CN102560562A - 一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法 - Google Patents

一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102560562A
CN102560562A CN2012100475783A CN201210047578A CN102560562A CN 102560562 A CN102560562 A CN 102560562A CN 2012100475783 A CN2012100475783 A CN 2012100475783A CN 201210047578 A CN201210047578 A CN 201210047578A CN 102560562 A CN102560562 A CN 102560562A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inert anode
compound
nickel
oxide
oxyhydroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100475783A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102560562B (zh
Inventor
焦树强
王树博
朱鸿民
葛建邦
王伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201210047578.3A priority Critical patent/CN102560562B/zh
Publication of CN102560562A publication Critical patent/CN102560562A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102560562B publication Critical patent/CN102560562B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及适用于氧化物、氢氧化物熔盐体系中惰性阳极的镍基金属间化合物材料，特别涉及到镍基镍铝、镍硅、镍铝硅金属间化合物及其在氧化物、氢氧化物熔盐中作为惰性阳极材料的应用。一种镍基金属间化合物惰性阳极，其特征在于：所述惰性阳极用于氧化物或氢氧化物熔体，所述原料质量比为：x%Ni、y%Al、z%Si，其中x=100-y-z，1≤y≤30，1≤z≤20。本发明的有益效果在于：本发明的镍基镍铝、镍硅、镍铝硅金属间化合物惰性阳极具有高稳定性、高导电性、易于加工同时价格相对低廉的特点，不同于其他金属阳极和氧化物陶瓷阳极。

Description

一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法
 
技术领域
本发明涉及适用于氧化物、氢氧化物熔盐体系中惰性阳极的镍基金属间化合物材料，特别涉及到镍基镍铝、镍硅、镍铝硅金属间化合物及其在氧化物、氢氧化物熔盐中作为惰性阳极材料的应用。
 
背景技术
在含氧的氯化物或氧化物熔盐中电解还原氧化物制备金属材料是近十余年来国际冶金界和材料界的研究热点(G.Z. Chen, et al.Nature, (407)2000, 361-364; D.R. Sadoway, J. Mater. Res., (10)1995, 487-492)。在目前的氯化物熔盐体系的研究中，所研究的惰性阳极多为二氧化锡、贵金属铂或氧化物陶瓷(CaRuO3)阳极，但在实际应用中，二氧化锡阳极在经过一段时间使用后会形成钝化膜，而贵金属铂在高温的氯化物熔盐中不够稳定，CaRuO3陶瓷阳极稳定性好(S.Q. Jiao, D.J. Fray. Metall. Mater. Trans. B, (2010) 74-79)，但其昂贵的价格和稀缺性会制约其大规模应用。而氧化物熔体电解（Molten Oxide Electrolysis）是在高温熔融氧化物熔盐中直接电解生产液态金属，在高温条件下，目前所使用的惰性阳极多数为金属Ir，但其昂贵的价格和稀缺性也限制了其广泛应用。因此，研究氯化物或氧化物或其他熔盐体系中的具有广泛使用价值的惰性阳极具有重要意义。
 
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中氯化物或氧化物熔体中的惰性阳极材料昂贵而不稳定的不足，提供一种稳定性强、加工性能好的适用于氧化物、氢氧化物熔盐体系中的惰性阳极。
本发明一种镍基金属间化合物惰性阳极，其特征在于：所述惰性阳极用于氧化物或氢氧化物熔体，所述原料质量比为：x%Ni、y%Al、z%Si，其中x=100-y-z，1≤y≤30，1≤z≤20。
本发明一种镍基金属间化合物惰性阳极，其特征在于：所述惰性阳极用于氧化物或氢氧化物熔体，所述惰性阳极为二元金属间化合物，所述原料质量比为：x%Ni、y%Al、z%Si，其中y或z等于0。
进一步的，如上所述的一种镍基金属间化合物惰性阳极，其特征在于：还含有质量含量小于0.5%的Fe、Cr、Mo、Pt等元素。
一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法，其特征在于,所述方法如下：
控制不同质量比的原料x%Ni、y%Al、z%Si，其中x=100-y-z，1≤y≤30，1≤z≤20；当设定为二元金属间化合物时，y或z等于0；利用高温真空熔炼炉制取板材或棒材状金属间化合物，并经过一定的表面处理后作为氧化物或氢氧化物熔体中的惰性阳极使用。
一种镍基金属间化合物惰性阳极的应用方法，其特征在于，所述方法是：惰性阳极用于氧化物熔盐体系或氢氧化物熔盐体系。
进一步的，所述氧化物熔盐体系为含有Na2O、CaO、B2O3、SiO2、Al2O3中的多元氧化物体系。
进一步的，所述多元氧化物体系为Na2O-B2O3-SiO2/Al2O3三元系、CaO-B2O3-SiO2/Al2O3三元系。
进一步的，所述氢氧化物熔盐体系为碱金属氢氧化物熔体，具体为LiOH、NaOH、KOH中的一种或一种以上的混合熔盐，同时其中会溶解有适量的碱金属氧化物Li2O、Na2O及其他氧化物，如CaO、Al2O3、SiO2等。
在电解过程中，镍基金属间化合物作为惰性阳极使用，金属氧化物溶解在熔盐中或烧结成块体作为阴极块体。从而，在电解时，金属离子在阴极处或阴极区域得到电子成为单质金属或合金，氧离子在镍基金属间化合物的惰性阳极表面放电，析出氧气，相对应的反应为：
O2- - 2e- = O2
析出氧气的时间和析出量采用在线气体监测系统进行在线监测，从而，在获得阴极金属或合金的同时，阳极副产物为绿色无害的氧气，而非使用石墨阳极时具有温室效应的碳氧化合物。
本发明的有益效果在于：本发明的镍基镍铝、镍硅、镍铝硅金属间化合物惰性阳极具有高稳定性、高导电性、易于加工同时价格相对低廉的特点，不同于其他金属阳极和氧化物陶瓷阳极。
 
