导流槽阴极导杆安装方式对阴极表面电流分布的影响

将某厂现有的160kA Hall—Heroult铝电解槽改造成导流槽后，在阴极上表面和阳极底面呈斜坡状的条件下，计算了采用不同阴极导杆安装方式时阴极的电位和电流分布，即通过建立导流槽内部从阳极到阴极的一个半切片电热场模型，用有限元法分别对水平和平行于阴极斜坡两种不同导流槽阴极导杆的安装方式下阴极电位和表面电流密度分布进行了计算。结果表明，不同的阴极导杆安装方法对导流槽阴极的总电位降大小没有明显影响，但是水平阴极导杆安装更有利于阴极表面电流密度的均匀分布。     

铝电解槽异型阴极钢棒的对比仿真研究

减小铝液中水平电流是实现铝电解槽节能降耗的重要手段之一.本文针对当前出现的五种有代表性的异型阴极钢棒,在有限元商业软件ANSYS平台上分别建立其相应的三维电热场耦合切片计算模型,在兼顾槽底压降变化等因素的情况下,分析和对比了这些钢棒在减小铝液中水平电流方面的效果.结果表明:相比于传统阴极钢棒,五种异型阴极钢棒都能不同程度地战小铝液中的水平电流,但除方案二的阴极钢棒外,都在一定程度上增大了阴极压降;同时阴极发块和钢棒的电流密度也都有所改变.     

电解槽融体中电流分布的数值计算

在电解槽三维电位场计算的基础上 ,本文对电解槽在以下情况下 ,融体内电流分布进行了计算 :1)伸腿长度为零的理想情况 ;2 )伸腿长度为零 ,阳极中部位置的阴极表面存在结壳 ;3 )伸腿伸至阳极底部。通过分析发现 ,随着层面的降低 ,水平电流密度的幅值和梯度都变化不大。在炉底存在结壳时 ,结壳两侧电流密度会出现突变 ,而当伸腿伸至阳极底部时 ,在槽边部会出现较大的负方向电流 ,伸腿越长 ,负向电流越大。在达到阴极表面之前 ,铝液层面中垂直电流密度分布基本与铝液层面无关。铝液中横向电流密度在层面之间存在较大梯度     

基于超临界流体电铸耦合场分析及试验研究

利用COMSOL Multiphysics对超临界流体电铸耦合场进行数值模拟,研究分析电流密度分布和电铸层生长规律,并且试验测试与验证;同时对超临界流体镍纳米金刚石复合镀层的表面形貌和显微硬度进行研究和探讨。结果表明,阴极边缘处电流密度远高于阴极中间部分,电铸层生长情况与电流密度分布较为吻合,电铸层中部厚度预测值的误差较小;电铸层显微硬度HV最大可达9540 MPa,比普通情况下复合铸层提高80%;制备的复合电铸层表面平整,组织致密。     

论铝在冰晶石—氧化铝熔体中的溶解实质

文中研討了鋁在冰晶石——氧化铝熔体中溶解时,阴极极化、电解时間、阴极电流密度等对鋁損失的影响,阴极电流密度对电流效率和鋁阴极重量变化的影响,氧化铝含量对铝在冰晶石中的溶解电流及铝的腐蝕量的影响,以及铝的表面状态对鋁的溶解电流和铝損失的影响。作者認为,铝在冰晶石——氧化鋁熔体中溶解有电溶解和非电溶解过程之分。电解冰晶石——氧化铝熔体时,阴极极化(阴极电流密度)增加,铝損失减少。     

铝电解槽几种节能阴极电-热场耦合仿真研究

节能阴极电解槽是降低铝液层水平电流的重要技术,但最优节能阴极电解槽还需通过仿真优化得出,阴极的改变必然导致电解槽电-热场的改变。论文运用大型有限元软件ANSYS建立五种单阴极模型,对比分析其电-热场得出最优节能阴极。     

铝电解槽钢棒加高型阴极对铝液中水平电流的优化

为减小传统铝电解槽内铝液中存在的较大水平电流,提出一种阴极钢棒加高型阴极。采用含电接触的有限元模型计算钢棒加高型阴极结构的电场,考察此种阴极对于铝液中水平电流的优化作用。计算结果表明:选择合适的加高位置及加高高度可使铝液中X向水平电流密度的最大值和平均值有效减小,并且可以优化X向水平电流密度的分布,而对于减小Z向水平电流密度的最大值也有一定作用。以300 kA铝电解槽的阴极为例,在距阴极炭块边缘800 mm处钢棒上加高70 mm至90 mm时为最佳加高设计;同时钢棒加高型阴极结构的电压降小于传统结构的,铝液中的等势线分布更平缓。     

