粉末冶金原理

粉末冶金原理PowderMetallurgy緒論1.粉末冶金定義消費(fèi)金屬粉末和用金屬粉末〔也包括非金屬粉末〕作為原料經(jīng)過(guò)成型和燒結(jié)消費(fèi)金屬資料、復(fù)合資料和各種類型制品的冶金工程與資料科學(xué)和機(jī)械零件制造技術(shù)。合金元素粉原料粉光滑劑混合成型壓坯燒結(jié)產(chǎn)品粉末制品消費(fèi)表示圖2.粉末冶金消費(fèi)工藝粉末冶金消費(fèi)工藝由三大步驟組成：〔1〕粉末消費(fèi)〔2〕粉末成型〔3〕成形坯燒結(jié)粉末冶金資料和零件主要制造流程原料粉末添加劑混合壓制等靜壓注射擠壓軋制燒結(jié)熱等靜壓熱擠壓粉漿澆注精整浸油鍛造熱處置軋制復(fù)壓復(fù)燒后處置廢品粉末冶金資料和制品消費(fèi)工藝流程3粉末冶金特點(diǎn)〔1〕粉末冶金能消費(fèi)普通冶煉方法無(wú)法消費(fèi)的具有特殊性能的資料；1〕孔隙度可控2〕可組成相圖不成立的合金，如金屬與非金屬，假合金，高合金含量等3〕復(fù)合資料〔2〕比普通冶煉法消費(fèi)的資料性能優(yōu)越；1〕高合金資料，如超合金，高速鋼等2〕難熔金屬〔3〕比普通熔煉法更經(jīng)濟(jì)

少切削、無(wú)切削和一次成形的特點(diǎn)

1〕資料利用率高；

2〕能耗低；

3〕投資低，批量愈大本錢愈低，粉末冶金產(chǎn)品本錢取決于模具和設(shè)備的一次投資；

4〕可按照需求調(diào)理資料的成分；

5〕可消費(fèi)外形復(fù)雜的零件；

6〕精度高，粗糙度低；

7〕環(huán)境好，無(wú)污染、噪音；

齒輪的粉末消費(fèi)工藝齒輪的機(jī)加工消費(fèi)工藝粉末成形燒結(jié)精整高頻淬火廢品冶煉鑄造鍛打切割退火機(jī)加工淬火磨加工廢品鑄造粉末冶金冷成形鍛造機(jī)械加工90958580507550250〔%〕資料利用率3828.54149820255075100〔MJ〕每kg零件的能耗各種方法資料利用率與能耗

徑向可達(dá)到的ISO公差標(biāo)準(zhǔn)

級(jí)加工工藝5678910111213141516精密鍛造****鍛造（沖裁）******高精度鍛造****冷壓*****粉末冶金****拉拔成型****磨加工****各種方法可到達(dá)的徑向尺寸公差加工工藝

平均粗糙度鍛造沖壓高精度鍛造機(jī)械加工磨加工粉末冶金63040025016010063402516106.304.002.501.601.000.630.400.250.160.100.064粉末冶金的開(kāi)展1遠(yuǎn)古的粉末冶金

