本发明专利技术提供的是一种熔盐电解制备Mg-Mn-La三元合金的方法。在电解槽中，以惰性金属钼为阴极并置于电解槽低部，石墨为阳极，在NaCl与KCl共晶盐体系中加入经干燥脱水的MgCl2、MnCl2、LaCl3，控制温度在700-800℃，待电解槽内电解质熔融后，通入直流电流，控制阴极电流密度0.52A/cm2，阳极电流密度0.064A/cm2，恒电流预电解30分钟，然后更换一根钼电极再进行恒电流电解，控制阴极电流密度5.19-8.65A/cm2，阳极电流密度为0.64-1.06A/cm2，槽电压4.0-5.3V，经过2-4小时的电解，在电解槽于阴极附近沉积出液态Mg-Mn-La三元合金，冷却得固态Mg-Mn-La三元合金。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种镁锰稀土合金的生产方法。
技术介绍
Mg合金由于其比重轻的优点被广泛的应用于交通运输和体育器材等行业中。Mn和稀土元素是常用的Mg的合金化元素，Mn元素由于其特有的消除Fe对镁合金耐蚀性的影响，可以提高Mg合金的焊接性能和耐腐蚀性能，以及生物相容性能；稀土元素La由于其细晶强化、净化熔体等作用可以提高Mg合金的力学性能、耐蚀抗氧化性能；目前，已经有镁-锰-稀土合金用于生产各种规格的板材。这些板材代替了传统的MB8合金，应用于飞机蒙皮、壁板及其他结构零部件上。这些零部件可以在473K下长期使用。有一些镁-锰-稀土合金零部件甚至可以应用于在523K以下。由于Mg的熔点为922K，而合金化元素Mn和La的熔点分别为1517K和1193K ；Mg与Mn和La熔点相差较大，因此在熔炼Mg-Mn-La合金过程中，Mg的损失比较严重。导致想得到较高Mn和L a含量的合金很困难。这成为了发展Mg-Mn-La合金的的瓶颈和难题。目前，Mg-Mn合金的一般制备方法主要是将一定量金属锰颗粒加入镁熔体中搅拌，在较高的温度下浇入锭模，从而获得相应比例的Mg-Mn合金。例如公开号为CN99102408. 7，名称为“镁锰牺牲阳极合金中锰加入的工艺方法”的专利文件中，公开了一种采用粉状金属锰的方式加入已熔化的镁料中的方法。其加入时与一定量的碱金属及碱土金属的氟化物混配同时加入，碱金属及其碱土金属氟化物作为添加剂，其加入量可为锰加入量的1_5%，金属猛加入温度为750-850°C,金属猛加入时可与抗氧化剂混配同时加入。但是此种方法在制备过程中存在如下缺陷①原材料选用苛刻，高纯金属镁及金属锰制备较困难、成本高，工艺流程长，能源消耗大；②含锰量受锰粉粒度影响大，锰的均匀度受冷却方式的影响显著；③存在锰偏析现象；④镁的烧损较明显。本专利技术是采用熔盐电解制备的方法，用熔盐电解法制备的镁合金具有合金成分偏析少，产品质量高、制备成本低等优点，例如公开号为CN201110442459. 3，名称为“熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺”的专利文件中，公开了一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，是以氧化镁或者碳酸镁含量的质量百分比大于98%的纯菱镁矿和氧化钆或者氯化钆为原料，采用金属钨或者钥为阴极，石墨为阳极，电解质体系由氟化钆和碱金属或碱土金属的氯化物0^(1、1((1、0&(12、8&(12等)和氟化物(LiF、KF、CaF2、BaF2等)组合而成，电解温度900 1200°C，电流强度在1000-10000A，槽电压在5-15V，电流效率大于75 %，金属回收率大于95 %，镁钆合金杂质含量小于I %，在熔盐电解槽中直接生产镁钆合金。但是此方法中LiF、LiCl等电解质价格较高，原料LiCl易吸水，而且氟化物体系对设备腐蚀严重。