氯盐体系锡隔膜电沉积仿真模拟

采用COMSOL多场耦合计算机仿真软件对氯盐体系锡隔膜电沉积进行了仿真模拟,研究锡隔膜电积时电解槽内离子浓度、流体密度、流体速度、电流密度等的分布特征及其随时间的变化规律。结果表明:锡隔膜电积时槽内离子浓度分布受到入口流速、电流密度、电积时间、槽内离子互相作用的影响而发生变化。增加进液速度及降低HCl浓度有利于提高电解液平均密度及阴极表面Sn^2+的最低浓度。电积时极板边缘发生离子对流,顶部对流速度高于边缘处对流速度,且流体密度梯度影响离子对流方式。极板周围电流密度分布呈非均匀分布,在电极边缘发生电流偏转。增加电流密度能降低阴极表面Sn^2+最低浓度及流体的平均密度,同时也将增加阴极表面流体的平均流速,并使得阴极产物厚度不均匀。     

Sn-Ag-Cu无铅钎焊接头的电迁移行为研究

研究了Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu钎焊焊点在多场(磁场、温度场、电流)作用下电迁移时阳极、阴极界面金属间化合物的生长行为。结果表明:随着时效时间的延长,阳极金属间界面化合物显著增加,阴极金属间界面化合物逐渐减少,且阳极界面化合物的厚度增加量远大于阴极界面化合物厚度的减少量,48 h时,在电流密度为0.8×104 A/cm2下,阳极界面化合物厚度增加了8.8μm,阴极仅减少了0.39μm。     

某420 kA大型电解槽电热场测试和分析

针对某铝厂420 kA大型铝电解槽进行了全面的电、热场测试,对该槽型的运行情况进行分析。测试了该电解槽阳极、阴极、母线等各部分的欧姆压降,并和设计值进行了比较。测试并计算了立柱母线、阴极、阳极电流分布,比较了和设计值的偏差。测试了该槽型的炉膛形状,分析了高电流密度电解槽的炉膛形成规律。对电解槽的散热和能量平衡进行了详细的计算分析,为大型槽的内衬设计提供了依据。测试发现,该420 kA电解系列由于采用了保温型的设计,电解槽各部分散热比例和传统散热型电解槽有非常大的差异,特别是槽底部,只占电解槽散热的3%以内,比传统7%的散热比例要小得多。结合各项测试内容和生产情况,针对我国大型电解槽的设计提出改进建议。     

有限元法计算模拟金刚石合成腔内的电学场

本文运用有限元法和专业有限元分析软件计算模拟出了金刚石合成腔内的电势、电场强度及电流密度。并对计算结果进行了后处理,绘制出了合成腔内各电学场的云图等高线,以及合成棒的对称轴线和母线上电流密度分布的二维曲线图。这些后处理结果定量而直观地描绘出了金刚石合成腔内电学场的分布规律：导电钢碗附近的电流密度最大;距离钢碗越远,腔体边缘的电流密度越小,电流逐渐由边缘向中心轴汇聚。最后,我们分析认为,这种不均匀的分布是由于导电钢碗的截面积过小造成的,同时这也将影响合成腔内温度场的分布。     

碱性溶液中阴极极化对模拟铸铁文物局部腐蚀闭塞区化学和电化学状态的影响

采用模拟闭塞电池恒电流法研究在碱性溶液中阴极极化对模拟铸铁文物局部腐蚀闭塞区内溶液化学和电化学状态的影响.结果表明：对试样通入阴极电流后,闭塞区内溶液的pH值随着通电时间的延长及阴极电流密度的增大而升高;氯离子向闭塞区外迁移,迁移率和迁移速率随时间的延长和电流密度的增大而增高.由于Cl^-的迁出及外部OH-的迁入,闭塞区内的腐蚀受到抑制.通阴极电流能加速闭塞区内Cl^-的迁出,比铸铁文物通常采用的碱性溶液浸泡脱氯法更为有效,是一种快速的电化学脱氯方法.     

镍-氧化锆纳米复合电铸层微观形貌影响因素的分析

用SEM分析了诸如电铸时间、电流密度、镀液中纳米ZrO2颗粒悬浮量、电流形式和阴极表面粗糙度等因素对Ni-ZrO2纳米复合电铸层微观形貌的影响.结果表明,电铸时间、阴极电流密度以及镀液中纳米ZrO2悬浮量对纳米复合电铸层微观形貌有一定程度的影响,采用脉冲电沉积工艺有助于获得表面光滑平整、显微组织均匀致密的纳米复合电铸层.     

