الکترولیز سرمت پایه NiFe2O4 آند بی اثر آلومینیوم

الکترولیز سرمت پایه NiFe2O4 آند بی اثر آلومینیوم – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه متالورژی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

نتایج حاصل از ۱۰۰ ساعت آزمایش الکترولیز سرمت دارای  پایه NiFe₂O₄  به عنوان آند بی اثر برای کاهش آلومینیوم

چکیده

آند بی اثر فنجانی شکل با قطر mm10 شامل سرمت  برای الکترولیز آلومینیوم تهیه شد و اجرای عملکرد آن در یک سل آزمایشگاهی با الکترولیت CR2.3 و غلظت  Al₂O₃، ۴۳/۷% (کسر جرمی) ارزیابی گردید. این نتایج نشان می دهند که در طی آزمایشی که به مدت h5/101 به طول می انجامد، به هیچ مشکل عمده ای برخورد نمی شود و آند بی اثر عملکردهای عمومی خوبی نشان می دهد. غلظت میانگین حالت پایای ناخالصی Ni در حمام به انحلال پذیری نزدیک است اما غلظت Fe پایین تر از انحلال پذیری آن است. مقادیر آلاینده های اصلی برای آلومینیوم تولید شده Ni 0.128 8%, Fe 1.007 4%  می باشند. سرعت خوردگی آند بی اثر تحت شرایط الکترولیز مبتنی بر میزان ناخالصی Ni در آلومینیوم فلزی تقریبا mm/a 51/8 می باشد.

واژگان کلیدی: الکترولیز آلومینیوم، آند بی  اثر، سرمت، NiFe₂O₄

الکترولیز سرمت پایه NiFe2O4 آند بی اثر آلومینیوم

۱- مقدمه

از وقتی که فرایند هال- هرولت در تولید آلومینیوم بکار برده شد، آند بی اثر همیشه هدفی بود که صنعت آلومینیوم در حوزه تکنولوژی جدید آن را جستجو می کرد [۱]. برای تعیین مواد جهت استفاده به عنوان آندهای بی اثر، بعضی از معیارهای انتخابی تعریف شده اند [۳و۲]. در طی این سالها، بعضی از مواد در آزمایشگاه مورد آزمایش قرار گرفته اند. تحقیق در مورد آندهای بی اثر بر آندهای بی اثر سرامیکی بویژه آندهای باپایه SnO₂ [6-4] و فلزی [۷ و۸] و نیز آندهای بی اثر سرمتی [۱۱-۹] متمرکز شده است. در مقایسه با فلزات و اکسیدها که فقط می توانند یک یا دو معیار انتخابی را تامین کنند و بقیه معیارها را از دست می دهند، به نظر می رسد که سرمتها از این جنبه برای مواد توده ای شدن جهت آند بی اثر اطمینان بخش تر باشند.

از سال ۱۹۸۰، شرکت آلومینیوم آمریکا (آسکوآ)، تحت پشتیبانی اداره انرژی ایالات متحده، تحقیق مهمی را در مورد استفاده از فریتها (ferrites) انجام داد. آنها یک ماده سرمتی جدید را که محتوی سوبسترای نیکل فریت- نیکل اکسید و شامل Cu به عنوان فاز فلزی بود، جهت فراهم کردن رسانایی الکتریکی قابل قبول، ساختند [۱۲]. این تحقیق بوسیله آزمایشگاه های شمال غربی باتل پاسفیک  (Batelle pacific) ادامه یافت اما آنها قادر به باز تولید بهترین نتایج حاصل از آلکوآ نبودند.

در تحقیق قبلی، ما سرمت با پایه  را مورد آزمایش قرار دادیم و ترکیب بهینه مذابهای  را تعیین کردیم. در این مقاله، عملکرد آند بی اثر سرمتی فنجانی شکل با قطر mm10 را که محتوی ۱۷% (کسر جرمی) Ni و ۸۳% سرامیک () می باشد در یک سل الکترولیز آزمایشگاهی ارزیابی کردیم. این اولین باری بود که یک آند بزرگ تولید می شد. بنابراین، هدف از این آزمایش تعیین این موضوع بود که آیا آزمایش الکترولیز با آند بزرگ نتایج  مشابه حاصل از آزمایش آزمایشگاهی با آندهای کوچک را بدست می دهد یا نه.

الکترولیز سرمت پایه NiFe2O4 آند بی اثر آلومینیوم

۲- بخش تجربی

۱-۲ تهیه نمونه

مواد خام، پودر نیکل، NiO و Fe₂O₃ همگی دارای خلوص تجزیه ای (آزمایشگاهی) بودند.