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种操作温度低、能耗小产品中各成分含量均符合工业应用要求范围的熔盐电解制备Mg-Mn-La三元合金的方法。在电解槽中，以惰性金属钥为阴极并置于电解槽低部，石墨为阳极，在NaCl与KCl 共晶盐体系中加入经干燥脱水的MgCl2、MnCl2、LaCl3, MgCl2、MnCl2、LaCl3占NaCl与KCl共晶盐体系得质量百分比分别为11. 2-16. 2%、1· 8-3. 1%、1· 2-2. 7%，控制温度在700-800。。的条件下，待电解槽内电解质熔融后，通入直流电流，控制阴极电流密度O. 52A/cm2，阳极电流密度O. 064A/cm2，恒电流预电解30分钟，然后更换一根钥电极再进行恒电流电解，控制阴极电流密度5. 19-8. 65A/cm2，阳极电流密度为O. 64-1. 06A/cm2，槽电压4. 0-5. 3V，经过2-4小时的电解，在电解槽于阴极附近沉积出液态Mg-Mn-La三元合金,冷却得固态Mg-Mn-La三元合金本专利技术的方法所得的合金中，金属镁的质量比含量为74. 7-92. 9%，金属锰的质量比含量为1. 8-13%，金属镧的质量比含量为5. 2-20. 5%。所述NaCl和KCl分别在500°C、600°C干燥处理24小时。本专利技术采用共析出的理论,直接从金属化合物中一步电解出Mg-Mn-La三元合金。本专利技术的特点主要体现在本专利技术的方法全部采用金属化合物为原料，通过控制电解质含量配比、电解温度、 电解时间、电流密度等条件，在较低的温度下(700-800°C )，远低于金属锰的熔点(12440C ) 和金属镧的熔点(920 V )，直接一步电解出不同组成的Mg-Mn-La三元合金。大大缩短了成产工艺的流程、降低了能耗、降低了生产成本，很好的解决了传统的方法在制备过程中能耗大，流程长，产品成分不均匀等弊端。而且实验是采用NaCl-KCl共晶盐电解体系，与传统的 LiCl-KCl电解体系相比，具有原料更廉价、原料不易吸水等优点，与全氟化物或氟氯化物电解体系比，具有原料更廉价，对设备腐蚀小等优点；并且本专利技术对熔盐电解体系进行了预电解除杂，使得到的合金含杂质更少、成分更加均匀。本专利技术所用的原料KCl+NaCl为廉价易得的化合物，一步直接电解制备不同组成的Mg-Mn-La三元合金，并且本专利技术与其他熔盐电解的方法也有所不同，本专利技术采用的是纯氯化物作为电解体系，在较低的温度下，较低能耗下，直接一步电解出成分均一的镁锰镧合金，而且各成分含量均符合工业应用要求范围，克服了制备含高含量锰和稀土的镁锰稀土合金的困难。附图说明图1是实施例4制备的Mg-Mn-La三元合金的XRD图谱，图中Mg和La以Mg17La2金属间化合物的形式存在，Mn以金属单质的形式存在于合金相中。具体实施方式下面举例对本专利技术做更详细地描述实施例1 :在电解槽中，以惰性金属钥为阴极并置于电解槽低部，石墨为阳极，在刚玉坩锅中，在NaCl-KCl共晶盐体系中加入经干燥脱水的MgCl2、MnCl2, LaCl3质量百分比分别为12. 5%、1. 8%、1· 2%，控制电解温度700°C，阴极电流密度为8. 65A/cm2,阳极电流密度为1.06A/cm2，槽电压4. 4-5.1V，经过2个小时的电解，在电解槽于阴极附近沉积出液态 Mg-Mn-La三元合金，冷却得到固态Mg-Mn-La三元合金，合金中Mg、Mn和La的含量分别为 92. 9%、1· 8% 和 5. 2%ο实施例2 :在电解槽中，以惰性金属钥为阴极并置于电解槽低部，石墨为阳极，在刚玉坩锅中，在NaCl-KCl共晶盐体系中加入经干燥脱水的MgCl2、MnCl2, LaCl3质量百分比分别为16. 