鋁的電化學(xué)

Chapter 1 Introduction

1.1 Physical properties

1.2 Chemical properties

1.3 Electrochemistry of aluminum——systems and applications

Chapter 2 Aluminum Production

2.1 Stateoftheart of the HallH6roult process

2.2 Chemistry of molten electrolytes

2.2.1 Fundamental phase diagrams of the electrolyte

2.2.2 The ionic structure and electrode reactions

2.2.3 Physicochemical properties of electrolytes

2.2.4 Electrolytes in industrial cells

2.3 Aluminum electrolysis cells and related technology

2.3.1 General trends

2.3.2 Types of aluminum electrolysis cells

2.3.3 Cell construction

2.3.4 Preheating and startup

2.3.5 Cell technology

2.4 Electromagnetic forces and cell design

2.4.1 General

2.4.2 Busbars arrangement

2.4.3 Metal circulation patterns

2.4.4 Inert electrodes

2.4.5 Future cell design

2.5 Current efficiency

2.5.1 General

2.5.2 The metal re.oxidation reaction

2.5.3 Improvement of current efficiency in industrial cells

2.6 Energy consumption and savings

2.6.1 General

2.6.2 Energy balance

2.6.3 Heat loss distribution in aluminum electrolysis cells

2.6.4 Further improvements

2.7 Penetration of bath into the cathode lining and application

ofbarriers

2.7.1 PenetratiOn of bath

2.7.2 Observations of spent cell linings

2.7.3 Application of diffusion and penetration barriers

2.8 Alternative processes for aluminum production

2.8.1 Electrolysis of A1C13

2.8.2 Electrolysis of AIN

2.8.3 Electrolysis of A12S3

2.8.4 Carbothermal reduction of alumina and aluminosilicates

2.8.5 Comparison of energy requirements in various paths

References

Chapter 3 Aluminum Refining

3.1 Introduetion

3.2 Impurities from aluminum electrolysis cells

3.2.1 Nature and origin of impurities in the molten electrolyte

3.2.2 The decomposition potential of impurity elements

3.2.3 Behavior and balance of the impurities during electrolysis

3.2.4 Effects of using dry scrubber alumina as the cell feed

3.3 The three layer process

3.3.1 Electrodes and electrolytes

3.3.2 Electrode reactions

3.3.3 Cell operation and performance

3.4 The organoaluminum process

3.4.1 Organoaluminum electrolytes

3.4.2 The refining effect

References

Chapter 4 Electroplating of Aluminum

4.I Introduction

4.2 Aluminum plating from organic solvents

4.2.1 Aluminum hydride baths

4.2.2 Aluminum halide baths

4.2.3 Organoaluminum baths

4.3 Aluminum plating from room temperature molten salts

4.3.1 Room temperature molten salt systems

4.3.2 Haloaluminate systems

4.3.3 Mechanism of aluminum electroplating

4.3.4 Conclusive remarks

4.4 Aluminum plating from alkali chloroaluminate melts

4.4.1 Chemistry of alkali chloroaluminate melts

4.4.2 Cathodic process of aluminium deposition

4.4.3 Dendrite formation and inhibition

4.4.4 ElectrOplating of aluminum alloys

References

Chapter 5Surface Treatment of Aluminum

5.1 Introduction

5.2 Pretreatment

5.3 Anodizing and sealing

5.3.1 Mechanism of aluminum anodizing

5.3.2 Anodizing techniques

5.3.3 Equipments