高压直流接地极入地电流对临近输电线路杆塔接地体的干扰

建立了高压直流输电系统的接地系统,计算了高压直流接地极单极运行对流经邻近输电线路避雷线的干扰电流以及杆塔接地体射线(电极)吸收或释放的电流密度;评估了不同单极运行模式下,入地电流为3 000A时杆塔接地体射线末端的腐蚀深度。结果表明:接地极阳极放电,靠近接地极3km区域内的避雷线吸收杆塔接地体的净电流,阴极运行情况下则反之;接地极附近12.5km的范围内避雷线的电流变化较大。阳极运行时,杆塔上靠近直流接地极的射线吸收电流,远离的射线释放电流,阴极运行情况下则反之;射线末端的电流密度最大。阴极运行的概率越大,杆塔射线末端的腐蚀深度就越大,靠近接地极的10km范围内射线末端均是重点防护区域。     

H_2S/CO_2介质中P110钢表面的局部电偶腐蚀行为

通过模拟环境中的电偶电流的跟踪测试,研究了P110钢表面腐蚀产物膜层/金属基体所构成的电偶电流随温度、时间和面积比等因素的变化规律。结果表明,40℃时,有膜层覆盖的P110钢电极作为阳极发生垢下阳极溶解,而裸露电极作为阴极反应;在60℃时,偶接初始阶段,有膜层覆盖的P110钢电极先发生垢下阳极溶解,但很快偶接电极之间会出现电流反转,裸露电极由阴极变成阳极而被腐蚀;不同面积比的裸露电极/膜层覆盖电极偶接时,电偶电位相差不大,随着阳/阴极面积比的增大而负移,电偶电流密度绝对值则随阳/阴极面积比的增大而减小。随着时间延长,稳态条件下,裸露电极/膜层覆盖电极的电偶电流密度趋近为零;而在动态变化条件下,则很可能会形成小阳极大阴极的情况,从而会导致难以极化,最终出现腐蚀穿孔的危险。     

阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm²,阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm²,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm²增加到3.75 A/dm²时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm²时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10^‒4 mm³/(N.m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm²时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。     

三论铝电解槽槽底破损的早期定位监测

理论和实践都证明 ,槽底阴极钢棒沿长的电流分布是不均匀的 ,靠槽帮侧电流密度大 ,而靠槽中央端电流密度小。当槽底发生破损引起钢棒熔化时 ,铝液中含铁量百分比升高 ,同时该棒的电流也发生变化 ,但二者之间不是简单的比例关系 ,而是与钢棒被熔化的部位有关     

你问我答

合金钢镀铬低电流活化应注意哪些事项?答:合金钢(包括不锈钢)表面由于极易形成一层薄而致密的氧化膜,这层氧化膜经阳极处理除去后,在转为阴极时又会再生出来。所以合金钢的镀铬层与基体结合的牢固程度往往取决于低电流活化处理。也就是必须从较小的电流起镀,以逐步加大到正常的电流密度。然而,影响低电流活化的因素较多,     

新型阴极钢棒对铝电解槽电热场的影响

采用数值仿真的方法对应用一种可减小铝液中水平电流的新型阴极钢棒的420 kA级铝电解槽进行三维计算,分析这种新型阴极钢棒对铝液中水平电流、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明:新型阴极钢棒可有效地减小铝液中X方向的水平电流;新型阴极钢棒中绝缘材料的加入在一定程度上增大了槽电压;当钢棒和钢棒糊接触不是很好时,新型阴极钢棒电解槽比传统阴极钢棒电解槽更容易出现阴极炭块和钢棒连接区域温度过高的情况。该计算结果可为铝电解槽在应用此种新型阴极钢棒后所获得的节能效果以及个别槽在运行过程中出现的问题提供理论依据。     

钛在海水中的阴极充氢行为

运用H型双面电解槽，采用双面电解充氢法对海水中自然表面钛片进行恒电流电解充氢，研究了钛在海水中的阴极充氢过程。用X-射线衍射法对充氢后碎裂钛片进行检测，同时探讨了试样厚度、充氢电流密度和阳极氧化电位对于氢渗过程的影响。结果表明，表面膜是氢渗过程的控制因素：试样厚度增加，氢氧化峰值电流和峰值电流出现时间增加：峰值电流随充氢电流密度和B面氧化电位升高而增大，而峰值电流出现时间随充氢电流密度和B面氧化电位升高而减小。