[發明專利]熔鹽電解法制備鎂?鋅中間合金的方法

有效

• 申請號: 201410079494.7
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103834970B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 吳志堅;王世棟;火焱;葉秀深;李權;孫慶國;周園;朱軍;龐全世;譚忠;趙世幫;劉偉朝
• 申請（專利權）人: 中國科學院青海鹽湖研究所;青海三工鎂業有限公司
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所44275
• 代理人: 張明

技術領域

本發明涉及鎂合金的制備方法，尤其涉及一種熔鹽電解法制備鎂-鋅中間合金的方法。

背景技術

鎂的生產根據原料的不同所采用的生產方法不同，即硅熱法和電解法。硅熱法又分為皮江法、波爾扎諾法和瑪格尼特法三種。我國目前主要以皮江法生產金屬鎂。皮江法生產金屬鎂是以煅燒白云石為原料、硅鐵為還原劑、螢石為催化劑，進行配料后還原。由于該法投資少，而我國又有廉價的原料及勞動力，所以皮江法煉鎂比電解法煉鎂具有成本優勢，因此，我國金屬鎂的出口份額在世界上占50%以上。電解法可以用液體礦為原料，即海水和鹽湖鹵水。從世界鎂鹽工業發展趨勢來看，發展鹵水鎂鹽工業前景十分廣闊。我國鹽湖鎂資源豐富，在青海獨特的氣候條件下，提取鉀鹽以后的老鹵只要經過簡單的鹽田自然蒸發，就可以獲得水氯鎂石固體（MgCl₂·6H₂O）。這些水氯鎂石正是電解法生產金屬鎂及鎂合金的重要原料，這為我國大力發展金屬鎂及鎂合金產業奠定了基礎。

純鎂不能用作結構材料，必須通過合金化和工藝優化來進行改性。作為鎂合金的兩大主要合金化元素之一，鋅對鎂合金的強化作用十分顯著。Zn對鎂合金的主要影響有：（1）Zn能固溶于鎂合金中，對鎂合金起到固溶強化的作用，少量的Zn可以增加鎂合金中其它元素的固溶度，進而提高其它元素的固溶強化作用；（2）Zn在鎂合金中與其它元素形成高熔點化合物相，改善鎂合金的高溫力學性能，尤其是抗蠕變性能；（3）Zn的加入能夠去除合金中的雜質元素，提高合金的耐腐蝕性能。目前以鋅為主加元素的無鋁（ZK系）或少鋁鎂合金已成為高強高韌鎂合金發展的一個方向。

目前Mg-Zn系應用鎂合金都是首先制備金屬鎂、金屬鋅及其它金屬，然后將這些金屬按照合適的比例通過一定的熔煉工藝熔煉，經過加工成型得到應用合金零部件。上述制備應用合金的過程比較長，能耗高，特別是制備金屬本身的能耗就較高，經過二次熔煉制備合金，會使能耗更高，而且氧化損失也增加。

為此，業內通過研發發現利用鎂-鋅中間合金進行Mg-Zn系應用合金的制備可以大大簡化制備過程、降低能耗以及減少氧化損失等。因此，鎂-鋅中間合金的制備方法逐漸成為業內關注的熱點。

有鑒于此，提供一種鎂-鋅中間合金的制備方法實屬必要。

發明內容

本發明旨在提供一種熔鹽電解法制備鎂-鋅中間合金的方法。

一種熔鹽電解法制備鎂-鋅中間合金的方法，包括以下步驟：

以液態鋅或液態鎂-鋅合金為陰極，以石墨為陽極；

電解質體系中含有氯化鎂、氯化鋰，且該電解質體系中還包括非鋰堿金屬的氯化物或非鎂堿土金屬的氯化物，所述電解質體系中氯化鎂的質量百分含量為10%～30%；

接通電源進行電解，維持電解溫度在580℃～680℃，維持電解槽壓在3.5～5.5V，隨著電解反應的進行，向電解質體系中加入電解原料氯化鎂，使電解質體系中氯化鎂的質量百分含量維持在10%～30%范圍內，從而在電解槽中得到鎂-鋅合金。

可選地，所述電解質體系中，氯化鋰的質量百分含量為10%～45%，所述非鋰堿金屬的氯化物和非鎂堿土金屬的氯化物在電解質體系中的質量百分含量之和為25%～80%。

可選地，所述非鋰堿金屬的氯化物在電解質體系中的質量百分含量為0%～80%，所述非鎂堿土金屬的氯化物在電解質體系中的質量百分含量為0%～55%。

可選地，所述電解質體系中進一步包括氟化物，該氟化物在電解質中的質量百分含量為0%～2%。

可選地，所述電解過程中，陽極的電流密度為0.1～3A/cm²，陰極的電流密度為1～1.5A/cm²。

可選地，所述向電解質體系中加入的電解原料氯化鎂為MgCl₂·xH₂O，其中的x=0～6，當0≤x≤5時，將電解原料直接投撒到電解質體系中。

可選地，所述向電解質體系中加入的電解原料氯化鎂為MgCl₂·xH₂O，其中的x=0～6，當5<x≤6時，將電解原料氯化鎂放入底部有開口的容器內，將容器放置于裝有所述電解質體系的電解槽上方的邊沿處進行加熱，使得所述電解原料氯化鎂熔化并從所述容器的底部開口處流入所述電解槽中。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：