从微观来看,阳极存在腐蚀现象。电解过程的槽电压波动剧烈。Fe、Ni和Cu组元的平衡浓度分别为150×10-6、42×10-6及40×10-6,腐蚀速率比常规电解条件下的低。

CoO掺杂对15(20Ni-Cu)/(NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷导电性能的影响

在15(20Ni-Cu)/(NiO-NiFe2O4)金属陶瓷中掺杂CoO,制备15(20Ni-Cu)/[10(xCoO-yNiO)-90NiFe2O4]金属陶瓷,研究CoO掺杂量x对15(20Ni-Cu)/(NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料的烧结致密化、物相组成以及电导率的影响。结果表明:当CoO掺杂量x为0～10%时,烧结样品中主要含有NiO、NiFe2O4、CuNi固溶体三相,Co2+离子嵌入到NiO-NiFe2O4陶瓷基体中取代部分Ni2+,形成NixCo1?xFe2O4和NiyCo1?yO相。CoO掺杂能提高该金属陶瓷的烧结致密度和电导率,1 300℃烧结掺杂10%CoO样品的致密度和960℃高温电导率分别高达97.77%和53.04 S/cm,而未掺杂样品的致密度和高温电导率分别为97.13%和43.35 S/cm,掺杂CoO可使15(20Ni-Cu)/(NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的高温电导率提高22%。

NiFe_2O_4/NiFeCuAlSn金属陶瓷的导电性能

对用粉末冶金法制备的几种NiFe2O4／NiFeCuAlSn金属陶瓷电阻率进行了测试与分析，结果表明：随着合金含量的增加，样品的导电性由半导体陶瓷导电性向金属导电性转变；在600-800℃温度范围内，由于样品中金属相的氧化加剧，导致导电性能下降，当金属含量为80％时，在1000℃下金属陶瓷中金属相氧化严重，并存在NiFe2O4陶瓷相被还原的现象，电阻率大幅上升；金属陶瓷导电性能的提高取决于金属相在陶瓷中的分布形貌，网状分布的金属相能有效地提高金属陶瓷的导电性能。

Cu-NiFe_2O_4金属陶瓷的制备及性能研究

以Cu、NiO、Ni2O3和Fe2O3为原料,采用传统粉末冶金技术,冷压烧结法制备了Cu-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极。对制备工艺中的原料准备,压制成型,烧结过程进行了讨论。并对其导电特性及力学性能进行了研究。结果表明,金属陶瓷材料依然为陶瓷导电性所制约。

铝电解用NiFe_2O_4-Cu金属陶瓷阳极的初步研究

采用粉末冶金技术制备了NiFe2O4–Cu金属陶瓷惰性阳极,并对其导电性能和腐蚀行为进行了初步研究.研究发现,金属Cu与NiFe2O4陶瓷润湿性差,难以实现致密化,在升温过程中,过低的表观密度能导致金属铜氧化,降低导电性能.在电解过程中,金属铜的耐蚀性好,但存在聚结现象,可能会导致电流分布不均匀,同时陶瓷基体发生非协同溶解.

17(xNi-Cu)/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷的制备与性能

采用固、液相烧结工艺制备了4组17(xNi-Cu)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷和1组NiFe2O4-10NiO纯陶瓷材料,研究其显微组织以及抗弯强度、断裂韧性等性能。结果表明:相对固相烧结样品,采用液相烧结工艺制备的金属陶瓷材料晶粒粗化,但其力学性能却有所提高。其中,液相烧结的17(80Ni-Cu)/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料抗弯强度达到152MPa,KIc达到4.54MPa·m1/2,比对应的固相烧结17(80Ni-Cu)/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷分别提高3%和14.7%。进一步分析表明,力学性能提高主要得益于孔隙度下降。通过扫描电镜观察样品压痕发现,纯陶瓷中裂纹扩展形式单一,而金属陶瓷中裂纹扩展形式趋于多样化,使金属陶瓷韧性有较大提高。