نمونه سرمتهای با پایه  بوسیله یک فرایند ایزواستاتیک فشرده سازی – کلوخه سازی تهیه شدند [۱۳]. مقدار مناسبی از Fe₂O₃ و ۱۰% NiO اضافی، در مقایسه با مقدار استوکیومتری ، در یک آسیاب گلوله ای فولادی ضد زنگ، به وسیله آسیاب کردن، مخلوط شد. مخلوط خشک شد و سپس کلسینه گردید تا پودر سرامیکی  تشکیل دهد. الگوهای پراش پرتو X این نکته را اثبات کرد که پودرهای کلسینه شده فازهای  و NiO دارند. ۱۷% پودر نیکل فلزی به پودر کلسینه شده اضافه شد و مخلوط مجددا با آسیاب گلوله ای آسیاب شد. در طی آسیاب کردن، از حلال آلی و پراکنده ساز بجای آب استفاده شد زیرا آب ممکن بود سبب اکسایش ذرات فلزی شود. سرانجام، مخلوط به صورت ایزواستاتیکی به داخل قطعات استوانه ای فشرده شد و به مدت ۴ ساعت در دمای ۱۳۵۰ درجه سانتی گراد در محیطی با فشار جزیی اکسیژن کنترل شده موثر کلوخه شد تا نمونه های سرمتی مناسب را ایجاد نماید.

۲-۲ طراحی سل

سل، تحت شرایط عملکرد آزمایشگاهی، از نظر گرمایی خودکفا نبود. برای تامین گرمای اضافی، قرار دادن سل در یک کوره عمودی لازم بود. مقطع عرضی کوره حداقل mm 300 قطر داشت. اجزای اصلی سل در شکل ۱ نشان داده شده اند.

۲-۳ عملیات الکترولیز

الکترولیت از  با خلوص تجزیه ای،  با خلوص صنعتی،  با خلوص تجزیه ای و  با خلوص صنعتی تهیه گردید و ترکیب آن چنین بود:‍‍‍‍ ‍‍‍ ،  ، کریولیت موازنه ای (). تمام ترکیبات به مدت ۴۸ ساعت در دمای ۱۲۰ درجه سانتی گراد خشک شدند تا قبل از استفاده، آب آنها خارج شود. بوته محتوی تمام g6200 الکترولیت بود. آلومینیوم فلزی (g1785) قبل از الکترولیز اضافه شد. سل با آند بی اثر تا دمای مورد نیاز ۹۶۰ درجه سانتی گراد حرارت داده شد و قبل از غوطه ور شدن در آند به مدت ۲ ساعت نگه داشته شد و ۲۰ دقیقه بعد تحت جریان الکتریسته قرار گرفت. عمق غوطه وری آند تقریبا mm30 بود.

الکترولیز سرمت پایه NiFe2O4 آند بی اثر آلومینیوم

۳- نتایج و بحث

۳-۱ آزمایش الکترولیت

در طی الکترولیز، ولتاژ سل نسبتا ثابت است و هیچ افت و خیز تندی وجود ندارد. ولتاژ میانگین سل، هنگامی که جریان A90 است است، ۵۹۲۷/۵  و هنگامی که جریان A60 است، V312/4
می باشد.

یک مشاهده جالب در مورد آند بی اثر سرمتی این است که حبابهای گاز، تقریبا شبیه کفی با قطر mm1-5/0، در سطح آند ظاهر می شوند. افت و خیزهای ولتاژ ناشی از ظهور حباب برای آند در شکل ۲ نشان داده شده اند. بیشترین مقدار تغییر ولتاژ مرجع در آند mv49 است که به وسیله حبابهای کوچک حاصل شده است. این مقدار از مقدار mv135 حاصل از آند گرافیتی کوچکتر است [۲].

۳-۲ عملکرد ماده

پس از الکترولیز، لایه سیاهی با ضخامت حدود mm1 وجود دارد که می تواند به آسانی از سطح آند جداسازی شود. این نکته اثبات شده که این لایه، ساختار اسپینل تک فازی  را دارد که توسط الگوی پراش پرتو X در شکل ۴ نشان داده شده است.

الکترولیز سرمت پایه NiFe2O4 آند بی اثر آلومینیوم

۴- نتیجه گیری

۱) آند بی اثر سرمتی با پایه  در طی آزمایش الکترولیز در کریولیت مذاب در دمای ۹۶۰ درجه سانتی گراد، عملکرد های عمومی خوبی را ارائه می دهد. سرعت خوردگی بر اساس میزان Ni در آلومینیوم فلزی mm/a51/8 می باشد.

۲) بازده جریان بر اساس آلومینیوم بازیافتی در کاتد، حدود ۸۱/۶۰% است. مقادیر آلاینده های اصلی برای آلومینیوم تولید شده، ۸ ۱۲۸/۰ %  Ni، ۴ ۰۰۷/۱ % Fe می باشد و نیازهای تجاری را تامین نمی کند.

۳) از بررسی های بعدی با SEM/EDS آند چنین بر می آید که فلز Ni ترجیحا به صورت خورده شده یافت می شود و سوراخهایی را در طی الکترولیز ایجاد می کند.