專(zhuān)利名稱(chēng)：低溫下沉液態(tài)陰極電解制備鎂稀土中間合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫下沉液態(tài)陰極電解制備鎂稀土中間合金的方法。屬于熔鹽電解冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明屬于鎂-稀土中間合金的制備方法。鎂-稀土中間合金是制備耐熱，耐高溫蠕變、耐蝕先進(jìn)鎂合金的基本原料。制備鎂-稀土中間合金以往主要有以下三種方法一是真空熔煉或熔鹽覆蓋下的對(duì)摻法、二是鈣熱還原法、三是上浮液態(tài)陰極電解法。真空熔煉或熔鹽覆蓋下的對(duì)摻法要求的設(shè)備價(jià)高和原料昂貴，精煉溫度高、單爐產(chǎn)量較少、熔鹽覆蓋混熔法合金產(chǎn)品中難免有熔鹽夾雜。由于多數(shù)稀土金屬和金屬鎂的比重和熔點(diǎn)相差懸殊，不管哪種對(duì)摻法都難以獲得成分均勻的中間合金；鈣熱還原法還原溫度高，反應(yīng)用的坩鍋材料要求較高，而且這兩種方法均屬于不連續(xù)生產(chǎn)；上浮液態(tài)陰極電解法存在產(chǎn)品分散，不好收集，且電解過(guò)程由于電解液翻騰使得合金分散、易于與陽(yáng)極產(chǎn)物氯氣作用，致使電流效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種低溫下沉液態(tài)陰極電解制備鎂稀土中間合金的方法。
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是針對(duì)制備傳統(tǒng)鎂-稀土中間合金方法存在的問(wèn)題，以提釹后剩余的廉價(jià)的、有待利用的鑭鐠鈰氯化物經(jīng)過(guò)脫水制備出含(LPC)CL3量為8～30wt％的(LPC)CL3為一種原料，以含量為5-8wt％鎂-鑭鐠鈰中間合金為另一種原材料，采用較低溫度下沉液態(tài)陰極電解制備較濃度高達(dá)8～30wt％的鎂-鑭鐠鈰中間合金的制備方法。
本發(fā)明所采用的制備方法的技術(shù)方案為以KCl、NaCl、(LPC)CL3為電解質(zhì)，質(zhì)量比KCl∶NaCl∶(LPC)CL3為50-40％∶42-30％∶30～8％，所述的(LPC)CL3為電解質(zhì)的含(LPC)CL3量為8～30wt％且經(jīng)過(guò)脫水，水和水不溶物含量小于15wt％；上述電解質(zhì)經(jīng)過(guò)100-200℃預(yù)熱，將電解質(zhì)按上述比例充分混勻放入電解坩鍋中；在電解高溫爐內(nèi)，溫度為700-900℃條件下，以含量為5-8wt％的鎂-鑭鐠鈰中間合金作下沉陰極，該鎂-鑭鐠鈰中間合金與總電解質(zhì)的總質(zhì)量比為1∶4～5，陰極電流密度為1～1.5A/cm2，電解過(guò)程中適當(dāng)攪拌；產(chǎn)物的出爐溫度控制在750-850℃之間；要求陰極合金密度大于電解質(zhì)密度，始終處于下沉狀態(tài)，電解過(guò)程中在液態(tài)陰極表面上析出的稀土金屬向合金內(nèi)部擴(kuò)散，使稀土的析出速度與其向液態(tài)陰極的擴(kuò)散速度相匹配，在較低溫度下獲得鎂-鑭鐠鈰中間合金。
所述的原料為提釹后剩余的待利用的廉價(jià)鑭鐠鈰氯化稀土，其脫水的方法為將待脫水的廉價(jià)鑭鐠鈰氯化稀土與5-20％的氯化氨研磨充分混勻；放入托盤(pán)中，在真空脫水爐中加熱(真空度9×10-3MP)；在100-200℃，經(jīng)4-10小時(shí)，制得脫水的鑭鐠鈰氯化稀土原料，其中水和水不溶物含量小于15wt％。
本發(fā)明的方法制備的濃度高達(dá)8～30wt％的鎂-鑭鐠鈰中間合金的鑭鐠鈰成分分析(見(jiàn)表二)，所制出的鎂-鑭鐠鈰中間合金的有害雜質(zhì)成分很低(見(jiàn)表一)。
表一 Mg-LPC中間合金雜質(zhì)成分分析

表二 氯化鑭鐠鈰成分分析

本發(fā)明的低溫下沉液態(tài)陰極電解制備鎂稀土中間合金的方法，可以用于連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)。采用混合輕稀土提釹后剩余的廉價(jià)的、有待利用的鑭鐠鈰氯化稀土經(jīng)過(guò)脫水后作為原料，充分利用資源；能源利用率高，電流效率大于70％；鎂稀土中間合金以往有鎂-鑭、鎂-鈰、鎂-釹、鎂-釔和鎂-富釔等幾種，本發(fā)明可以制備廉價(jià)的鎂-鑭鐠鈰中間合金，其鑭鐠鈰稀土含量成分在8-30wt％可調(diào)，成分均勻；利用我國(guó)鎂礦和稀土礦的豐富資源優(yōu)勢(shì)，采用我們先進(jìn)工藝生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)、好用的鎂-鑭鐠鈰新型稀土中間合金，有利于稀土-鎂合金的迅速開(kāi)發(fā)，為我國(guó)資源再利用作出貢獻(xiàn)。本發(fā)明的方法制備的鎂-鑭鐠鈰稀土中間合金是制備制備耐熱，耐高溫蠕變、耐蝕先進(jìn)鎂合金的基本原料。