本發(fā)明涉及一種儲氫合金用稀土中間合金及其制備方法，特別是一種儲氫合金用二元及多元稀土中間合金及其制備方法，屬于稀土冶金領域。
背景技術：
：儲氫合金是一種能與氫反應生成金屬氫化物并在適當條件下可逆釋放出氫的綠色功能材料，其最成功的應用是作為鎳-金屬氫化物(Ni-MH)電池的負極材料。目前已得到商業(yè)化使用的儲氫合金主要是AB5型稀土系儲氫合金Mm(NiCoMnAl)5（Mm為混合稀土金屬）。AB5型儲氫合金的容量（340mAh/g）已經(jīng)接近其理論值（372mAh/g），進一步提高已相當困難，因此，開發(fā)具有更高容量的儲氫合金是當前儲氫合金研究的一個熱點。為了改善AB5型或La-Mg-Ni等儲氫合金的綜合性能，科研工作者們也進行了大量的元素取代研究工作。我國具有豐富的釔（Y）資源，利用釔元素來改善儲氫合金的性能具有重要的意義，如羅永春等人研究了La3-xYxMgNi14（x=0-2）儲氫合金的相結構與電化學性能（羅永春，陳江平，張法亮，閻汝煦，康龍，陳劍虹，蘭州理工大學學報，2006，32（4）：20-24），得出了一些有價值的結論。發(fā)明人在研究含釔的新型儲氫合金時發(fā)現(xiàn)，稀土-釔-鎳系儲氫合金具有較好的儲氫性能，其放電容量可達到380mAh/g以上，超出了AB5型合金的理論放電容量，且具有較好的循環(huán)壽命，合金中也不含易揮發(fā)元素，制備相對簡單，有望成為新一代的高容量儲氫合金。盡管含釔儲氫合金具有較好的儲氫性能，但其成本較高，這主要是由于目前合金中主要元素釔是由金屬熱還原法制備，這種制備方法由于工藝流程長，并采用活性金屬鈣作為還原劑，因此生產(chǎn)成本高，導致釔價格昂貴。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了克服用稀土金屬做原料時含稀土、鎳儲氫合金成本較高的難題提供一種同時含有稀土（RE）元素和鎳（Ni）元素儲氫合金用稀土中間合金及其制備方法。本發(fā)明的技術方案如下：一種儲氫合金用稀土中間合金，其特征是：合金中同時含有稀土（RE）元素和鎳（Ni）元素；稀土元素和鎳元素的質(zhì)量百分比為，RE:Ni=（40-90）：（10-60）。所述稀土元素是鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑、鈥、鉺和镥中的一種或多種。所述儲氫合金用稀土中間合金的制備方法是：以石墨坩堝為電解槽，石墨塊作陽極，鎳棒為自耗陰極，在稀土氟化物和堿金屬或堿土金屬氟化物組成的二元或多元電解質(zhì)體系中，加入稀土氧化物的一種或多種，通以直流電，稀土陽離子在鎳陰極放電并發(fā)生合金化，反應生成的合金滴落聚集于電解槽接收器內(nèi)，取出澆鑄即可獲得所述儲氫合金用稀土中間合金。所述的鎳陰極為圓棒、方棒或板材，數(shù)量為一根或多根。所述的稀土氟化物和堿金屬或堿土金屬氟化物組成的二元或多元電解質(zhì)，其中稀土氟化物的質(zhì)量分數(shù)為60%-97%。所述電解過程中電解溫度為900-1200℃。所述電解過程中陽極電流密度為0.3-3.0A/cm2，陰極電流密度為5-25A/cm2。本發(fā)明的優(yōu)點是：采用本發(fā)明的稀土中間合金制備儲氫合金，可避免在制備含稀土、鎳元素儲氫合金時以價格昂貴的單質(zhì)稀土金屬為原料，能夠顯著降低含稀土、鎳元素儲氫合金的成本，有利于含稀土、鎳元素儲氫合金的市場應用。具體實施方式一種儲氫合金用稀土中間合金，合金中同時含有稀土（RE）元素和鎳（Ni）元素；稀土元素和鎳元素的質(zhì)量百分比為，RE:Ni=（40-90）：（10-60）。所述稀土元素是：鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑、鈥、鉺和镥中的一種或多種。