第27卷哈尔滨师范大学自然科学学报Vo1．27，No．12011第1期NATURALSCIENCESJOURNALOFHARBINNORMALUNIVERSITYNiFe2O4惰性阳极的制备及其电解腐蚀机理分析张健飞，朱佳，伍华，朱春城【摘要】以Fe0和NiO为主要原料，添加5％的cu，采用粉末冶金方法成功地制备出NiFeO惰性阳极．研究表明，制备NiFeO陶瓷粉体的最佳工艺条件是：1100～1200oC，6h；采用冷等静压成型一真空烧结工艺制备了Cu—NiFe，O金属陶瓷惰性阳极，结果表明，最佳烧结温度为1300℃，8h．然后在960℃高温下进行铝电解实验，根据电解后阳极的XRD探讨了惰性阳极在冰晶石熔盐中的化学腐蚀机理．关键词：惰性阳极；镍铁尖晶石；化学腐蚀确．该文主要以惰性阳极的化学腐蚀为研究目的，探讨其腐蚀机理．0引言铝电解工业发展至今多采用在高温条件下1NiFe2O4惰性阳极的制备电解冰晶石一氧化铝熔盐法，但是传统方法采用将一定配比的NiO和Fe，O粉末混合干燥的炭素阳极由于存在着在电解中易被消耗的缺后，装入刚玉坩埚，置于电阻炉中在空气气氛中点，因此大大增加了铝生产成本，造成了资源的煅烧，烧结温度为980～1300cC，烧结时问为浪费，同时，炭阳极发生氧化反应剧烈，释放出大1～6h，经固相合成反应得到NiFeO复合氧化量的温室效应气体co：和一些致癌物质碳氟化物陶瓷粉末．将合成的复合氧化物陶瓷粉末(平合物以及沥青烟气，严重污染环境¨J．均粒度为3～5m，无杂质相)和铜粉末按一定鉴于炭素阳极的诸多缺陷，人们致力于寻找配比进行混合后进行二次球磨湿混24h后真空更好的阳极替代品，惰性阳极具有在熔盐电解中烘干，加入聚乙烯醇胶粘结剂，利用筛网进行过电极本身不消耗或消耗很小等优点，成为人们关筛造粒；将造粒后的物料倒入磨口瓶中，密封好，注的焦点，国内外主要在金属合金，金属氧化物，进行困料，使聚乙烯醇胶能均匀地分布在料中．金属陶瓷惰性阳极上进行了系统地研究J，经过过孔径在一定压力下模压成型并通过高温烧结，综合评定，NiFeO尖晶石惰性阳极在很大程度得到所需陶瓷电极试样．上弥补了炭素阳极的不足，成为了主要的阳极材料，因此，众多研究者们在NiFe：O金属陶瓷的烧2惰性阳极在电解质中的腐蚀机理结性能、抗腐蚀性、抗弯强度等性能方面做了系惰性阳极在电解质中的溶解腐蚀包括物理统地研究I9J，并取得了惊人的成果．然而，作为溶解和化学溶解，物理溶解的过程是由阳极材料一种新型的阳极，它还未能达到人们理想中的效自身结构导致的，通过粉末冶金的方法压制烧结果，尤其是在整个电解过程中的腐蚀机理尚不明而成的惰性阳极，其显微组织结构中存在着隙缝收稿日期：2010—11—14哈尔滨师范大学自然科学学报2011年第27卷和气孔，这为电解质的渗透提供了便利条件，因蚀是研究的重点．此造成了阳极的肿胀和晶界腐蚀，并使惰性阳极2．1氧化反应中氧化物颗粒与电极本体分离崩散进入电解质在电解体系环境中，阳极上生成了新生态原造成更大的腐蚀．虽然物理腐蚀不可避免，但可子氧，它们结合成氧气，因此，强还原性的金属相以通过改变烧结机制从而忽略这部分腐蚀．很难抑制氧气的氧化所以一系列的氧化反应是化学溶解主要是发生了氧化反应、置换反应可以发生的．表1列出了各氧化反应化学方程式和新相保护层的生成过程．这样的腐蚀对阳极的和AG(T)关系式¨“．图1是对应物质在温度损失严重，缩短了阳极的使用寿命．因此，化学腐为298～933K范围内的氧化数据．表1各种物质氧化反应方程式和AG(T)关系式_-一_一__}2468024化，此外，铝的亲氧性还可以从氧化铝非常高的0O0O000O00O0OO生成焓看出来：2A1(S)+1．502(g)=A12O3(S)△fH(298K)=一1669．7kJ／tool要在高温的环境下铝的氧化物有A1O、A1O、A1：O等氧化物形式．图2是铝的三种氧化物在温度T(933～1573K)时的AG(T)曲线．“K2A1(1)+1．502(g)=A12O3(S)AG=一1682900+323．24T(8)图1各种氧化物的AC()变化图像2A1(1)+0．5O(g)=A12O(g)由图1可以看出Cu：o、CuO、FeO、NiO的吉AG=一170700—49．37T(9)布斯自由能曲线非常平缓，在热力学上虽然能够2AI(1)+O(g)=A12O2(g)发生但程度不大，而对于(4)和(6)的曲线趋势AG=一470700+28．87(10)来看，此反应中生成四氧化三铁的几率大，因为Fe—O体系在843K有一个缺陷的组成——FeO为热