海綿鐵鍛打冶金工藝。我國(guó)早在春秋末期，也就是2500多年以前，就已用塊煉鐵(即海綿鐵)鍛造法制造鐵器了。公元4世紀(jì)，古印度用同一工藝制成了舉世出名的德里鐵柱(高7．2m，重6t)和達(dá)爾鐵柱(高12．5m，重7t)。2現(xiàn)代粉末冶金來(lái)源于難熔金屬，難熔金屬粉末壓制、燒結(jié)、熱鍛工藝。1750-1850年，鉑；1909年鎢絲。3含油軸承的發(fā)明、硬質(zhì)合金的消費(fèi)推進(jìn)了粉末冶金在機(jī)械制造業(yè)的開(kāi)展4科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展帶動(dòng)了粉末冶金資料和技術(shù)的的開(kāi)展5粉末冶金制造技術(shù)和設(shè)備的開(kāi)展6我國(guó)粉末冶金的開(kāi)展7粉末冶金的開(kāi)展現(xiàn)狀和前景新工藝和新技術(shù)：溫壓成形，粉末注射，粉末鍛造，粉末放射成形，微波燒結(jié)，放電等離子燒結(jié)5粉末冶金資料的種類和運(yùn)用〔1〕粉末冶金資料和制品的種類1〕機(jī)械零件2〕工具資料3〕磁性和電工資料4〕耐熱資料5〕原子能工程資料〔2〕運(yùn)用領(lǐng)域類別材料和制品的名稱機(jī)械零件和結(jié)構(gòu)零件減磨材料多孔含油軸承鐵基含油軸承銅基含油軸承鋁基含油軸承金屬塑料減磨材料致密減磨材料機(jī)械零件鐵基機(jī)械零件有色金屬機(jī)械零件摩擦材料鐵基摩擦材料銅基摩擦材料多孔材料過(guò)濾器流體分布元件多孔電極發(fā)散發(fā)汗材料吸音材料密封材料工具材料硬質(zhì)合金含鎢硬質(zhì)合金WC-CoWC-Ti-Co無(wú)鎢硬質(zhì)合金碳化鈦基硬質(zhì)合金碳化鉻基硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金超硬材料立方氮化硼金剛石工具陶瓷工具材料粉末高速鋼磁性材料和電工材料磁性材料軟磁材料硬磁材料高溫磁性材料矩磁鐵氧體旋磁鐵氧體電接觸材料電觸頭材料金屬-金屬金屬-石墨金屬-金屬化合物電熱材料金屬電熱材料難熔金屬化合物耐熱材料粉末超合金粉末鎳基超合金粉末鈷基超合金難熔金屬及其合金金屬陶瓷高溫金屬陶瓷氧化物基碳化鈦基高溫涂層彌散強(qiáng)化材料氧化物彌散碳化物硼化物氮化物纖維強(qiáng)化材料原子能工程材料核燃料元件鈾合金化合物彌散強(qiáng)化其他原子能工程材料粉末冶金在汽車上的運(yùn)用據(jù)資料引見(jiàn)：興隆國(guó)家汽車制造業(yè)粉末冶金制品的用量占其粉末冶金制品總產(chǎn)量的絕大多數(shù)，如美國(guó)占90%，歐洲為80%，而我國(guó)目前尚缺乏40%。歐洲平均每輛汽車的粉末冶金制品運(yùn)用量是14kg，日本為16kg，美國(guó)已到達(dá)19.5kg以上，估計(jì)未來(lái)能夠到達(dá)22kg。而我國(guó)目前平均每輛汽車粉末冶金制品的用量卻只需4kg多點(diǎn)〔按2021乘用車產(chǎn)量1826萬(wàn)輛計(jì)算為4.15kg/輛〕。VVT鏈輪凸輪軸鏈輪平衡軸機(jī)構(gòu)平衡軸鏈輪雙聯(lián)曲軸鏈輪機(jī)油泵總成EA888發(fā)動(dòng)機(jī)真空泵總成水泵總成空調(diào)總成進(jìn)排氣座圈凸輪軸護(hù)圈搖臂支架氣門導(dǎo)管凸輪軸組件曲軸軸承蓋凸輪軸軸承蓋曲軸連桿桿導(dǎo)承MPIF確認(rèn)VVT為PM里程碑技術(shù)真空泵燃油泵齒輪泵轉(zhuǎn)子泵內(nèi)外齒泵鑄物產(chǎn)品帶輪系列

