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。

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。

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。

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。

常、热压烧结NiFe_2O_4/Ag金属陶瓷性能比较

为改善铝电解惰性阳极用 NiFe2O4 尖晶石材料存在的不足,采用热压烧结的方法制备了不同金属Ag含量的 Ag NiFe2O4 金属陶瓷。利用扫描电子显微镜观察其显微结构,由 X射线衍射分析材料的成分,并对常、热压烧结试样的体积密度及力学性能进行了系统的比较,分析了其性能差异的原因。研究结果表明热压烧结使试样的相对密度提高 12%,抗弯强度可以提高63MPa, 腐蚀速率降低近 30%,而晶粒尺寸小、致密度高是热压烧结试样性能优越的主要原因。

电解工艺对NiFe_2O_4基金属陶瓷阳极耐腐蚀性能的影响

研究了5%Ni NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极在冰晶石 氧化铝熔体中的腐蚀行为及电解参数对腐蚀率的影响。研究结果表明:当Al2O3质量分数大于5%或接近饱和时,电极腐蚀率较低;当Al2O3质量分数小于2%时,电极腐蚀加快;当在冰晶石熔体中不加Al2O3时,会发生灾变腐蚀;当分子比为2.2～2.4,电解温度为960℃时,腐蚀率较低;溶解的铝和高电流密度对惰性阳极的正常工作不利,电流密度适当时有利于降低阳极的腐蚀率;导致惰性阳极腐蚀的主要原因有铝热还原,碳化铝的溶解及电沉积、陶瓷基体的氟化反应。

电流密度对铝电解NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀的影响

在Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-Al2O 3熔体中,研究电流密度对22(Ni+Cu)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的影响,并分析腐蚀后阳极的微观结构。结果表明,随着电流密度的升高,NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀从以化学溶解腐蚀为主逐渐转变为以电化学腐蚀为主,腐蚀率先降低而后增大。当电流密度从1.0 A/cm2增大至1.6 A/cm2时,阳极年腐蚀率从1.22 cm/a降低至0.137 cm/a;进一步提高电流密度至4.0 A/cm2时,阳极年腐蚀率增大到4.96 cm/a。

大尺寸NiFe2O4-10NiO／17Ni型金属陶瓷惰性阳极的制备

研究以PVA为主要成分的粘结剂体系的热分解特性对大尺寸粉末压坯脱脂行为的影响,发现PVA的不均匀热分解是造成大尺寸粉末压坯脱脂失效的原因之一,开发一种具有稳定热分解反应特性的新型粘结剂体系,实现大尺寸粉末压坯的无缺陷热脱脂;研究烧结气氛、金属相的添加对NiFe2O4-10NiO致密化行为的影响。结果表明:N2气氛烧结及加入Ni可有效提高NiFe2O4-10NiO陶瓷基体的烧结致密度,1 350℃时于N2气氛中烧结的NiFe2O4-10NiO/5Ni型金属陶瓷材料的相对密度达到97.28%。采用优化工艺实现d 120 mm×140 mm深杯状NiFe2O4-10NiO/17Ni金属陶瓷惰性阳极脱脂预烧坯的烧结,所得烧结坯平均相对密度为95.21%。

NiFe_2O_4-M金属陶瓷惰性阳极成分设计的热力学分析

NiFe2O4-M金属陶瓷惰性阳极由氧化物陶瓷相和金属相组成。多数美国专利认为Fe,Ni,Cu,Co,Ti,Cr,Mn,Al,Pd,Ag,V,Zr,Y,La,Ta,Nb,Sc,Hf,Ca,Sn,Zn等21种金属均适合作为上述阳极的金属相成分。但文中的热力学详细分析计算结果表明:在上述前8种金属中,仅有Cu,Ni 2种适合作为惰性阳极的金属相;Al,Mn,Cr,Ti,Fe,Co不适合作为金属相成分,因为这些金属在阳极烧结过程中会对陶瓷相氧化物产生还原反应。除上述8种金属元素外,Pd,Ag,V,Zr,Y等其余13种金属,也因价格昂贵或资源短缺而不适宜作为上述阳极的金属相。

CaO对17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷的致密化及力学性能的影响

采用冷压-烧结技术制备了CaO掺杂的17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极。研究了CaO的添加量和烧结温度对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的物相组成、致密度和力学性能的影响。结果表明,CaO含量在小于5.0 wt%范围内,烧结样品由Ni、NiO和NiFe2O4组成。CaO掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷具有明显的助烧作用。当烧结温度为1250℃时,CaO掺杂量为1.0 wt%的样品致密度达到最大值97.87%,继续增加CaO掺杂量将导致材料致密度的下降。当烧结温度从1250℃提高到1350℃时,当CaO掺杂量小于0.5 wt%时,样品的致密度随烧结温度的提高而增加;当CaO掺杂量大于或等于0.5 wt%时,样品的致密度随烧结温度的提高而降低。提高烧结温度和添加CaO均能促进陶瓷相晶粒长大。样品在1250℃烧结时,其抗弯强度在CaO掺杂量为1.0 wt%时达到极大值为150.66 MPa。

NiFe_2O_4基金属陶瓷的电导率

制备了铝电解用NiFe2O4 基金属陶瓷惰性阳极, 研究了环境温度及材料成分对电导率的影响。实验结果表明: NiFe2O4 基金属陶瓷的电导率主要受温度、陶瓷基体电导率、金属成分及金属相在陶瓷相中分散度的影响; 当温度从573 K升至1 233 K时, NiFe2O4 陶瓷的电导率由0.099 S/cm提高到2.105 S/cm; 与NiFe2O4 陶瓷相比, 金属陶瓷的电导率有极大的提高, 但二者随温度的变化趋势是一致的; 1 233 K时, 金属含量为5%Ni, 5%Cu和4.25%Cu+0.75%Ni的NiFe2O4 基金属陶瓷的电导率分别为20.576 S/cm, 14.970 S/cm和18.797 S/cm,用作铝电解惰性阳极已能满足要求, 但与当前铝电解碳素阳极材料相比还存在很大距离。

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。

Co添加对17Ni-(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷的致密化及力学性能的影响

为了改善17Ni-(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极中金属相的分布,在原料中添加不同含量的Co,以Co-Ni取代纯Ni作为金属相,采用真空烧结方法制备17(x Co-Ni)-(10NiO-NiF e2O4)金属陶瓷,并研究Co添加量对金属陶瓷物相组成、显微组织、致密度及力学性能的影响。结果表明:烧结样品主要由Co-Ni、Ni Fe2O4、Ni O组成,部分Co与陶瓷基体反应生成CoO与Fe2O3。添加适量Co可以改善金属相在陶瓷相的分布和形貌,使团聚孤立的金属相分布均匀,且部分球状金属相变为长条状金属相;同时,添加适量Co还可以促进烧结,提高试样的致密度。适量Co的添加还能降低晶粒尺寸,大幅提高金属陶瓷材料强度与韧性。当Co质量分数为金属相的20%时,金属陶瓷的综合性能最好,致密度、抗弯强度、断裂韧性及硬度分别达到96.87%、163.65 MPa、8.38 MPa/m1/2和820.81HV。

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。