采用電解法制備本發(fā)明的合金，基本步驟如下：（1）根據(jù)所需制備的儲氫合金用稀土中間合金，確定合適的電解質(zhì)組成；（2）根據(jù)所需制備的儲氫合金用稀土中間合金以及電解槽規(guī)模，確定合理的陰陽極電流密度；（3）安裝好陰極及陽極，裝入按一定配分配好的電解質(zhì)，短接陰陽極發(fā)熱融化電解質(zhì)；（4）調(diào)整電解槽溫度至合適溫度，加入稀土氧化物，開始正常電解；（5）電解過程中，以一定的加料速度加入氧化物原料，每間隔一定時間下調(diào)陰極，保持電流、電壓穩(wěn)定；（6）電解一段時間后，出爐，澆鑄成錠，冷卻脫模后得到儲氫合金用稀土中間合金。下面結合實施例進一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其實施方式。實施例1：釔鎳二元中間合金的熔鹽電解工藝：將氟化釔與氟化鋰在經(jīng)過各自的烘干、真空脫水步驟后，進行混合，配制成重量比YF3：LiF=4：1的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱使其熔化，將ф30mm的鎳陰極插入電解質(zhì)中，將Y2O3連續(xù)勻速加入到電解質(zhì)中，通直流電進行電解，平均電流強度1500A，陰極電流密度為10A/cm2，電解溫度維持在1000-1030℃，每小時加入氧化釔1850g，平均每電解一小時可出中間合金約1950g，每4小時出爐一次，電流效率為80%，金屬釔收率為95%。電解金屬產(chǎn)品的成分如表所示。實施例一產(chǎn)品成分表項目YNiCFe指標wt%73270.0150.10實施例2：釔鎳二元中間合金的熔鹽電解工藝：將氟化釔與氟化鋰在經(jīng)過各自的烘干、真空脫水步驟后，進行混合，配制成重量比YF3：LiF=6：1的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱使其熔化，將截面尺寸為10mm*20mm的鎳陰極插入電解質(zhì)中，將Y2O3連續(xù)勻速加入到電解質(zhì)中，通直流電進行電解，平均電流強度700A，陰極電流密度為15A/cm2，電解溫度維持在1020-1050℃，每小時加入氧化釔900g，平均每電解一小時可出中間合金約800g，每5小時出爐一次，電流效率為80%，金屬釔收率為93%。電解金屬產(chǎn)品的成分如表所示。實施例二產(chǎn)品成分表項目YNiCFe指標wt%82180.0180.11施例3：釔鎳二元中間合金的熔鹽電解工藝將氟化釔與氟化鋰在經(jīng)過各自的烘干、真空脫水步驟后，進行混合，配制成重量比YF3：LiF=6：1的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱使其熔化，將兩根ф30mm的鎳陰極并排插入電解質(zhì)中，將Y2O3連續(xù)勻速加入到電解質(zhì)中，通直流電進行電解，平均電流強度1200A，陰極電流密度為12A/cm2，電解溫度維持在1050-1080℃，每小時加入氧化釔1500g，平均每電解一小時可出中間合金約1500g，每3小時出爐一次，電流效率為80%，金屬釔收率為94%。電解金屬產(chǎn)品的成分如表所示。實施例三產(chǎn)品成分表項目YNiCFe指標wt%75250.020.11實施例4：鑭釔鎳三元中間合金的熔鹽電解工藝將氟化鑭、氟化釔與氟化鋰在經(jīng)過各自的烘干、真空脫水步驟后，進行混合，配制成重量比LaF3：YF3：LiF=3.5：4：1的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱使其熔化，將ф40mm的鎳陰極插入電解質(zhì)中，將重量比為La2O3：Y2O3=1：1.5的混合物連續(xù)勻速加入到電解質(zhì)中，通直流電進行電解，平均電流強度3000A，陰極電流密度為10A/cm2，電解溫度維持在1050-1080℃，每小時加入混合氧化物4100g，平均每電解一小時可出中間合金約4500g，每3小時出爐一次，電流效率為80%，稀土收率為94%。