铝电解用NiFe_2O_4基金属陶瓷的制备

以铝电解惰性阳极为应用目标 ,制备了不同金属相 (Cu Ni)含量的Ni Cu NiFe2 O4 金属陶瓷 ,研究了烧结气氛、温度和保温时间对其性能的影响 ,解决了烧结过程中氧化物陶瓷的离解和金属相被氧化的问题 ,比较了不同烧结条件下所得试样的基本物理参数 ,找到了较优的Ni Cu NiFe2 O4 金属陶瓷制备工艺。结果表明 :Cu NiFe2 O4 金属陶瓷的金属相中添加 15wt%Ni后 ,可以提高金属相的液相线温度 ,改善金属相对NiFe2 O4 陶瓷相的润湿性能 ,从而可在保证金属相不溢出且分布均匀的前提下 ,大大提高金属陶瓷的烧结温度和保温时间 ,显著提高金属陶瓷的致密度 ,进而改善金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能和导电性能。

NiFe_2O_4基金属陶瓷材料的制备及其耐腐蚀性能

采用传统粉末冶金技术制备了铝电解用Cu NiFe2O4和Ni NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极,并对其在Na3AlF6 Al2O3熔体中的腐蚀行为进行了研究。研究结果表明:NiFe2O4基金属陶瓷阳极的腐蚀行为与热力学计算结果吻合;金属Cu与NiFe2O4陶瓷的润湿性能不好,Cu NiFe2O4金属陶瓷的致密化和导电性能难以提高;致密度过低时,会导致金属相高温氧化和电解质浸渗,电极肿胀、开裂;在电解过程中,5%Cu NiFe2O4存在金属相聚集和在陶瓷基体中Fe优先溶解的现象,但金属铜并未发生阳极溶解;5%Ni NiFe2O4金属陶瓷易实现致密化烧结,在电解过程中表现出良好的耐腐蚀性能,会发生金属Ni的阳极溶解,并存在陶瓷基体中铁优先溶解的现象。

Ag-NiFe_2O_4金属陶瓷性能研究

为改善铝电解惰性阳极用NiFe2O4尖晶石材料存在的不足,制备了不同金属Ag含量的Ag-NiFe2O4金属陶瓷,利用扫描电子显微镜观察显微组织,由X射线衍射分析化学成分,研究了Ag-NiFe2O4试样的体积密度、热震性、导电率以及腐蚀速率,并与纯NiFe2O4尖晶石对比,分析了其性能差异的原因.试验结果表明,金属的Ag加入显著改善了抗热震性,含10%Ag试样的导电能力比纯NiFe2O4尖晶石提高了30%,综合考虑Ag含量为15%试样性能最好.

TiO_2掺杂17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷的抗高温氧化性

采用粉末冶金技术和高温固相烧结方法制备了1%TiO2掺杂的17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料,用X射线衍射仪分析了物相组成,用扫描电镜观察了微观组织,主要研究了TiO2对材料致密度和抗高温氧化性的影响。结果表明,1%的TiO2加入到材料后,未改变材料本身的结构,反而有利于降低材料内部颗粒的扩散激活能,使得扩散增快,提高材料的致密度,降低气孔率,使晶粒间的结合更紧密;此外,1%的TiO2还能提高材料的抗高温氧化性,氧化增重量在未掺杂材料的基础上降低了37.5%,约为15 mg/cm2;材料经960℃氧化12 h后,氧化表面平整,氧化物颗粒结合紧密,且颗粒尺寸大小均一。

NiFe_2O_4基金属陶瓷的高温抗氧化性

采用等温热重法,测试了NiFe2O4基金属陶瓷在1000℃时的抗氧化性能,研究了材料相对密度、金属相成分及含量对其抗氧化性能的影响,探讨了金属陶瓷氧化过程的动力学。研究结果表明:当NiFe2O4基金属陶瓷的氧化层厚度增长到一定程度后,随时间的延长其厚度变化渐趋缓慢;当金属相含量在5%～20%范围时,材料的高温抗氧化性能主要受其相对密度影响,与金属相成分及含量无关,提高金属陶瓷的致密度有利于提高其抗氧化性能,当相对密度为95%时,在1000℃氧化600min后其氧化层厚度小于3μm;控制金属陶瓷的致密度和高温下的氧化时间,能有效地控制金属陶瓷的氧化层厚度;金属陶瓷在1000℃时的氧化过程动力学特征与金属相的氧化过程动力学特征相似。

NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极的腐蚀研究进展

综述了近年来国内外铝电解用NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极在阳极组元的溶解与分布、腐蚀率的预测与测定以及氧化物和金属相对阳极腐蚀的影响三个方面所做的研究工作。