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，实施例在于进一步说明而非限制本发明。
实施例1 以金属Ni和Al为原料，取质量百分比为90%Ni：10%Al，通过真空熔炼的方式制取镍基NiAl板材或棒材金属间化合物，对金属间化合物表面进行打磨、清洗、干燥处理后使用。
实施例2 以Ni、Al、Si为原料，取质量百分比为95%Ni：2%Al：3%Si，通过真空熔炼的方式制取镍基NiAlSi板材或棒材金属间化合物，对金属间化合物表面进行打磨、清洗、干燥处理后使用。
实施例3 以通过熔炼制备的镍基NiAl金属间化合物为阳极，以烧结成的Fe2O3块体为阴极，以恒电位或恒电流的方式在500℃的NaOH熔盐体系中连续电解，在阴极上氧化铁还原为金属Fe，阳极上则析出氧气，阳极气体通过气体在线监测系统进行实时监测。
实施例4以通过熔炼制备的镍基NiSi金属间化合物为阳极，以金属镍棒为阴极，以恒电位或恒电流的方式在500℃的NaOH熔盐体系中连续电解，在阴极上氧化铁还原为金属Fe，阳极上则析出氧气，阳极气体通过气体在线监测系统进行实时监测。
实施例5以通过熔炼制备的镍基NiAlSi金属间化合物为阳极，在800℃的Na2O-B2O3-SiO2-TiO2氧化物熔盐体系中以恒电位或恒电流的方式连续电解，在阴极界面TiO2还原为金属Ti，阳极上则析出氧气，阳极气体通过气体在线监测系统进行实时监测。

Claims (8)

1.一种镍基金属间化合物惰性阳极，其特征在于：所述惰性阳极用于氧化物或氢氧化物熔体，所述原料质量比为：x%Ni、y%Al、z%Si，其中x=100-y-z，1≤y≤30，1≤z≤20。
2.一种镍基金属间化合物惰性阳极，其特征在于：所述惰性阳极用于氧化物或氢氧化物熔体，所述惰性阳极为二元金属间化合物，所述原料质量比为：x%Ni、y%Al、z%Si，其中y或z等于0。
3.根据权利要求1或2所述的一种镍基金属间化合物惰性阳极，其特征在于：还含有质量含量小于0.5%的Fe、Cr、Mo、Pt等元素。
4.权利要求1或2所述的惰性阳极的制造方法，其特征在于,所述方法如下：
控制不同质量比的原料x%Ni、y%Al、z%Si，其中x=100-y-z，1≤y≤30，1≤z≤20；当设定为二元金属间化合物时，y或z等于0；利用高温真空熔炼炉制取板材或棒材状金属间化合物，并经过一定的表面处理后作为氧化物或氢氧化物熔体中的惰性阳极使用。
5.权利要求1或2所述的惰性阳极的应用方法，其特征在于，所述方法是：惰性阳极用于氧化物熔盐体系或氢氧化物熔盐体系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述氧化物熔盐体系为含有Na2O、CaO、B2O3、SiO2、Al2O3中的多元氧化物体系。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述多元氧化物体系为Na2O-B2O3-SiO2/Al2O3三元系、CaO-B2O3-SiO2/Al2O3三元系。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述氢氧化物熔盐体系为碱金属氢氧化物熔体，具体为LiOH、NaOH、KOH中的一种或一种以上的混合熔题体，同时其中会溶解有适量的碱金属氧化物Li2O、Na2O及其他氧化物，如CaO、Al2O3、SiO2等。
CN201210047578.3A 2012-02-28 2012-02-28 一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法 Active CN102560562B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210047578.3A CN102560562B (zh) 2012-02-28 2012-02-28 一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210047578.3A CN102560562B (zh) 2012-02-28 2012-02-28 一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102560562A true CN102560562A (zh) 2012-07-11
CN102560562B CN102560562B (zh) 2014-12-24