Pulley鏈輪系列

SprocketGears軸承蓋系列

BearingCap同步器齒轂系列

SynchronicHub轉(zhuǎn)子齒輪系列

Rotor輪轂系列

Flange滑塊撥叉系列TransmissionParts轉(zhuǎn)向管柱系列

SteeringColumnParts空調(diào)緊縮機(jī)系列

AirCompressorParts第一章粉末制取1粉末的要求：化學(xué)成分物理構(gòu)造外形粒度和粒度分布；2制粉方法生產(chǎn)方法原材料粉末產(chǎn)品金屬粉末合金、化合物粉末物理化學(xué)法還原碳還原氣體還原金屬熱還原金屬氧化物金屬氧化物及鹽類金屬氧化物Fe，WFe，W，Mo，Ni，Co，CuFe-Mo，W-ReCr-Ni還原化合碳化或碳與金屬氧化物作用硼化或碳化硼法硅化或與硅與金屬氧化物作用氮化或與氮與金屬氧化物作用碳化物硼化物硅化物氮化物氣像還原氣相氫還原氣相金屬熱還原氣態(tài)金屬鹵化物氣態(tài)金屬鹵化物W，MoTa，Nb，Ti，ZrCo-W，W-Mo化學(xué)氣相沉積氣態(tài)金屬鹵化物碳化物硼化物硅化物氮化物氣相冷凝換離解金屬蒸汽冷凝氣態(tài)金屬Zn，Cd羰基物熱理解氣態(tài)金屬羰基物Fe，Ni，CoFe-Ni置換溶液氫還原從熔鹽中沉淀金屬鹽溶液金屬鹽溶液金屬熔鹽Cu,Sn,Ag，Cu,Ni,CoZr,BeNi-Co電解水溶液電解熔鹽電解金屬鹽溶液金屬熔鹽Fe,Cu,Ni,AgTa,Nb,Ti,Zr,Th,BeFe-NiTa-Nb電化腐蝕不銹鋼任何金屬和合金任何金屬不銹鋼任何金屬碳化物硼化物硅化物機(jī)械法機(jī)械粉碎機(jī)械研磨旋渦研磨冷氣流粉碎脆性金屬和合金人工增加脆性的金屬和合金Sb,Cr,Mn,高碳鐵Sn,Pb,TiFe,AlFe-Al,Fe-SiFe-Cr等合金Fe-Ni,鋼不銹鋼，超合金霧化氣體霧化水霧化旋轉(zhuǎn)圓盤霧化旋轉(zhuǎn)電極霧化液態(tài)金屬和合金液態(tài)金屬和合金液態(tài)金屬和合金液態(tài)金屬和合金Sn,Pb,Al,Cu,FeCu,FeCu,Fe,難熔金屬，無(wú)氧銅黃銅，青銅，合金鋼，不銹鋼黃銅，青銅，合金鋼鋁合金，鈦合金，不銹鋼第一節(jié)復(fù)原法1.復(fù)原法的特點(diǎn)運(yùn)用面廣，原料易獲得，復(fù)原方法工藝簡(jiǎn)便，消費(fèi)投資本錢低，可大規(guī)模消費(fèi)；2.運(yùn)用范圍：鎢、鉬、鐵、銅、鈷、鎳3.消費(fèi)方法固體碳復(fù)原，氫氣復(fù)原，天然轉(zhuǎn)化氣復(fù)原，金屬熱復(fù)原，氣相復(fù)原，一、金屬氧化物復(fù)原根本原理1.復(fù)原熱力學(xué)用復(fù)原金屬氧化物可以獲得金屬粉末和合金粉末一種氧化物能否被復(fù)原首先要從熱力學(xué)上進(jìn)展判別判別根據(jù)：MeO+X=Me+XO根據(jù)加和反響可寫(xiě)成：2Me+O2=2MeO(1)2X+O2=2XO(2)?[(2)-(1)]MeO+X=Me+XO根據(jù)規(guī)范等壓位△Z?=-RTlnKp

