[發明專利]一種堿式碳酸鎂生產稀土鎂合金的工藝方法

無效

• 申請號: 201310075797.7
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103184476A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 余紅發;武金永;鄭利娜;麻海燕
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;內蒙古昶泰資源循環再生利用科技開發有限責任公司;青海大學
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

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技術領域

本發明涉及到一種堿式碳酸鎂生產稀土鎂合金的工藝方法，具體為氯化物電解質中直流電解堿式碳酸鎂的中間產物高純度的六水氯化鎂制備稀土鎂合金的方法。屬于稀土冶金技術領域。

背景技術

鎂合金具有低密度、高比強度、高比剛度、高彈性模量、高阻尼性能，還具有優良的切削加工性能、導熱性以及抗電磁干擾等特性。鎂合金比鋁合金易于回收，可做到100?%的回收利用，因此鎂合金材料被譽為“綠色工程金屬結構材料”。稀土元素由于具有獨特的核外電子排布，表現出獨特的性質，對O、S?和其他非金屬元素有較強的親和力，在冶金、材料領域中有獨特的作用,?具有凈化合金溶液、改善合金組織、提高合金室溫及高溫力學性能、增強合金耐腐蝕性能等功能。稀土鎂合金不僅具有鎂合金的固有優點，還同時具有抗氧化、抗腐蝕、耐熱強度高、抗高溫蠕動以及回收無污染等優點，可以滿足航空、航天、汽車、軍工對減重和節能的要求，并代替工程塑料對3C（計算機、通訊、消費類電子）產品的輕、薄、小、高度集成和環保等要求，應用前景十分廣泛。

我國是鎂資源大國，儲量居世界首位，稀土占世界已探明稀土儲量的80%以上，鎂和稀土是我國獨具特色的資源優勢，因此，開發稀土鎂合金在我國具有獨特的優勢，不斷完善現有的稀土鎂合金系，并開發出低成本、高性能的新型稀土鎂合金，對我國鎂合金材料和稀土材料領域的發展將具有極大的推動作用。

稀土鎂合金的制備方法主要是熔煉法和熔鹽電解法。熔煉法是用金屬鎂與金屬稀土進行熔煉，得到組成適宜的合金，然后用各種成型技術成型，制造零部件。熔鹽電解法一般是在大氣中，以石墨為陽極，以金屬鉬或鎢為陰極，或以液態金屬鎂、液態金屬稀土、液態稀土鎂合金為陰極，電解制備稀土鎂合金。其中，用液態陰極電解制備稀土鎂合金具有明顯的去極化作用，使稀土離子易于在陰極上析出，有利于提高電流效率，降低槽電壓和電能消耗。液態陰極電解法包括上浮陰極和下沉陰極兩種方法，前者可生產稀土含量低的稀土鎂合金，甚至金屬鎂，后者可生產稀土含量高的稀土鎂合金，便于電解產物的分離，同時可以降低電能消耗，提高稀土鎂合金的產量。熔鹽電解法制備稀土鎂合金具有合金成分偏析少、產品質量高、制備成本低等優點，已經受到了廣泛的關注。

傳統的熔鹽電解法生產稀土鎂合金，所采用的電解原料為無水氯化鎂，但是無水氯化鎂因制備困難，生產成本高，從而導致生產出的稀土鎂合金成本高，缺乏市場競爭力。中國發明專利申請號201110191455.2公開了一種稀土鎂合金的制備方法，其特征包括：采用鎂電解槽，以鎂電解熔鹽體系和氯化稀土含量為2％~15％的混合物為電解質熔鹽，在650℃~720℃進行電解，同時向鎂電解槽中補加重量比為（1.5~11）：1?的無水氯化鎂和氯化稀土，由于該工藝方法必須采用無水氯化鎂和無水氯化稀土，因而制造成本較高，而且獲得的稀土鎂合金中稀土的含量較低，不超過10％。中國發明專利申請號201010100139.5公開了一種用水合氯化鎂和氯化稀土電解制備鎂稀土合金的方法，其特征在于：該方法以MgC1₂·2H₂O和CeCl₃·3H₂O或MgC1₂·2H₂O和?NdC1₃·3H₂O為電解原料，以MgC1₂—NaCl—KCl—CeC1₃體系或MgC1₂—NaCl—KCl—NdC1₃體系為電解質，以鉬棒為下沉陰極、石墨為陽極，在電壓為4.0~8.0V、溫度為680~800℃的條件下進行直流電解，在陰極得到稀土鎂合金。該工藝采用不完全脫水的二水氯化鎂和三水氯化稀土為電解原料，避開了傳統方法中脫除氯化物晶體中的結構水，簡化工藝過程，降低了原料生產成本。中國發明專利申請號200910117402.9公開了一種熔鹽電解法制備鎂稀土合金的方法，其特征是以含水氯化鎂和含水氯化稀土為電解原料，以氯化鉀為電解質，以鉬棒為陰極或以液態金屬稀土或液態稀土鎂合金為下沉陰極，以石墨柑竭為陽極，于電流為1000~2000A，電壓為5~15V，溫度為800~?1000℃下進行直流電解，在陰極得到含稀土5~95wt％的稀土鎂合金，該工藝方法甚至能夠采用六水氯化鎂和七水氯化稀土為電解原料，顯著降低了電解原料的制備成本，而且得到的稀土鎂合金產品組成均勻、無偏析、質量好，因而有一定的技術優勢。以上稀土鎂合金的制備方法均是針對無水、部分脫水或六水的氯化鎂等為主要電解原料，并不能直接用其他含鎂的原料制備稀土鎂合金。