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阳极材料的基本知识
施工技术

阳极材料的基本知识

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  1、自然属性

  铝是一种轻金属,其化合物在自然界中分布极广,地壳中铝的含量约为8%(重量),仅次于氧和硅,具第三位。在金属品种中,仅次于钢铁,为第二大类金属。铝具有特殊的化学、物理特性,是当今最常用的工业金属之一,不仅重量轻,质地坚,而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性,是国民经济发展的重要基础原材料。

  铝的比重2.7,密度约为一般金属的1/3。而常用铝导线的导电度约为铜的61%,导热度为银的一半。虽然纯铝极软且富延展性,但仍可靠冷加工及做成合金来使它硬化。铝土矿是铝的重要来源,制造一镑氧化铝约需要两磅铝土矿,而制造一磅金属铝也需要两磅氧化铝。

  2、铝的品种分类

  根据铝锭的主成份含量可以分成三类:高级纯铝(铝的含量99.93%-99.999%)、工业高纯铝(铝的含量99.85%-99.90%)、工业纯铝(铝的含量98.0%-99.7%)。

  3、铝的质量标准

  铝锭质量必须符合国标GB/1196-1993标准。其中,AL99.80和AL99.70的铝含量规定不得小于99.80和99.70。按国家标准(GB/T1196-93)应叫“重熔用铝锭”,不过大家叫惯了“铝锭”。它是用氧化铝-冰晶石通过电解法生产出来的。 铝锭进入工业应用之后有两大类:铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件;变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品:板、带、箔、管、棒、型、线和锻件。按照重熔用铝锭国家标准,“重熔用铝锭按化学成分分为6个牌号,分别是Al99.85、Al99.80、Al99.70、Al99.60、Al99.50、Al99.00”(注:Al之后的数字是铝含量)。 目前,有人叫的“A00”铝,实际上是含铝为99.7%纯度的铝,在伦敦市场上叫“标准铝”。大家都知道,我国在五十年代技术标准都来自前苏联,“A00”是苏联国家标准中的俄文牌号,“A”是俄文字母,而不是英文“A”字,也不是汉语拼音字母的“A”。和国际接轨的话,称“标准铝”更为确切。标准铝就是含99.7%铝的铝锭,在伦敦市场上注册的就是它。

  4、铝的主要用途

  近五十年来,铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。在建筑业上,由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大应用;在航空及国防军工部门也大量使用铝合金材料;在电力输送上则常用高强度钢线补强的铝缆;此外,汽车制造、集装箱运输、日常用品、家用电器、机械设备等都需要大量的铝。

  随着国民经济快速发展,我国已逐渐成为“全球加工基地”,钢铁、有色等基础工业蓬勃发展,近几年来,电解铝产量猛增,使中国成为全球最大的铝生产国。

  同时,我国在全球铝市中也正发挥着重大的作用,由于近年来我国的需求增长势头强劲,所以中国供需基本面的变化,通过国际贸易直接影响世界的铝市平衡状况。

  但我国的原铝供应却存在较多不确定因素,这一不确定性来自氧化铝供应的持续吃紧、部分原因是中国体制弊端而引发的电力短缺。由于受自身资源的限制,以及采矿、初级矿产品开发等领域一段时期内投资不足的影响,使得我国这几年相继出现严重的原材料短缺,每年需要从国外购买大量的氧化铝,2004年进口587万吨氧化铝。

  除了原料氧化铝和电能问题外,政府对于高于国内消费增长部分的原铝供应,已开始施行限制政策,目的是控制目前有些过热的电解铝行业。但无论是电力短缺还是氧化铝供应问题,对中国铝生产的整体影响是有限的。

  镁基本知识介绍

  镁是一种应用较晚的金属。镁的化学性质活泼,主要用于制造铝合金,镁作为合金元素可提高铝的机械强度,改善机械加工性能以及对碱的抗腐蚀性能。由于镁基合金(含铝、锰、锌、锂等)的结构件和压铸件的比强度大,在汽车、航天、航空等领域中,用镁代替部分铝,可减轻结构件的质量。镁和卤素的亲和力强,是用金属热还原法生产钛、锆、铀、铍等的重要还原剂。镁可作生产球墨铸铁的球化剂。在钢铁冶炼中用镁替代碳化钙脱硫。

  锌基本知识介绍

  锌也是人类自远古时就知道其化合物的元素之一。锌矿石和铜熔化制得合金——黄铜,早为古代人们所利用。但金属状锌的获得比铜、铁、锡、铅要晚得多,一般认为这是由于碳和锌矿共热时,温度很快高达1000 ℃以上,而金属锌的沸点是906℃,故锌即成为蒸气状态,随烟散失,不易为古代人们所察觉,只有当人们掌握了冷凝气体的方法后,单质锌才有可能被取得。

  纯锌具有银白色的金属光泽,然而在空气中锌却呈灰蓝色,这是因为锌的化学性质比较活泼,与空气中的水、二氧化碳和氧气发生了化学反应,生成一层极薄的碱式碳酸锌:

  这层薄膜保护着里面的锌不再生锈。根据这个道理,人们用锌来保护铁。

  白铁皮、铅丝(镀锌的铁丝)、自行车的辐条、五金零件和仪表螺丝等都是镀锌制品。镀上锌的白铁皮,表面上有一层美丽的冰花,那就是锌的晶体。白铁皮比马口铁要耐用得多。马口铁是镀锡制品,只要碰破了一块,会很快腐蚀掉。而白铁皮即使碰破一大块,也不会很快被腐蚀。这是因为在金属活动顺序里:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au,金属的活泼性依次由强减弱,Zn比Fe活泼,Fe又比Sn活泼。所以活泼的Zn比Fe容易失去电子被氧化变成锌的二价离子而发生锈蚀,保护了Fe不受腐蚀;而Sn不如Fe活泼,只能眼睁睁地看着Fe被腐蚀掉却爱莫能助。这就是焊锡补的脸盆反而烂得更快的原因。Zn正是发挥了这种“牺牲自己,保护他人”的长处,人们在水闸、水下钢柱、船舰的尾部、船锚和锅炉内壁,将Zn块镶嵌在钢铁的表面,充当防锈的卫士。Zn块不断地被锈蚀而消瘦,以至最终被新的Zn块替换上去,却保护了它相邻的钢铁安居乐业。

  椐统计,全世界生产的Zn有40%用来制造镀锌的钢板、管材和白铁皮。Zn是Fe的忠诚卫士。此外,Zn还用来制造Zn──Cu合金—黄铜和干电池等。

  锌的主要矿物有闪锌矿ZnS、菱锌矿ZnCO3、红锌矿ZnO和常与铅矿共生的铅锌矿。

  锌的化学性质和镉相近,与铜和铝相似,是比较活泼的金属元素。