Family

ID=46407113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210047578.3A Active CN102560562B (zh) 2012-02-28 2012-02-28 一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102560562B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107475751A (zh) * 2017-09-22 2017-12-15 湖南金纯新材料有限公司 一种利用液态合金作为电极制备纯钛的装置及方法
CN107841765A (zh) * 2017-09-29 2018-03-27 中南大学 一种锌电积用阳极材料及其制备方法
CN110344084A (zh) * 2019-08-12 2019-10-18 辽宁科技大学 一种熔盐电解生产铝锂中间合金的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001031089A1 (en) * 1999-10-27 2001-05-03 Alcoa Inc. Inert anode containing oxides of nickel, iron and zinc useful for the electrolytic production of metal
CA2393415A1 (en) * 1999-12-09 2001-06-14 Moltech Invent S.A. Metal-based anodes for aluminium electrowinning cells
US6248227B1 (en) * 1998-07-30 2001-06-19 Moltech Invent S.A. Slow consumable non-carbon metal-based anodes for aluminium production cells
CN1203217C (zh) * 2003-04-18 2005-05-25 石忠宁 金属基铝电解惰性阳极及其制备方法
CN101255577A (zh) * 2007-12-07 2008-09-03 中南大学 一种熔盐电解用金属陶瓷惰性阳极及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6248227B1 (en) * 1998-07-30 2001-06-19 Moltech Invent S.A. Slow consumable non-carbon metal-based anodes for aluminium production cells
WO2001031089A1 (en) * 1999-10-27 2001-05-03 Alcoa Inc. Inert anode containing oxides of nickel, iron and zinc useful for the electrolytic production of metal
CA2393415A1 (en) * 1999-12-09 2001-06-14 Moltech Invent S.A. Metal-based anodes for aluminium electrowinning cells
CN1203217C (zh) * 2003-04-18 2005-05-25 石忠宁 金属基铝电解惰性阳极及其制备方法
CN101255577A (zh) * 2007-12-07 2008-09-03 中南大学 一种熔盐电解用金属陶瓷惰性阳极及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOHN N. HRYN等: "CELL TESTING OF METAL ANODES FOR ALUMINUM ELECTROLYSIS", 《LIGHT METALS》 *
SHUBO WANG等: "Electrochemical reduction of iron oxide in molten sodium hydroxide based on a Ni0.94Si0.04Al0.02 metallic inert anode", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *
何汉兵等: "金属惰性阳极的研究进展", 《材料导报》 *
王兆文等: "NiAl2O4 基惰性阳极的制备及电解腐蚀研究", 《矿冶工程》 *
穆洁尘等: "铝电解节能研究进展", 《有色冶金节能》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107475751A (zh) * 2017-09-22 2017-12-15 湖南金纯新材料有限公司 一种利用液态合金作为电极制备纯钛的装置及方法
CN107841765A (zh) * 2017-09-29 2018-03-27 中南大学 一种锌电积用阳极材料及其制备方法
CN107841765B (zh) * 2017-09-29 2019-08-16 中南大学 一种锌电积用阳极材料及其制备方法
CN110344084A (zh) * 2019-08-12 2019-10-18 辽宁科技大学 一种熔盐电解生产铝锂中间合金的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102560562B (zh) 2014-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102094136B (zh) 一种眼镜架用纯钛丝材及其制造方法
AU2012358205B2 (en) A system and method for extraction and refining of titanium
CN106591892B (zh) 亚氧化钛系可溶电极制备方法及其在电解制备高纯钛中的应用
CN106947874B (zh) 一种两步法制备高纯钛的方法
CN109161697A (zh) 一种控制粉末冶金高温合金母合金中非金属夹杂物的方法
CN102703929B (zh) 一种钛铁矿直接还原制取Ti-Fe合金的方法
CN109735873A (zh) 一种高品质铝锭的生产工艺
CN109055997B (zh) 熔盐电解法制备超细Al3Zr金属间化合物颗粒的方法
CN110923750B (zh) 一种高熵合金的制备方法
CN102560562B (zh) 一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法
CN103806044B (zh) 氯铱酸铯-氯化物熔盐体系中电解制备铱涂层的方法
CN105543516A (zh) 熔盐介质中铝热还原二氧化钛制备铝钛母合金的方法
CN108360025A (zh) 一种水溶液电解固态金属硫化物制备金属的方法
CN110205652B (zh) 一种铜钪中间合金的制备方法和应用
CN106702438B (zh) 一种火法处理熔盐电解阴极沉积物的方法
CN107723748B (zh) 常压空心等离子电极在熔盐电解中的应用
RU2539593C1 (ru) Электрохимический способ получения порошка гексаборида кальция
CN111180721A (zh) 一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法
CN112981461B (zh) 一种高纯金属铍及其制备工艺
CN101481759A (zh) 一种制备含钌耐蚀钛合金的方法
CN104404573A (zh) 金属钒的制备方法
CN103451681A (zh) 一种金属钛的提取方法
WO2020185166A1 (en) An electrochemical method of reducing metal oxide
CN105063660B (zh) 一种电解精炼过程中直接制备纳米硅粉体的方法
CN104831321B (zh) 一种氧化物惰性阳极的制造及应用方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant