熔盐电解固态氧化物制备难熔金属及合金的最新进展

介绍了熔盐电解固态氧化物制备金属(FFC法)的基本原理,并综述了利用FFC法制备难熔金属及合金的最新进展,分析了FFC法的优点及目前存在的主要问题,指出如果FFC法的电解速度和电流效率得以提高,电解固态氧化物直接制备金属及合金将具有很好的工业化前景.     

熔盐电解直接制备钛铬合金的研究

在熔融CaCl2体系中,以二氧化钛和氧化铬的混合物为阴极,石墨为阳极,在电解温度900℃,槽电压2.8 V条件下进行电解,研究了熔盐电解金属氧化物直接制备钛铬合金的可行性。采用SEM,EDS,XRD等方法对电解还原产物进行了分析,结果表明,二氧化钛和氧化铬的混合物被还原为TiCr2合金,组成符合设计配比。混合氧化物的还原经历了优先生成金属Cr到形成TiCr2的合金化历程。     

氟化物熔盐共电沉积制备Gd-Zr-Mg合金的研究

采用GdF3-LiF-BaF2为电解质熔体,Gd2O3、ZrO2及MgO混合氧化物为原料共电沉积Gd-Zr-Mg中间合金,考察了电解温度、阴极电流密度及混合氧化物原料中ZrO2的含量对电解电流效率及所得中间合金中Zr含量的影响.研究表明：电流效率随温度和电流密度增大均先增后减,随混合氧化物原料中ZrO2含量增大则减小;电解得Gd-Zr-Mg合金中Zr含量随电解温度和混合氧化物原料ZrO2含量的增加而增加,随阴极电流密度的增加则是先增后减,电流效率可达57%,Zr含量能达到10%～11%.     

LiCl熔盐中直接电解还原制备Ce-Ni/Zn/Bi合金

在923K、LiCl熔盐中,通过两电极体系直接电解还原CeO_2-5NiO、CeO_2-2.5Bi_2O_3、CeO_2-5ZnO三种混合氧化物制备相应的金属间化合物。从热力学上计算了3种混合氧化物的理论分解电压,并采用循环伏安法研究其电化学行为,验证了电解还原的可行性。结果表明,3种混合氧化物分别在3.2V被直接电解还原4h,NiO、Bi_2O_3、ZnO均能在CeO_2发生还原反应前生成对应的金属单质,然后促进CeO_2还原。得到的电解产物分别为CeNi_5/Ni、CeBi/Bi、CeZn_5/Ce_3Zn_(22)/CeZn_3。3种电解产物的微观形貌分别为絮状、堆积状和块状。     

熔盐电解法制备镨钕铈合金的研究

利用500A规模电解槽,在氟化锂-氟化镨钕-氟化铈熔盐体系中,以氧化铈与氧化镨钕混合物为电解原料,制备了不同金属配分的镨钕铈合金。研究了不同电解质组成、电解温度(980～1 060℃)以及加料速度对电解过程的影响。研究表明,电解质组成是控制合金中金属配分的关键因素,同时电解温度对金属配分的影响不大。但电解温度偏低或者加料速度偏慢会使电解质液面上升,导致"熔盐外溢"现象的发生。     

熔盐电解法制备Al-Cu中间合金

以Na3Al F6-Al F3-Mg F2-Li F为电解质,Al2O3、Cu O为原料,对熔盐电解共沉积制备Al-Cu中间合金进行了研究,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析合金表面形貌及元素分布.结果表明:施加外电压为2.6~3.5 V时,合金形成速率随电压的增加先增加后降低,施加外电压为3.3 V时,合金形成速率可达最大值;温度为895~955℃时,合金的形成速率随温度升高先增加后降低,温度为935℃时可达最大值;恒压3.3 V,温度为935℃,可制得Cu质量分数为11.51%、纯度为97.2%的Al-Cu合金,且合金中的铜与铝合金化过程中主要是以环状的Al2Cu相分布在晶界上;XRD分析表明合金中Cu主要是以Al2Cu相存在于合金组织中.     

Ti_2O_3与AlCl_3共沉积方法熔盐电解制备Ti-Al合金

在NaCl-KCl熔盐体系中,以AlCl_3作为氯化剂,通过液相反应将钛的氧化物氯化为TiCl_3。对比TiO、Ti_2O_3、TiO_2的氯化效果,并综合AlCl_3与TiO、Ti_2O_3、TiO_2反应热力学分析,较好的结果是Ti_2O_3氯化为TiCl_3。采用不同的电化学测试手段研究了Al(Ⅲ)与Ti(Ⅲ)在Mo电极上的合金化过程,采用共沉积法制备TiAl_2、TiAl_3合金。同时借助于XRD和SEM手段对合金进行了分析,说明通过熔盐电解可以直接制备Ti-Al合金。     

液态阴极熔盐电解法制备锌—稀土中间合金的研究

采用液态锌作阴极的熔盐电解法,从氯化钠,氯化钾-氯化稀土熔盐电解质中,电解制备了锌-稀土中间合金。研究了电解质组成,电解温度,电流密度及搅拌等因素对电流效率的影响,在最佳电解工艺条件下,其电流密度84％。X射线衍射分析表明,稀土在锌-稀土中间合金中以ReZn_(11)形式存在。     

熔盐电解制备Al-Cu-Y合金电解质 体系黏度的研究

采用旋转法测定了熔盐电解制备Al-Cu-Y合金的电解质体系Na₃AlF₆-AlF₃-LiF-MgF₂-Al₂O₃-CuO-Y₂O₃在温度900~1 000 ℃范围内的黏度,通过分析数据研究温度及Al₂O₃、Y₂O₃、CuO添加量对熔盐黏度的影响,确定了温度、熔盐组分和黏度之间的关系.结果表明:在温度900~1 000 ℃范围内,体系随温度升高,黏度减小;随Al₂O₃、Y₂O₃、CuO的含量增大,黏度增大;在900~1 000 ℃范围体系黏度（η）随温度（T）以及氧化物的含量W_Al2O3、W_Y2O3、W_CuO符合回归方程η=0.075-6.49×10-5T+3.7×10-4W_Al2O3+5.73×10-4W_Y2O3+6.78×10-4W_CuO.      

