镁锂钬合金的熔盐电解制备方法技术

本发明专利技术提供一种镁锂钬合金及其熔盐电解制备方法。在电解炉内，以ＭｇＣｌ↓［２］＋ＬｉＣｌ＋ＫＣｌ＋ＫＦ为电解质体系，加入Ｈｏ↓［２］Ｏ↓［３］加热至６５０℃熔融，以金属钼（Ｍｏ）为阴极，石墨为阳极，电解温度６５０～８００℃下，采取下沉阴极法，在阴极电流密度为１２～１６Ａ／ｃｍ↑［２］，阳极电流密度０．５～０．６Ａ／ｃｍ↑［２］，槽电压４．６～７．６Ｖ，经１～２小时的电解，在熔盐电解槽于阴极附近沉积出Ｍｇ－Ｌｉ－Ｈｏ合金。本发明专利技术既不用金属镁和锂，也不用金属钬，而是全部采用金属化合物为原料通过熔盐电解直接制备镁锂钬合金。因此该方法使生产流程大大缩短，工艺简单，电解温度低，可以降低合金的生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种合金，具体地说是一种镁锂钬合金。本专利技术还涉及一种 镁锂钬合金的制备方法。本专利技术也涉及一种镁锂钬合金的熔盐电解装置。(二)
技术介绍
Mg-Li合金具有较高的比强度和比刚度，它的减震性和电磁屏蔽性较好，是 宇航、兵器行业中最理想的轻质结构材料之一。但由于这种合金强度较低、尺寸 稳定性(抗蠕变性能)较差，因此阻碍了其进一步地应用。目前仅通过合金化，很 难满足快速发展的科学技术对轻质材料的要求。金属基复合材料的出现，为 Mg-Li合金的强化和尺寸稳定性的改善提供了新的有效途径。20世纪80年代末， Mg-Li基复合材料成为Mg-Li基合金和金属基复合材料领域的研究热点之一。稀 土元素由于具有独特的核外电子排布，表现出独特的性质，对非金属元素有较强 的亲和力，在冶金过程中可以净化合金熔体、改善合金组织、提高合金室温及高 温力学性能、增强合金耐腐蚀性能等。传统的镁锂合金制造方法如对掺法，存在 着诸如流程长、能耗高金属损耗大、环境污染严重等一系列问题，而文献提出的 在液态镁(或固态镁)阴极上电沉积锂以形成合金的方法，虽然比对掺法有了 一定 改进,但仍需先制备金属镁(或镁合金)，并没有从根本上解决流程长的弊端。对掺法需要首先生产出各单一金属，然后按比例混合、熔融、搅拌、铸锭， 工序多，能耗高。对掺法有其不足制备的镁锂合金不可避免地要产生金属锂和 稀土的严重偏析；因为镁、锂、.稀土在比重上相差悬殊，锂和稀土不能很好地分 散到镁中。在对掺混熔过程中，因为稀土金属的熔点比镁、锂的熔点高很多，因 此必然要造成镁、锂等活泼元素的严重烧损，导致成分难以控制，此法之前须经 过单一镁、锂的制备以及其他金属元素的制备过程。已有技术中提出的固态阴极法制备合金专利,如申请号为200610010331.9 的专称'熔盐电解制备镁锂合金"中，公开了一种以固体镁为阴极，通电后电解质 中的锂析出并向镁阴极扩散，形成镁锂合金，镁锂合金因熔点低熔化成为液态， 这种方法称为自耗阴极法，该法电解温度明显降低，但仍需先制取金属镁。另外 也有关于采用熔盐电解共电沉积的方法来生产镁稀土合金的报道。例如专利申请号为200510017209.X，名称为"镁-镧镨铈中间合金的共电沉积制备方法"中记载的技术方案等。但由镁-镧镨铈中间合金制备镁锂-稀土合金仍然需要采用对掺法添加金属锂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有适合于工业应用的镁锂钬合金。本专利技术的目 的还在于提供一种能够节省能源、降低生产成本、易于工业化的镁锂钬合金的熔 盐电解制备方法。本专利技术的目的还在于提供一种镁锂钬合金的熔盐电解装置。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术的镁锂钬合金是由重量比为锂10-36%、钬0.9-13.7%和余量的镁组成。本专利技术的镁锂钦合金是采用这样的方法来制备的LiCl和KC1分别在300°C、 600'C干燥处理24小时，KF是由KF'2H20经脱 水制备，脱水条件为将KF2H20置于真空干燥箱中，脱水温度为130~180°C， 在电解炉内，以惰性金属钼(Mo)为阴极并置于电解槽底部，石墨为阳极，极 距为4cm，在刚玉坩锅中加入经脱水的MgCl2、 LiCl、 KC1和KF，各成分的质 量配比分别为5 15:45:45:2 5，再按MgCl2重量的1.4 10%加入Ho203，控制 温度在650 80(TC的条件下，待坩锅内物料熔融后，通入直流电电解，同时通 入氩气保护气，并抽走氯气，控制阴极电流密度12 16A/cm2，达到或接近Mg^ 的极限扩散电流密度；阳极电流密度为0.5 0.6A/cm2，槽电压4.6 7.6V，经过 l-2小时的电解，在熔盐电解槽底部于阴极附近沉积出液态Mg-Li-Ho合金，冷 凝后得固态Mg-Li-Ho合金。本专利技术的镁锂钬合金的熔盐电解装置是由外套刚玉管的钼阴极1、外套石英 管的石墨阳极2、刚玉坩埚3、不锈钢内套4、炉加热套5、热电偶6、衬套盖7、 衬套盖上的氯气通孔8、通氩气保护气通孔9组成，刚玉坩埚3外罩有不锈钢内 套4，不锈钢内套4置于炉加热套5内，衬套盖7盖在炉加热套5上，外套刚玉 管的钼阴极1、外套石英管的石墨阳极2以及热电偶6穿过衬套盖7伸入到刚玉 坩埚3中，钼阴极l伸入到电解槽底部。本专利技术提^^一种工艺简单，生产成本低的镁锂钬合金制备方法。本专利技术的特 点在于(l)即不用金属镁和锂，也不用稀土金属，而是全部采用金属化合物为原料，采用熔盐电解直接制备镁锂钬合金，因此使生产流程大大縮短，工艺简单； (2)本专利技术的电解温度低(650°C)，远远低于Ho203的熔点(2367'C)和金属Ho (1461°C)的熔点，因此，可以延长设备的使用寿命，节省能源，降低生产成本。(四) 附图说明附图1是实例6中制备的合金样品的扫瞄电子显微镜(SEM)照片及面扫描 (EPMA)照片。其中图l-a是合金显微组织图；图l-b是稀土Ho的面分布图； 图l-c是金属Mg的面分布图。附图2是本专利技术中熔盐电解制备镁锂钬合金装置。(五) 具体实施例方式实施例1:以MgCl2+LiCl+KCl+KF为电解质体系，各成分的质量百分比分 别为5.1%、 46.2%、 46.2%、 2.5%,再按MgCl2重量的10%加入氧化钬，以惰性 金属钼(Mo)为阴极，石墨为阳极，电解温度665。C下，采取下沉阴极法，极距 为4cm，阴极电流密度为12A/cm2，阳极电流密度0.5A/cm2，槽电压5.3 5.8V， 经l小时的电'解，在熔盐电解槽于阴极附近沉积出Mg-Li-Ho合金，镁、锂、钬 的含量分别为74.6%、 11.7%、 13.7%。本专利技术的镁锂钬合金的熔盐电解装置是 由外套刚玉管的钼阴极1、外套石英管的石墨阳极2、刚玉坩埚3、不锈钢内套4、 炉加热套5、热电偶6、衬套盖7、衬套盖上的氯气通孔8、通氩气保护气通孔9 组成，刚玉坩埚3外罩有不锈钢内套4，不锈钢内套4置于炉加热套5内，衬套 盖7盖在炉加热套5上，外套刚玉管的钼阴极l、外套石英管的石墨阳极2以及 热电偶6穿过衬套盖7伸入到刚玉坩埚3中，钼阴极1伸入到电解槽底部。实施例2:以MgCl2+LiCl+KCl+KF为电解质体系，各成分的质量百分比分 别为10%、 42.6%、 42.6%、 4.8%，再按MgCl2重量的5%加入氧化钬，以惰性金 属钼(Mo)为阴极，石墨为阳极，电解温度74(TC下，采取下沉阴极法，极距为 4cm，阴极电流密度为12A/cm2，阳极电流密度0.5A/cm2，槽电压6.4 6.6V，经 2小时的电解，在熔盐电解槽于阴极附近沉积出Mg-Li-Ho合金,镁、锂、钬的含 量分别为67.7%、 28.1%、 4.2%。实施例3:以MgCl2+LiCl+KCl+KF为电解质体系，各成分的质量百分比分 别为13.6%、 40.9%、 40.9%、 4.6%，再按MgCl2重量的3.3%加入氧化钬，以惰 性金属钼(Mo)为阴极，石墨为阳极，电解温度70(TC下，采取下沉阴极法，极距为4cm，阴极电流密度为12A/cm2，阳极电流密度0.5A/cm2，槽电压6.9 7.1V, 经2小时的电解，在熔盐电解槽于阴极附近沉积出Mg-Li-Ho合金，镁、锂、钬 的含量分别为68.4%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁锂钬合金，其特征是：是由重量比为：锂１０－３６％、钬０．９－１３．７％和余量的镁组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张密林，李梅，赵全友，韩伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]