電解金屬產(chǎn)品的成分如表所示。實施例四產(chǎn)品成分表項目LaYNiCFe指標wt%3043270.0170.11實施例5：釔鎳二元中間合金的熔鹽電解工藝將氟化釔、氟化鋰和氟化鈣在經(jīng)過各自的烘干、真空脫水步驟后，進行混合，配制成重量比YF3：LiF：CaF2=6：1：0.5的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱使其熔化，將ф25mm的鎳陰極插入電解質(zhì)中，將Y2O3連續(xù)勻速加入到電解質(zhì)中，通直流電進行電解，平均電流強度1000A，陰極電流密度為10A/cm2，電解溫度維持在1000-1040℃，每小時氧化釔1250g，平均每電解一小時可出中間合金約1150g，每5小時出爐一次，電流效率為80%，稀土收率為95%。電解金屬產(chǎn)品的成分如表所示。實施例五產(chǎn)品成分表項目YNiCFe指標wt%80200.0130.1實施例6：鑭鈰釔鎳四元中間合金的熔鹽電解工藝將氟化鑭、氟化鈰、氟化釔與氟化鋰在經(jīng)過各自的烘干、真空脫水步驟后，進行混合，配制成重量比LaF3：CeF3：YF3：LiF=3：1：4：1的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱使其熔化，將ф40mm的鎳陰極插入電解質(zhì)中，將重量比為La2O3：CeO2：Y2O3=2：1：4的混合物連續(xù)勻速加入到電解質(zhì)中，通直流電進行電解，平均電流強度2000A，陰極電流密度為10A/cm2，電解溫度維持在1050-1080℃，每小時加入混合氧化物2800g，平均每電解一小時可出中間合金約3000g，每3小時出爐一次，電流效率為80%，稀土收率為94%。電解金屬產(chǎn)品的成分如表所示。實施例六產(chǎn)品成分表項目LaCeYNiCFe指標wt%201045250.0150.11施例7：釔鎳二元中間合金的熔鹽電解工藝將氟化釔與氟化鋰在經(jīng)過各自的烘干、真空脫水步驟后，進行混合，配制成重量比YF3：LiF=4：1的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱使其熔化，將根ф26mm的鎳陰極插入電解質(zhì)中，將Y2O3連續(xù)勻速加入到電解質(zhì)中，通直流電進行電解，平均電流強度300A，陰極電流密度為8A/cm2，電解溫度維持在1000-1030℃，每小時加入氧化釔350g，平均每電解一小時可出中間合金約600g，電流效率為80%，金屬釔收率為94%。電解金屬產(chǎn)品的成分如表所示。實施例七產(chǎn)品成分表項目YNiCFe指標wt%50500.0180.10施例8：釔鎳二元中間合金的熔鹽電解工藝將氟化釔與氟化鋰在經(jīng)過各自的烘干、真空脫水步驟后，進行混合，配制成重量比YF3：LiF=4：1的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱使其熔化，將兩根ф26mm的鎳陰極并排插入電解質(zhì)中，將Y2O3連續(xù)勻速加入到電解質(zhì)中，通直流電進行電解，平均電流強度300A，陰極電流密度為10A/cm2，電解溫度維持在900-950℃，每小時加入氧化釔350g，平均每電解一小時可出中間合金約345g，電流效率為70%，金屬釔收率為94%。電解金屬產(chǎn)品的成分如表所示。實施例八產(chǎn)品成分表項目YNiCFe指標wt%77230.0150.11當前第1頁1 2 3