那么〔1〕式的

△Z?=-RTlnKp=-RTln

那么〔2〕式的

△Z?=-RTlnKp=-RTln

那么△Z?=1/2(△Z?(2)-△Z?(1))如要復(fù)原反響進(jìn)展那么△Z?=<0那么△Z?(2)<△Z?(1)PO2(XO)<PO2(MeO)按氧化物△Z?=a+bT作圖△Z?-T圖規(guī)律1.隨溫度升高，△Z?增大，即氧化物的離解壓(po2)增大;2.△Z?-T曲線在相變處發(fā)生轉(zhuǎn)機(jī)；3.CO生成的△Z?-T曲線走向向下，與其他氧化反響相反；4.在同一溫度下位置越低的氧化物生成物越穩(wěn)定。2金屬氧化物復(fù)原反響動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研討的問(wèn)題是反響進(jìn)展的速度和影響反響速度的要素1〕碰撞實(shí)際碰撞-接觸-反響是分子之間的反響的必要條件，參與化學(xué)反響的物質(zhì)濃度越高那么碰撞幾率越大，那么化學(xué)反響速度越快，因此有：v=kCACB一級(jí)反響速度與濃度的關(guān)系：2〕活化能根據(jù)可逆反響到達(dá)平衡是的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系：可得到公式中的E即為反響活化能，其含義是發(fā)生反響必需抑制的勢(shì)壘大小，降低反響的活化能是提高反響速度的重要措施。3〕多相反響特點(diǎn)多相反響機(jī)理吸附-自動(dòng)催化：吸附MeO〔固〕+X〔氣〕=MeO〔固〕·X〔吸附〕反響MeO〔固〕·X〔吸附〕=Me〔固〕·XO〔吸附〕解吸Me〔固〕·XO〔吸附〕=Me〔固〕+XO〔氣〕MeO〔固〕+X〔氣〕=Me〔固〕+XO〔氣〕氣體分子氧化物自動(dòng)催化abc時(shí)間反響速度與時(shí)間的關(guān)系速度

影響反響速度的要素

〔1〕反響物之間的接觸面積，

3(W01/3-W1/3)=Kt

〔2〕化學(xué)反響速度

v=k2Acin

〔3〕分散速度

v=D/δA(c-ci)=k1Ac00.60.70.80.91.01.01.21/T,K-1溫度對(duì)C+1/2O2CO反響速度的影響10310210對(duì)于反響物為球狀的反響速度計(jì)算公式r0ydy二、氧化鐵復(fù)原根本原理1.復(fù)原熱力學(xué)Fe2O3Fe3O4FeOFeCO復(fù)原在570℃以上3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2(a)Fe3O4+CO=3FeO+CO2(b)FeO+CO=Fe+CO2(C)在570℃以下Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2(d)根據(jù)△Z?=-RTlnKp計(jì)算出不同溫度下在△Z?=0時(shí)的上述每一個(gè)反響的CO的分壓值，然后作圖，可得CO%-T圖。80604020CO%40060080010001200溫度，℃Fe-O-C系平衡氣相組成與溫度的關(guān)系dcbDCBoe2直接復(fù)原和間接復(fù)原直接復(fù)原即碳與氧化鐵接觸并經(jīng)過(guò)碳原子與氧化鐵反響而進(jìn)展的；間接復(fù)原既碳發(fā)生氣化反響產(chǎn)生CO，然后經(jīng)過(guò)CO氣體在氧化鐵外表的吸附并進(jìn)展反響，氣化反響：CO2+C=2CO,pco+pco2=1atm2C+O=CO,pco=1atm

