[發明專利]一種氧化物熔鹽電解制備鏑鐵合金的方法

無效

• 申請號: 201110054826.2
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102140656A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 史文范;黃平;李雅民;賴心蘭
• 申請（專利權）人: 贛州晨光稀土新材料股份有限公司
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及一種氧化物熔鹽電解制備鏑鐵合金的方法，屬于稀土冶金領域。

技術背景

被譽為磁王的第三代稀土永磁“釹鐵硼”磁體的制造中，需要大量使用稀土金屬鐠、釹、鏑、鋱等。為了降低生產成本，用生產成本低、熔點低的鐠釹合金、鏑鐵合金代替稀土金屬鐠、釹、鏑，成為大多數“釹鐵硼”企業的主要做法。鐠釹合金、鏑鐵合金也已成為稀土金屬生產企業的主導產品。

目前鏑鐵合金的生產方法，主要采用熔鹽電解法和熔煉對滲法共同完成，其中鏑金屬采用氧化物熔鹽電解法制取，即用氧化鏑在氟化鏑熔鹽中電解制得。鐵采用熔煉對滲法制取，即用電工純鐵制作電解陰極，當陰極上得到電解的金屬鏑時，純鐵和金屬鏑就熔滲成鏑鐵合金。鐵陰極電流密度為7A-9A/cm²。鐵陰極本身不參與電解反應，只是不斷消耗自身。

中國專利CN1827860公開了一種熔鹽電解法生產鏑鐵合金工藝及設備，提出在高溫下條件下，氧化鏑熔解于氟化物熔體中，熔解的氧化鏑隨即發生電離，在直流電場的作用下，Dy³⁺在鐵陰極表面析出，還原成Dy，Dy與Fe合金化形成Dy-Fe，此法與上述鏑鐵合金生產方法是一致的，這種工藝與熱還原法和中間合金法生產出的金屬鏑再用熔煉對滲法生產出鏑鐵合金的方法相比較，具有投資少、生產成本低、生產工藝簡單、工藝流程短，可連續規模化生產的諸多優點。但同時也存在以下缺陷：合金中鏑、鐵配分波動大，難控制，配分誤差高達3%-5%，影響了產品的一致性。鏑的電解過程中造渣嚴重，影響生產成本的進一步下降。并且無法在10000A等大型電解爐中生產，產品一致性極差。而且由于鐵陰極屬自耗式、生產中陰極更換頻繁，造成員工勞動強度加大。

發明內容

針對上述不足，本發明提供一種氧化物熔鹽電解制備鏑鐵合金的方法。該方法的氧化鏑（Dy₂O₃）、氧化鐵（Fe₂O₃）經電解共同在鎢陰極上析出，合金化而生產出鏑鐵合金。改變了傳統鏑鐵合金生產中，鐵通過消耗鐵陰極與鏑對滲產生鏑鐵合金的方法。而且鏑、鐵配分可控，造渣微量，并可在10000A等大型電解槽中生產。

本發明的技術方案是：本發明在氟化物熔鹽電解質體系中，加入Dy₂O₃和Fe₂O₃的混合氧化物，電解制取鏑鐵合金。其中氟化物熔鹽電解質體系采用DyF₃、FeF₃、LiF、MgF₂四元系，其組成的重量百分比為DyF₃：FeF₃：LiF：MgF₂=60-80：5-15：15-25：1.5-2.5。在氟化鏑（DyF₃）四元素熔鹽電解質體系中加入1.5%-2.5%低比例的氟化鎂（MgF₂），可增加熔鹽與鏑鐵合金液兩相間的界面張力。使合金液與熔鹽容易分層，降低產品雜質含量。同時可使電解槽底部結渣明顯減少，使熔鹽粘度下降流動性好，同時提高熔鹽導電性。

Mg²⁺的理論電極電位較Dy²⁺的電極電位要正，但在四元系熔鹽體系中，氟化鏑濃度遠高于氟化鎂的濃度，在濃差極化作用下使Dy²⁺的電極電位向正方向移動，因此在電解過程中Dy²⁺的實際電位遠正于Mg²⁺。所以在四元系熔鹽體系中，當Mg²⁺小于4%時，鎂不會在陰極上析出。

本發明采用氧化鏑(Dy₂O₃)和氧化鐵(Fe₂O₃)的混合物為電解原料，進行電解生產。其混合物的重量百分比為：Dy₂O₃：?Fe₂O₃=60-80：40-20。混合原料中氧化鏑(Dy₂O₃)和氧化鐵(Fe₂O₃)的混合物比例可根據合金中鏑、鐵配分要求隨意調控，但氧化鏑含量不能低于60%。