2%、2. 5%、1. 8%，控制电解温度750°C，阴极电流密度为6. 92A/cm2,阳极电流密度为O. 85A/cm2，槽电压4. 6-4. 8V，经过3个小时的电解，在电解槽于阴极附近沉积出液态Mg-Mn-La三元合金，冷却得到固态Mg-Mn-La三元合金，合金中Mg、Mn和La的含量分别为76%、13% 和 11%。实施例3 :在电解槽中，以惰性金属钥为阴极并置于电解槽低部，石墨为阳极，在刚玉坩锅中，在NaCl-KCl共晶盐体系中加入经干燥脱水的MgCl2、MnCl2, LaCl3质量百分比分别为11. 2%、2. 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种熔盐电解制备Mg?Mn?La三元合金的方法，其特征是：在电解槽中，以惰性金属钼为阴极并置于电解槽低部，石墨为阳极，在NaCl与KCl共晶盐体系中加入经干燥脱水的MgCl2、MnCl2、LaCl3，MgCl2、MnCl2、LaCl3占NaCl与KCl共晶盐体系得质量百分比分别为11.2?16.2%、1.8?3.1%、1.2?2.7%，控制温度在700?800℃的条件下，待电解槽内电解质熔融后，通入直流电流，控制阴极电流密度0.52A/cm2，阳极电流密度0.064A/cm2，恒电流预电解30分钟，然后更换一根钼电极再进行恒电流电解，控制阴极电流密度5.19?8.65A/cm2，阳极电流密度为0.64?1.06A/cm2，槽电压4.0?5.3V，经过2?4小时的电解，在电解槽于阴极附近沉积出液态Mg?Mn?La三元合金，冷却得固态Mg?Mn?La三元合金。
【技术特征摘要】
1.一种熔盐电解制备Mg-Mn-La三元合金的方法，其特征是在电解槽中，以惰性金属钥为阴极并置于电解槽低部，石墨为阳极，在NaCl与KCl共晶盐体系中加入经干燥脱水的 MgCl2, MnCl2, LaCl3, MgCl2, MnCl2, LaCl3占NaCl与KCl共晶盐体系得质量百分比分别为11.2-16. 2%、1· 8-3. 1%、1· 2-2. 7%，控制温度在700-800°C的条件下，待电解槽内电解质熔融后，通入直流电流，控制阴极电流密度O. 52A/cm2,阳极电流密度O. 064A/cm2，恒电流预电解 30分钟，然后更换一根钥电极再进行恒电流电解，控制阴极电流密度5. 19-8. 65A/cm2,阳极电流密度为O. 64-1. 06A/cm2，槽电压4. 0-5. 3V，经过2_4小时的电解，在电解槽于阴极附近沉积出液态Mg-Mn-La三元合金,冷却得固态Mg-Mn-La三元合金。2.根据权利要求1所述的熔盐电解制备Mg-Mn-La三元合金的方法，其特征是所述 NaCl和KCl分别在500°C、600°C干燥处理24小时。3.根据权利要求1或2所述的熔盐电解制备Mg-Mn-La三元合金的方法，其特征是 MgCl2、MnCl2、LaCl3质量百分比分别为12. 5%、1· 8%、1· 2%，控制电解温度为700°C，阴极电流密度为8. 65A/cm2,阳极电流密度为1. 06A/cm2，槽电压4. 4-5.1V，经过2个小时的电解。4.根据权利要求1或2所述的熔盐电解制备Mg-Mn-La三元合金的方法，其特征是 MgCl2、MnCl2、LaCl3质量百分比分别为16. 2%、2· 5%...
【专利技术属性】
技术研发人员：张密林，韩伟，姜海玲，王英财，孙婷婷，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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