3氧化鐵復(fù)原動(dòng)力學(xué)固體碳的間接復(fù)原氧化鐵遵照多相復(fù)原機(jī)理，即吸附-自動(dòng)催化6005004003002001000復(fù)原速率mg氧/min020406080100復(fù)原百分率，%B1B2B3C3C2C1〔1〕Fe2O3復(fù)原的多層構(gòu)造性：1〕570以上：Fe2O3〔芯部〕Fe3O4浮氏體〔Fe3O4·FeO固溶體〕Fe〔外層〕2〕570以下：Fe2O3〔芯部〕Fe3O4Fe〔2〕反響速度：Fe2O3Fe3O4Fe3O4FeOFe三、固體碳復(fù)原制取鐵粉的工藝1.原料的加工處置〔1〕氧化鐵1〕軋鋼鐵鱗由鋼鐵軋制獲得即為鋼板軋制外表零落物，起成分為：FeO〔接近鋼板〕、Fe3O4〔中間層〕、Fe2O3〔表層〕，在搜集和運(yùn)輸過(guò)程中臟化，需清洗和磁選處置。2〕磁鐵礦精礦粉由鐵礦石開(kāi)采獲得?！?〕復(fù)原劑〔固體碳〕2.復(fù)原工藝名稱成分固定碳S灰分揮發(fā)物備注焦碳75-780.8-0.9≈155-8無(wú)煙煤70-801.5-3.2510.8木炭≥60≤0.03≤10≤25還原劑還原溫度及時(shí)間還原溫度/℃還原時(shí)間/h木炭95050焦碳115047無(wú)煙煤1050-110055不同復(fù)原劑的復(fù)原溫度及時(shí)間技術(shù)參數(shù)廠家名稱美國(guó)赫格納斯日本川崎瑞典赫格納斯中國(guó)（1）中國(guó)（2）全長(zhǎng)/m170160275105154預(yù)熱帶長(zhǎng)度/m50402532還原帶長(zhǎng)度/m60805485冷卻帶長(zhǎng)度/m60402637還原溫度/℃1200113012001150-12001150-1200還原劑種類焦碳焦碳焦碳焦碳焦碳還原周期/h841339890還原罐出爐溫度/℃200200250250年產(chǎn)量/t15000-200001100060000500010000隧道窯有關(guān)工藝參數(shù)3.影響復(fù)原過(guò)程和鐵粉質(zhì)量的要素〔1〕原料1〕雜質(zhì)雜質(zhì)除了影響復(fù)原鐵粉的純度，還影響到復(fù)原反響速度，其中以氧化硅有害程度最大。2FeO+SiO2=Fe2SiO42)氧化鐵的粒度氧化鐵粉細(xì)比外表大與復(fù)原氣體的接觸面大，反響速度快，如在900℃下用CO復(fù)原，粒徑1mm時(shí)復(fù)原20min復(fù)原率達(dá)90%以上，而粒徑為4mm，90%復(fù)原率需70min。粉末太細(xì)透氣性差會(huì)降低復(fù)原速度，工業(yè)上選擇在0.35-0.175mm〔-40～-80目〕(2)復(fù)原劑1〕復(fù)原劑種類木炭焦炭無(wú)煙煤復(fù)原劑木炭氣孔率大活性強(qiáng)效果最正確，焦碳次之，無(wú)煙煤最差，而且焦碳和無(wú)煙煤中含有較高的S需加脫硫劑〔普通用石灰石〕2〕固體復(fù)原劑的用量根據(jù)下面反響計(jì)算：FeO+C=Fe+CO〔1〕FeO+C=Fe+CO2〔2〕那么〔1〕和〔2〕的碳氧比為k1和k2：k1=C/O=0.75k2=C/O=0.35實(shí)踐碳的選擇：木炭0.5-0.6，焦碳、無(wú)煙煤0.6-0.7，即參與碳量為：C固體碳=O分析k

參與量對(duì)Fe粉純度的影響80901001100木炭參與量%9998979695Fe%含鐵量鐵中含碳量〔3〕復(fù)原工藝1〕溫度和時(shí)間復(fù)原溫度和時(shí)間復(fù)原溫度高復(fù)原速度快時(shí)間短，反之那么長(zhǎng)。但復(fù)原溫度不宜過(guò)高，否那么會(huì)使海綿鐵結(jié)塊和滲碳。料層厚度120010008006004002000復(fù)原溫度℃0102030405060708090100110復(fù)原時(shí)間/h105m隧道窯兩種工藝曲線比較〔1200±40〕46h〔1150±10〕55h100806040200010203040506070復(fù)原時(shí)間min木炭復(fù)原鐵鱗復(fù)原百分率與溫度和復(fù)原時(shí)間的關(guān)系百分率%1050℃1000℃950℃2〕料層厚度3〕復(fù)原罐密封程度〔4〕添加劑1〕參與一定的固體碳2〕參與前往料3〕引人氣體復(fù)原劑4〕堿金屬鹽〔5〕海綿鐵質(zhì)量控制和處置復(fù)原終點(diǎn)氧化鐵全部被復(fù)原，繼續(xù)延伸復(fù)原時(shí)間，碳的濃度急劇上升，使海綿鐵開(kāi)場(chǎng)滲碳，復(fù)原終了和開(kāi)場(chǎng)滲碳的平衡點(diǎn)即所謂的復(fù)原終點(diǎn)。2CO==CO2+C+〕3Fe+C==Fe3C2CO+3Fe==FeC+CO2海綿鐵破碎還面鐵是鐵粉顆粒的粘結(jié)體要經(jīng)過(guò)破碎才干獲得鐵粉。鐵粉的松裝密度等可經(jīng)過(guò)破碎來(lái)調(diào)理。二次復(fù)原海綿鐵破碎之后需進(jìn)展復(fù)原，作用脫碳、脫氧、脫硫，消除破碎產(chǎn)生的加工硬化。海綿鐵中的含碳量110012001300140015001600T,K氣相組成、壓力溫度對(duì)鐵中含碳量的影響1.00.80.60.40.20C%p1.0p0.5p1.0p0.5p1.01.00.10.10.010.01co2:co第二節(jié)電解法一、水溶液電解法1.特點(diǎn)純度高，粒度可控，壓制性好，本錢較高2.運(yùn)用最廣的是：銅、鎳、鐵、銀、錫、鉛、鉻、錳〔一〕、水溶液電解的根本原理1.電化學(xué)原理陽(yáng)極陰極⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊕⊕⊙⊙⊕電解過(guò)程表示圖電解銅時(shí)電解槽的化學(xué)體系〔-〕Cu〔粉〕/CuSO4，H2SO4，H2O/Cu〔純〕〔+〕電解質(zhì)在溶液中的電離陽(yáng)極反響：

陰極反響：

2.溶液中雜質(zhì)元素的反響〔1〕規(guī)范電位比銅更負(fù)的元素在陽(yáng)極這類元素優(yōu)先轉(zhuǎn)入溶液在陰極不復(fù)原或比銅后復(fù)原如有鐵存在，鐵比銅的規(guī)范電位更負(fù)，將會(huì)發(fā)生：在陽(yáng)極FeFe2++2e在水溶液中2Fe2++2H++1/2O2=2Fe3++H2O在陰極Fe3++e=Fe2+(2)規(guī)范電位比銅更正的元素在陽(yáng)極這類元素不氧化或比銅后氧化在陰極這類元素先復(fù)原。如銀在陽(yáng)極不溶解。如溶液中存在少量的銀構(gòu)成Ag2SO4那么電離后銀離子優(yōu)先在陰極析出，呵斥銀的損耗，可參與HCl構(gòu)成AgCl堆積回收?！?〕規(guī)范電位接近銅的元素這類元素會(huì)在陽(yáng)極與銅一同進(jìn)入溶液，在陰極，當(dāng)銅離子濃度降低時(shí)，會(huì)在陰極上析出?！捕?、電解電壓和極化1.實(shí)際分解電壓可以發(fā)生電解反響的最小電壓稱為分解電壓，數(shù)值上等于原電池的電動(dòng)勢(shì)：E實(shí)際=ε陽(yáng)-ε陰分解電位實(shí)踐分解時(shí)的電位：E分解=E實(shí)際+E超E超=E濃+E阻+E電化2.極化偏離平衡電位的景象稱為極化，極化有濃差極化、電阻極化和電化學(xué)激化，相應(yīng)的有濃差超電壓、電阻超電壓和電化學(xué)超電壓。濃差極化電解時(shí)正負(fù)離子在陰極和陽(yáng)極上的析出，而正負(fù)離子來(lái)不及分散補(bǔ)充，呵斥在陽(yáng)極陰極之間正離子和負(fù)離子之間的濃度差，這種濃度差而導(dǎo)致電位反向增高，這種景象稱為濃差極化。可經(jīng)過(guò)攪拌消除濃度差，從而消除濃差極化。