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一以市售化學(xué)純的氯化鉀、氯化鈉，經(jīng)過(guò)脫水后的8~30wt％(LPC)CL3作為原材料，按重量％比稱(chēng)量10％的LPCCl3；50％的KCl；40％的NaCl作為電解質(zhì)，經(jīng)過(guò)100℃預(yù)熱3小時(shí)，充分混勻再和另一種原料鎂-5wt％鑭鐠鈰中間合金，其質(zhì)量與總電解質(zhì)比為1∶4，放入直徑為10cm，高度為16cm的圓柱型開(kāi)口的電解坩鍋中，升溫至700-900℃，待已加入的電解質(zhì)熔化后，開(kāi)始電解。電解過(guò)程中適當(dāng)攪拌，電解終了靜置一段時(shí)間使出爐溫度控制在750℃產(chǎn)物出爐，制備出鎂-鑭鐠鈰中間合金。合金中鑭鐠鈰稀土含量為18wt％，電流效率達(dá)71％。
實(shí)施例二以市售化學(xué)純的氯化鉀、氯化鈉，經(jīng)過(guò)脫水后的8~30wt％(LPC)CL3作為原材料，按重量％比稱(chēng)量15％的LPCCl3；48％的KCl；37％的NaCl作為電解質(zhì)，經(jīng)過(guò)100℃預(yù)熱3小時(shí)，充分混勻再和另一種原料鎂-6wt％鑭鐠鈰中間合金，其質(zhì)量與總電解質(zhì)為1∶4.5，放入直徑為10cm，高度為16cm的圓柱型開(kāi)口的電解坩鍋中，升溫至700-900℃，待已加入的電解質(zhì)熔化后，開(kāi)始電解。電解過(guò)程中適當(dāng)攪拌，電解終了靜置一段時(shí)間使出爐溫度控制在780℃產(chǎn)物出爐，制備出鎂-鑭鐠鈰中間合金。合金中鑭鐠鈰稀土含量為25wt％，電流效率達(dá)72％。
實(shí)施例三以市售化學(xué)純的氯化鉀、氯化鈉，經(jīng)過(guò)脫水后的8~30wt％(LPC)CL3作為原材料，按重量％比稱(chēng)量25％的LPCCl3；45％的KCl；30％的NaCl作為電解質(zhì)，經(jīng)過(guò)200℃預(yù)熱3小時(shí)，充分混勻再和另一種原料鎂-8wt％鑭鐠鈰中間合金，其質(zhì)量與總電解質(zhì)為1∶5，放入直徑為10cm，高度為16cm的圓柱型開(kāi)口的電解坩鍋中，升溫至700-900℃，待已加入的電解質(zhì)熔化后，開(kāi)始電解。電解過(guò)程中適當(dāng)攪拌，電解終了靜置一段時(shí)間使出爐溫度控制在820℃產(chǎn)物出爐，制備出鎂-鑭鐠鈰中間合金。合金中鑭鐠鈰稀土含量為30wt％，電流效率達(dá)73％。
權(quán)利要求
1.一種低溫下沉液態(tài)陰極電解制備鎂稀土中間合金的方法，其特征在于以KCl、NaCl、(LPC)CL3為電解質(zhì)，質(zhì)量比KCl∶NaCl∶(LPC)CL3為50-40％∶42-30％∶30～8％，所述的(LPC)CL3為電解質(zhì)的含(LPC)CL3量為8～30wt％且經(jīng)過(guò)脫水，水和水不溶物含量小于15wt％；上述電解質(zhì)經(jīng)過(guò)100-200℃預(yù)熱，將電解質(zhì)按上述比例充分混勻放入電解坩鍋中；在電解高溫爐內(nèi)，溫度為700-900℃條件下，以含量為5-8wt％的鎂-鑭鐠鈰中間合金作下沉陰極，該鎂-鑭鐠鈰中間合金與總電解質(zhì)的總質(zhì)量比為1∶4～5，陰極電流密度為1～1.5A/cm2，電解過(guò)程中適當(dāng)攪拌；產(chǎn)物的出爐溫度控制在750-850℃之間，即可獲得鎂-鑭鐠鈰中間合金。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低溫下沉液態(tài)陰極電解制備鎂稀土中間合金的方法，其特征在于所述的(LPC)CL3原料為提釹后剩余的待利用的廉價(jià)鑭鐠鈰氯化稀土。
3.如權(quán)利要求1或2所述的低溫下沉液態(tài)陰極電解制備鎂稀土中間合金的方法，所述的原料為提釹后剩余的待利用的廉價(jià)鑭鐠鈰氯化稀土，其特征在于該提釹后剩余的待利用的廉價(jià)鑭鐠鈰氯化稀土經(jīng)脫水處理，其水和水不溶物含量小于15wt％。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種鎂－稀土中間合金的制備工藝，屬于熔鹽電解冶金技術(shù)領(lǐng)域。用提釹后剩余的提釹后剩余的待利用的廉價(jià)鑭鐠鈰氯化稀土經(jīng)過(guò)脫水后的含量8～30wt％(LPC)Cl
文檔編號(hào)C25C3/00GK1772964SQ200510017229
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者孟健, 張德平, 房大慶, 王軍, 唐定驤, 魯化一, 趙連山 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所