[發(fā)明專利]一種氟化物熔鹽體系共電沉積制備高鋯Mg-RE-Zr中間合金的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210198900.2
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN103484899A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小聯(lián);鄭鑫;方玲;朱衛(wèi)花;彭光懷
• 申請（專利權(quán)）人: 贛南師范學(xué)院
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36;C25C7/00
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一：技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及稀土鎂中間合金的制備方法，涉及一種氟化物熔鹽電解體系共電沉積制備高鋯Mg-RE-Zr中間合金的方法。?

二：背景技術(shù)

目前，氟化物熔鹽體系電解工藝以取代氯化物熔鹽電解工藝成為稀土金屬和其相關(guān)合金生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝。其主要是因?yàn)椋合⊥两饘偌捌浜辖鹪诜矬w系熔鹽中的溶解較低，電解電流效率較高，可達(dá)到70-90％；產(chǎn)生的陽極氣體主要為CO₂，符合環(huán)保要求，廢氣處理簡單，成本低。?

氟化物熔鹽體系電解制備稀土金屬時(shí)，添加鋯不僅可以細(xì)化晶粒，而且可以減小熱裂傾向，提高合金的強(qiáng)度、塑性和抗蠕變性；此外，鋯的添加對改善合金的耐蝕性也有一定的作用。共電沉積高Zr含量的稀土鎂中間合金，因其密度大于熔鹽電解質(zhì)而沉降在電解槽的底部的坩堝中，熔鹽對合金起到保護(hù)作用，電解過程不需氣體保護(hù)，可在敞口電解槽中進(jìn)行；大幅降低了稀土鎂合金與熔鹽的的接觸，避免了合金分散與溶解在熔體電解質(zhì)中，提高了電解電流效率；而且生產(chǎn)效率高、合金與電解質(zhì)容易分離，減少了熔鹽電解質(zhì)的夾雜，稀土成分均一可控。?

三：發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電解電流效率高，工作連續(xù)，能制備均一成分，沒有熔鹽夾雜的Mg-RE?Zr中間合金制備方法。?

本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的：?

以鎢或者鉬為陰極，REF3-LiF氟化物熔鹽為電解介質(zhì)，以RE₂O₃、ZrO₂和MgO為原料，共電沉積出來的Mg-RE-Zr中間合金沉積在電解槽底部的鎢或者鉬材料的坩堝中，以虹吸或者人工夾具鉗出圓形坩堝澆鑄，得到Zr重量百分含量5-10％的Mg-RE-Zr中間合金。?

其原理基于RE₂O₃、ZrO₂和MgO的混合物在REF₃-LiF或REF₃-LiF-BaF₂熔鹽電解介質(zhì)中發(fā)生溶解并離解，電解過程中，RE³⁺離子、Zr⁴⁺離子與Mg²⁺離子在陰極得到電子同時(shí)析出并產(chǎn)生合金化生成Mg-RE-Zr中間合金；由于生成的Mg-RE-Zr中間合金的密度比熔鹽電解質(zhì)的密度大，因而在重力作用下能夠順陰極棒流落到置于電解槽底部的鎢或者鉬坩堝中收集起來，避免了因接觸空氣而氧化燃燒，減輕了熔鹽介質(zhì)對Mg-RE?Zr中間合金的沖刷，降低了合金在熔體電解質(zhì)的溶解。?

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：采用氟化物熔鹽體系共電沉積方法，能夠制備出純度高、Zr含量高的Mg-RE-Zr中間合金，合金沉積于石墨電解槽底部的承接坩堝中，避免了Mg-RE-Zr中間合金的氧化燃燒；稀土Zr回收率高。在槽型的設(shè)計(jì)上，槽體上部1/5采用散熱材料，強(qiáng)化了槽體的散熱，避免了熔鹽過熱，嚴(yán)重降低電流效率；在槽體下部1/5較大量使用保溫材料，以強(qiáng)化槽體的下部的保溫性能，提高合金與熔體的流動性，避免合金的凝固。產(chǎn)生的陽極氣體主要為CO₂，符合環(huán)保要求，廢氣處理簡單。電解生產(chǎn)連續(xù)，采用虹吸出爐，操作簡單，成本低具有廣闊的推廣與市場前景。?

四：具體實(shí)施方案

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：以市售的REF₃、LiF為電解熔鹽介質(zhì)，REF₃、LiF純度均大于96％；以市售的純度大于95％RE₂O₃(稀土主要為釔、釓、鉺、富釔等的氧化物)、ZrO₂和MgO為生產(chǎn)原料；采用上插式陰極，材料為W或者M(jìn)o；用石墨做陽極；采用交流電加熱使其熔化，電解工作溫度為：900-1150℃；溫度到達(dá)后，人工或者機(jī)械加入上述混合氧化物料，加料量根據(jù)共電沉積的工作電流和電流效率計(jì)算；根據(jù)電解槽的大小，為實(shí)現(xiàn)自熱，電解工作電流為2000-10000A之間，工作電流大于3500A時(shí)采用方型槽；電解所得的Mg-RE-Zr合金沉入電解槽底部的鎢或者鉬坩堝中；根據(jù)電流的大小和電流效率，計(jì)算坩堝中的Mg-RE-Zr合金的量，接近盛滿時(shí)，采用虹吸或者用夾具鉗出圓形坩堝澆鑄，得Zr重量百分含量為5-10％的Mg-RE-Zr中間合金，如果采用虹吸出爐，則采用Φ＝15-50mm的鈦質(zhì)虹吸管，虹吸包的負(fù)壓控制為0.3-0.5個大氣壓。?

以上是對本發(fā)明的較佳的實(shí)施方式進(jìn)行了具體的說明，但本發(fā)明并不限于所述的實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明的前提下還可以進(jìn)行等同的變形或替換，而這些等同的變形或替換都包含在本專利要求限定的范圍內(nèi)。?