[發明專利]一種稀土鎂電極材料及制備方法

有效

• 申請號: 201410076171.2
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103820688A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 蔣曉龍;趙浩峰;王玲;鄭澤昌;柯維雄;潘子云;謝艷春;龔國慶;何曉蕾;徐小雪;雷霆;陸陽平;邱奕婷;王易秋;宋超;趙佳玉
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/06;C22C1/02;C25B11/04
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，具體涉及一種稀土鎂電極材料及制備方法。

背景技術

CN201010124355.3公開了一種電極材料，以鋁為基體，含有0.01-1.0wt%的活化元素汞，0.05-2.0wt%的鎵，0.05-2.0wt%的鎂、0.01-1.0wt%的錫和0.01-1.0wt%的鋅。該發明通過對鋁陽極材料進行合金成分設計、電化學性能和元素活化機理的研究，優選出能降低鋁陽極鈍化和極化、提高鋁陽極材料電化學活性和耐腐蝕性能的合金元素和成分，制備出了具有激活時間短，電流效率高，放電平穩，析氫量少，使用時間長等優點的大功率海水激活動力電池用鋁陽極材料。但是開路電壓負值偏低。

發明內容

本發明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種稀土鎂電極材料，該合金材料的開路電壓負值較高。????????????????????????????????????????

本發明的另一目的是提供一種稀土鎂電極材料制備方法，該制備方法工藝簡單，生產成本低，適于工業化生產。

本發明技術方案如下：

一種稀土鎂電極材料，其特征在于，各成分的重量百分含量為：Sr?0.5-0.8%；?Y?0.03-0.06%；Sb?0.4-0.7%；Fe?0.5-0.8%；Ni?1-4%；Os?0.07-0.09%，其余為Mg。

一種稀土鎂電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）首先按照上述成分進行配料，原料Sr、Y、Sb、Fe、Ni、Os、Mg以純物質形式加入，純度均大于99.9%；

2）采用坩堝電阻爐熔煉合金原料，先將坩堝加熱至400～500℃，然后在坩堝壁及底部均勻地撒上占合金原料重量2-4%的鎂熔劑；然后將合金原料放入坩堝中，再在合金原料上撒上占合金原料重量1-2%的鎂熔劑，然后加熱坩堝，待坩堝中合金原料全部熔化后，撥去液面上的爐渣，撒入占合金原料重量3-5%的鎂熔劑，再將坩堝升溫至720-740℃，保溫4-8min后，將熔融液態合金澆入鑄型中；

3）澆注前鑄型先放入充滿液氮的容器，停留20-30分鐘后取出，取出后在5-9分鐘內將步驟2）熔融液態合金澆入鑄型的型腔，得到合金棒；澆注完成10-20分鐘后，將合金棒從鑄型中取出放入箱式電阻爐中加熱，加熱至110-120℃，保溫20-30分鐘，即得到稀土鎂電極材料。?

步驟2）中鎂熔劑的重量百分比含量為：KCl?24-27%，CaF₂?3-6%，NaCl?1-3%，MgC_l2?52-55%，MgO?0.5-1.2%，PbCl₂1.3-1.5%，NaF?0.4-0.8%，其余為CaCl₂。

步驟3）中鑄型通過以下方法制作：各成份按重量百分比耐火黏土?6-9%，水?4-6%，硼酸?1-2%，其余為剛玉砂粒進行配料；通過人工撞實方法將鑄型做好后，置于120-130℃爐中硬化20-30分鐘取出，冷卻至室溫。

所述剛玉砂粒的成分為?SiO₂?1-3%，其余為Al₂O₃；耐火黏土的粉粒尺寸為2-5微米，剛玉砂粒的尺寸為200-250微米。

步驟3）中合金棒的直徑為10-20mm，長度為50-200mm。

本發明的有益效果：

本發明加入合金元素?Sb?后，極化曲線變化平緩，表明合金元素與鋁鎂基合金具有良好的電化學相容性。Mg和?Fe元素可以形成共晶組織。加入合金元素Ni后，材料組織細化，開路電位有負移的趨勢，且變化趨勢較細化前平緩。在純鎂中加入合金元素Sr和Y，電位明顯負移，而且比較穩定。Os和Sr元素結合可降低合金的氧化性。

試樣經激冷鑄造并有低溫均勻化處理后，陽極材料組織更加均勻，具有較負的電位，較好的陽極極化性能，表明均勻化處理后陽極材料電化學性能能夠得到提高。

本發明將熔融合金澆入鑄型的型腔，采用快速冷卻、熱處理和合金化結合的方式，既有效降低合金中的相尺寸，保證化學成分的均勻分布，保證了合金的磁性能，也通過梯度處理大大降低了快速冷卻造成的內應力，也保證了合金的力學性能。