電阻極化

電化學(xué)極化

〔三〕、電解的定量定律法拉第第一定律：電解時(shí)，在任一電極反響中，發(fā)生變化的物質(zhì)量與經(jīng)過(guò)的電量成正比，即與電流強(qiáng)度和經(jīng)過(guò)的電流時(shí)間成正比。法拉第第二定律：析出一克當(dāng)量的物質(zhì)需經(jīng)過(guò)F=96500C或96500A·S〔26.8A·h〕的電量，96500C為法拉第常數(shù)。電化當(dāng)量為：W——物質(zhì)的原子量；N——原子價(jià)那么電解產(chǎn)量為：m=q·I·tI——電流強(qiáng)度，At——電解時(shí)間，h〔四〕、成粉條件粉末的析出條件陰極至陰極間隔h析出金屬粉末時(shí)的陽(yáng)離子濃度分布C濃度陰極至陰極間隔h溶液中最初的陽(yáng)離子濃度分布C0在一定的電流密度下，要析出金屬粉末，陰極板附近的離子必需降低到C0。在陰極板附近的離子濃度降到C0時(shí)，在陰極板上析出的離子數(shù)為：

式中A為陰極板面積，h至陰極板間隔

根據(jù)法拉第定律Q---經(jīng)過(guò)面積A的電量在電解槽中，濃度梯度與電流密度的關(guān)系為：

積分代入上式得：假定在1秒鐘后開(kāi)場(chǎng)析出粉末那么t=1上式闡明要析出粉末的電流密度。實(shí)驗(yàn)闡明在20-25s內(nèi)還未析出粉末，那么在此種電流條件下，不能夠析出粉末，如以t=0.25s代入上式：由此可知，當(dāng)要得到松散粉末

i≥KC

要得到致密金屬

i≤0.2KC

由此可作圖得到三個(gè)區(qū)域，即Ⅰ-粉末區(qū)；Ⅱ-過(guò)度區(qū)和Ⅲ-致密堆積區(qū)，作圖可得00.20.40.60.81.01.21.4C，mol/Li-c關(guān)系圖0.50.40.30.20.10Ia/cm2i=KCi=0.2KCⅠⅡⅢ〔五〕、電流效率和電能效率電流效率和電能效率關(guān)系到電解制粉的目的和經(jīng)濟(jì)效益。1.電流效率ηi：M——電解出的實(shí)踐產(chǎn)物質(zhì)量，gq——電化當(dāng)量，g/Ah；I——電流強(qiáng)度，A；t——電解時(shí)間，h電流效率普通為90%，好的95%左右。2.電能效率：

W0——析出一定質(zhì)量在實(shí)際上所需求的電能

W0=堆積所需求的電量〔I0t〕×實(shí)際分解電壓〔E實(shí)際〕

We——析出同樣物質(zhì)實(shí)踐所耗費(fèi)的電能

We=經(jīng)過(guò)電解槽的全部電量〔It〕×槽電壓〔E槽〕槽電壓〔E槽〕是電解時(shí)加在電解槽上的電壓

E槽=E分解+E液+E接