5.3.4 Sealing techniques

5.3.5 Anodizing in molten salts

5.4 Electroplating of other metals on aluminum

5.4.1 General

5.4.2 Pretreatment

5.4.3 ElectrodepositiOn

5.4.4 Applications

5.5 Electropainting of aluminum

Rererences

Chapter 6 Aluminum for Energy Storage

6.1 Introduction

6.2 Aluminum batteries with aqueous electrolytes

6.2.1 General

6.2.2 Aluminum-manganese dioxide batteries

6.2.3 Aluminumsilver oxide battery

6.2.4 Aluminumhydrogen peroxide battery

6.2.5 Other batteries

6.3 Aluminum.air batteries

6.3.1 Introduction to metal/air batteries

6.3.2Aluminum anodes

6.3.3 Electrolytes and additives

6.3.4 Air/oxygen cathodes

6.3.5 System designs and operation

6.3.6 Applications

6.4 Aluminum batteries with nonaqueous electrolytes

6.4.1 Alkali.chloroaluminate melts

6.4.2 Room temperature molten salts

6.4.3 Sulfonebased electrolytes

References

Chapter 7 Aluminum Elcetrolytic Capacitor

7.1 Introduction

7.2 Aluminum foil

7.3 Liquid electrolytes

7.3.1 Electrolyte

7.3.2 Capacitor construction and applications

7.4 Organic semiconductive electrolytes

7.5 Solid polymer electrolytes

References

Chapter 8 Aluminum Corrosion

8.1 Introduction

8.2 Chemical corrosion

8.2.1 PotentialpH diagram of aluminumwater system

8.2.2 Al corrosion in aqueous media

8.2.3 Ai corrosion in gases

8.2.4 Al corrosion in molten media

8.3 Electrochemical corrosion

8.3.1 Pitting corrosion

8.3.2 Galvanic corrosion

8.3.3 Intergranular corrosion

8.3.4 Effects of alloying elements and solution additives

Rererences

Chapter 9 Cathodic Protection

9.1 Introduction

9.2Electrochemistry of cathodic protection

9.2.1 General

9.2.2 Impressed current technique

9.2.3 Sacrificial anode

9.3 Aluminum as sacrificial anode

9.4 Applications

References

《鋁的電化學(xué):從生產(chǎn)到應(yīng)用》試圖全面地闡述鋁的電化學(xué)理論和應(yīng)用體系，尤其側(cè)重技術(shù)方面的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀和最新進(jìn)展。關(guān)于《鋁的電化學(xué):從生產(chǎn)到應(yīng)用》的構(gòu)思，始于1991年，當(dāng)時(shí)兩位作者還都在原東北工學(xué)院的有色金屬冶金系任教。后來(lái)作者之一的李慶峰到了丹麥技術(shù)大學(xué)化學(xué)系工作。1994年底，邱竹賢教授和已故的繆秀茳女士在訪問(wèn)挪威的途中，順訪了哥本哈根。鋁的電化學(xué)在基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)方面都具有重要的意義。作為元素電化學(xué)的一個(gè)獨(dú)特的分支，其所涉及的電解質(zhì)體系范圍非常廣泛，有熔點(diǎn)在1000℃以上的金屬氟化物，有熔點(diǎn)介于幾十度到幾百度的金屬氯化物和溴化物，有室溫下的有機(jī)熔融鹽，有酸堿鹽的水溶液體系，有各種有機(jī)溶液介質(zhì)，還包括固態(tài)電解質(zhì)。從應(yīng)用的角度說(shuō)來(lái)，鋁的電化學(xué)涉及到應(yīng)用電化學(xué)的許多技術(shù)領(lǐng)域，包括金屬的電解生產(chǎn)，精煉，電鍍，陽(yáng)極氧化和其他表面處理，一次電池和二次電池，電解電容器，腐蝕以及陰極保護(hù)等。

《鋁的電化學(xué):從生產(chǎn)到應(yīng)用》的大綱是在那次的訪問(wèn)中擬定的。由于種種原因，全書(shū)直到2001年底才完稿。其中的幾章（第四章，第六章，第七章）是在最初的幾年里完成的，這次最后定稿時(shí)，又做了補(bǔ)充和修改。書(shū)中的第二章和第三章，由邱竹賢教授撰寫(xiě)，其余章節(jié)由李慶峰完成，并最后定稿。

鋁電化學(xué)搓紋（draining of aluminium）是光敏印刷版制作中的必要工序。通過(guò)電化學(xué)法，在平整的鋁材表面形成 具有均勻孔蝕排列和一定探度和間距的毛面，用于控制印刷 過(guò)程中親水負(fù)圖像的表面積。

電化學(xué)搓紋使用交流電，當(dāng)電 流密度為20一l0(" crri“叼，在體積百分?jǐn)?shù)為U.5%一3 `aft I-IL'I溶液中，刻蝕S一2}1mir1。為了提高搓紋的速率和均勻 性，目前有的已采1}1 HCi-H,YCJA, HN(Ja, f:H3CpQF-I和 H313f},,等電解液，同時(shí)使川攪拌及多種波形的電源:

本書(shū)對(duì)電解法生產(chǎn)鋁鈦合金的可行性進(jìn)行了論證。通過(guò)對(duì)電解質(zhì)溫度的測(cè)定和鈦在冰晶石熔體中不同電極上的還原機(jī)理進(jìn)行研究，弄清了鈦離子的還原過(guò)程，為工業(yè)生產(chǎn)鋁鈦合金提供了理論依據(jù)。本書(shū)還提出了通過(guò)鋁土礦或赤泥提取含鈧氧化物，利用未經(jīng)高度提純的含鈧氧化物，在鋁電解槽中直接電解鋁鈧合金的新的技術(shù)思路和工藝方案。通過(guò)這一工藝方案的實(shí)施，可使鈧資源得以有效利用，縮短鋁鈧合金的生產(chǎn)流程，降低合金的生產(chǎn)成本，促進(jìn)鋁鈧合金的大規(guī)模應(yīng)用。

前言

第1章 緒論

1.1 我國(guó)鋁工業(yè)現(xiàn)狀

1.2 我國(guó)電解鋁工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.3 我國(guó)電解鋁工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)

1.4 鋁基合金的應(yīng)用及生產(chǎn)中存在的問(wèn)題

1.5 電解法生產(chǎn)鋁及其合金現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.6 本書(shū)研究的主要內(nèi)容

第2章 電解質(zhì)溫度、初晶溫度及過(guò)熱度測(cè)定方法的研究

2.1 引言

2.2 測(cè)試原理

2.3 實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)裝置

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.6 本章小結(jié)

第3章 冰晶石熔體中鈦在石墨電極上的電化學(xué)還原

3.1 引言

3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和研究方法

3.3 實(shí)驗(yàn)原理、原料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備

3.4 原料和石墨電極的準(zhǔn)備

3.5 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3.6 鋁鈦共析的陰極循環(huán)伏安曲線的測(cè)定

3.7 本章小結(jié)

第4章 鈦在鋁陰極上的電化學(xué)還原

4.1 引言

4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和研究方法

4.3 實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)裝置

4.4 實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作與設(shè)備的檢查工作及工作過(guò)程

4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

4.6 熱力學(xué)分析

4.7 本章小結(jié)

第5章 鈦與硼共析的電化學(xué)過(guò)程研究

5.1 引言

5.2 試驗(yàn)裝置及原料

5.3 以NaBF4為硼源的鈦硼共析還原機(jī)理

5.4 以B2O3形式加入的硼離子的鈦硼共析電化學(xué)還原

5.5 本章小結(jié)

第6章 鈧及其鋁鈧合金的物理性能研究

6.1 金屬鈧及其制備

6.2 鋁鈧合金

6.3 目前發(fā)展含鈧鋁合金的主要障礙與解決途徑

第7章 氧化鈧在冰晶石一氧化鋁體系中的溶解性能研究

7.1 引言

7.2 研究方法和原理

7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

7.4 結(jié)果討論

7.5 本章小結(jié)

第8章 電解鋁鈧合金的熔鹽物理化學(xué)性質(zhì)研究

8.1 引言

8.2 nNaF·AlF3一Al2O3一Sc2O3系電解質(zhì)初晶溫度數(shù)學(xué)模型的研究

8.3 氧化鈧對(duì)電解質(zhì)電導(dǎo)率影響的研究

8.4 氧化鈧對(duì)電解質(zhì)密度影響的研究

8.5 冰晶石一氧化鋁一氧化鈧系電解質(zhì)的熱失重率

8.6 本章小結(jié)

第9章 電解鋁鈧合金的電化學(xué)研究

9.1 引言

9.2 實(shí)驗(yàn)原料及實(shí)驗(yàn)裝置

9.3 實(shí)驗(yàn)方法及原理

9.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

9.5 本章小結(jié)

第10章 電解法生產(chǎn)鋁鈧合金的熱力學(xué)

10.1 引言

10.2 鋁鈧合金相圖富鋁端液相線的測(cè)試

10.3 鈧在合金中活度系數(shù)的計(jì)算

10.4 討論

10.5 本章小結(jié)

第11章 電解鋁鈧合金的工藝研究

11.1 引言

11.2 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

11.3 實(shí)驗(yàn)

11.4 結(jié)果討論

11.5 鋁鈧合金的金相分析

11.6 本章小結(jié)

第12章 電解鋁鈧合金的其他方法研究

12.1 引言

12.2 直接電解鋁鈧鋯三元合金

12.3 在三層液鋁精煉電解槽中電解鋁鈧合金

12.4 本章小結(jié)

第13章 總結(jié)及展望

參考文獻(xiàn) 2100433B