[發明專利]一種鎂鋰－鈰鑭合金及其熔鹽電解法制備方法

有效

• 申請號: 200810064664.9
• 申請日: 2008-06-04
• 公開（公告）號: CN101302594A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 張密林;韓偉;田陽;谷家運;薛云
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C22C24/00
• 分類號: C22C24/00;C22C23/00;C25C3/00
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(一)技術領域

本發明屬于一種熔鹽電解法直接制備鎂鋰-鈰鑭合金的方法，屬于熔鹽電解冶金技術領域。

(二)背景技術

鎂合金由于其輕質的特性受到各行各業的青睞，然而，鎂合金具有強度較低、韌性較差、耐高溫性差、耐蝕性差等弱點；稀土金屬在黑色和有色金屬冶金過程中具有凈化、細化和合金化作用，在鎂合金中具有一定的固溶度，同時在鎂合金中加入稀土能形成晶間熱穩定性良好的化合物，因此鎂稀土基合金同時具備較高的強度和較好的耐高溫性能。但由于鎂合金中稀土化合物的存在使得合金的韌性下降。鎂鋰合金密度小、成型性好、可軋制薄板，最適合于謀求輕量化和高韌性的要求，但它具有強度低，難以在結構件上應用，耐腐蝕性差、成本高，元素鋰易析出，致使合金不穩定等弱點，造成了目前鎂鋰合金研究基本處于停滯狀態。因此綜合利用稀土和鋰在鎂合金中的作用，即可揚長避短，實現高強、高韌、耐高溫性能良好以及耐蝕性良好的鎂合金。

傳統的鎂鋰合金制造方法如對摻法，存在著諸如流程長，能耗高，金屬損耗大，環境污染嚴重等一系列問題，而文獻提出的在液態鎂(或鎂合金)陰極上電沉積鋰以形成合金的方法，雖然比對摻法有了一定改進，但仍需先制備金屬鎂(或鎂合金)，并沒有從根本上解決流程長的弊端。

對摻法需要首先生產出各單一金屬，然后按比例混合、熔融、攪拌、鑄錠。工序多，能耗高。對摻法有其不足：

a.制備的鎂鋰合金不可避免地要產生金屬鋰和稀土的嚴重偏析；因為鎂、鋰、稀土在比重上相差懸殊，鋰和稀土不能很好地分散到鎂中。

b.在對摻混熔過程中，因為稀土金屬的熔點比鎂、鋰的熔點高很多，因此必然要造成鎂、鋰等活潑元素的嚴重燒損，導致成分難以控制。

c.此法之前須經過單一鎂、鋰的制備以及其他金屬元素的制備過程。

文獻提出的液態陰極法制備合金，例如專利號為200710078627.9的專利“一種Mg-Li-Sr合金及其電解制備方法”中，公開了一種以鎂合金為液態陰極，電解質中的鋰和鍶析出并進入鎂熔體，得到Mg-Li-Sr合金，這種方法仍需先制取金屬鎂。另外也有關于采用熔鹽電解共電沉積的方法來生產鎂稀土合金的報道，例如專利申請號為200510017209.X，名稱為“鎂-鑭鐠鈰中間合金的共電沉積制備方法”中記載的技術方案等。但由鎂-鑭鐠鈰中間合金制備鎂鋰-稀土合金仍然需要采用對摻法添加金屬鋰。

(三)發明內容

本發明提供一種鎂鋰-鈰鑭合金。本發明的目的還在于提供一種易于工業化的鎂鋰-鈰鑭合金的熔鹽電解法制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的鎂鋰-鈰鑭合金是由重量比為：鋰2.8-52.9％、鈰1.9～3.1％、鑭0.4-3.9％和余量的鎂組成。

本發明的鎂鋰-鈰鑭合金的熔鹽電解法制備方法為：LiCl和KCl分別在300℃、600℃馬弗爐中干燥處理24小時，KF是由KF·2H₂O經脫水制備，脫水條件為：將KF·2H₂O置于真空干燥箱中，脫水溫度為130℃以上，在電解爐內，以惰性金屬電極鉬(Mo)為陰極，石墨為陽極，極距為4cm，在剛玉坩鍋中加入經脫水并研磨均勻的MgCl₂，LiCl，KCl，KF，各成分的質量百分比分別為5～13.7％、40.9～45％、40.9～45％、4.5～5.0％，再按MgCl₂重量的3～5％加入碳酸鈰和碳酸鑭構成的富鈰碳酸稀土，預熱階段控制溫度在750～800℃，待坩鍋內物料熔融后，攪拌電解液使物料完全熔融，并保溫15～20min。通人直流電電解，電解溫度650～800℃，陰極電流密度為12～16A/cm²，陽極電流密度為0.5A/cm²，槽電壓5.5-9.0V，經過1～2小時的電解，在熔鹽電解槽于陰極附近共沉積出Mg-Li-Ce-La合金。

據文獻報導，在鎂合金中添加稀土具有固溶強化、沉淀強化、彌散強化和細晶強化作用。

本發明采用金屬化合物為原料，讓鎂、鋰、稀土的離子在陰極上共電沉積直接制備鎂鋰-鈰鑭合金。其目的在于提供一種易于工業化的制取鎂鋰-鈰鑭合金。

本發明的特點：