熔盐电解法制备硅纳米线及其生长过程研究

结合熔盐电解法制备了数微米长、200nm左右宽的纳米级硅线。采用预烧结的多孔SiO2粉末为阴极、等摩尔比的CaCl2-NaCl混合熔盐为电解质、石墨棒为阳极,在700℃、1.8V槽电压下通电5h后获得产物单质Si。研究了单质Si在电化学形核及后续生长过程中的微观结构及形貌演变规律,发现在晶体Si电化学形核后逐渐堆积形成"珠串"状结构,构成了硅线的雏形,在高温作用下,该结构继续生长最终形成纳米级硅线结构。     

Studies on the Preparation of Lanthanum-Copper Alloy by Molten Salt Electrolysis

The electrochemical behaviour of copper electrode in molten NaCl-KCl-LaCl_3 has been investigated.TheLa-Cu alloy is formed at first and then the metallic lanthanum is deposited when the La~(3 )is reduced on thecopper electrode.The technological conditions of preparing La-Cu alloy by consumable cathode have been dis-cussed.The La-Cu alloy contained lanthanum over 90wt% was obtained.The composition of alloy was LaCu_2and La.The current efficiency was 85% and the recovery of lanthanum was near 90%.     

熔盐电解法制备钨铜合金粉

在NaCl-KCl-Na2WO4-CuO体系中采用熔盐电解法直接制取钨铜合金粉,并对产物进行了XRD、SEM及EDS分析。结果表明,在780～800℃电解、阴极电流密度106～133mA/cm2、电解时间3～4h、电压2.2～3.2V的条件下,可以得到纯度99%以上、平均粒度0.91μm的钨铜合金粉末,各项指标基本达到了工业上烧结钨铜合金的要求。     

熔盐电解法制备高纯铟

以还原ITO废料得到的铟锡合金为原料,氯化铟和氯化锌的混合盐为电解质,采用熔盐电解法经过两次电解,可以制备出纯度达到4N5的高纯铟,相对于湿法电解工艺,产率提高至少2倍,且工艺过程不产生废水。     

熔盐电解制备稀土铝合金的研究

铝中加入一定量的稀土金属后,铝合金的导电性、机械强度、耐腐蚀性和耐热性等方面都有明显的提高。稀土金属在铝合金中具有净化、细化和合金化效果。稀土铝合金因有上述的特点,而广泛地应用在电工铝的生产上。研究稀土铝合金的制取方法对稀土铝合金的广泛应用具有积极的推动作用。本实验使用熔盐电解法制备了稀土铝合金。     

Ce对熔盐电解制备Al-Si-Sc-Ce合金组织及力学性能的影响

采用熔盐电解法制备Al-Si-(Sc,Ce)合金,研究Ce对该合金组织及力学性能的影响。发现Ce具有显著改性细化作用,使树枝状初生α-Al成为圆形或椭圆形,共晶AlSi2Sc2相由长形层片状变为网状（长度由1 000 μm减至200~500 μm）。共晶Si相形貌由针片状转变为纤维状,降低了颗粒平均面积、圆度比和平均长度,并经共晶反应生成三元CeAl2Si2相。Al-7Si-0.79Sc-0.62Ce合金显微硬度比Al-7Si-0.82Sc增大,共晶Si、含Sc和含Ce区域硬度值分别提升8.5%、49.7%和99%,其强化机制与Ce细化作用有关。     

熔盐电解制备碳化钛粉末的研究

在CaCl2熔盐中,以TiO2和炭黑的混合物为阴极,在850℃电解制备得到了碳化钛粉末。研究不同电解时间后所得阴极产物的物相结构,探讨了熔盐电解法制备碳化钛的阴极反应过程及机理。结果表明,氧离子在固相中的传质是阴极反应速度的限制性环节。熔盐电解法制备碳化钛的工艺简单、反应温度低且对环境友好。     

熔盐电解法制备Al-Sr合金中反电动势和电流效率的研究

研究了在SrCl2-SrF2-BaF2的电解质体系中熔盐电解法制备高浓度Al-Sr合金,采用连续脉冲-计算机法测定电解过程的反电动势并且对反电动势和电流效率的影响因素进行了详细的研究。结果发现：增加阴极电流密度,反电动势随之增加;升高极距,反电动势亦有所增加。延长电解时间,反电动势逐渐升高而电流效率达到73.2%后逐渐下降。加大电流强度,延长电解时间,减少铝基母合金质量,可制得高浓度的Al-Sr合金,合金中锶的质量分数最高可达34.8%。实验表明,只要控制好各项工艺参数,可以生产锶的质量分数在20%以内的任意浓度Al-Sr合金。     

熔盐电解法制备铝镁合金过程电流效率和反电动势研究

以氧化镁为原料,在MgF2-LiF-KCl电解质体系中采用熔盐电解制备铝镁合金,考查电解时间、电流强度对电流效率以及合金中镁含量的影响,并采用连续脉冲—计算机法测量电解过程反电动势的变化。结果表明,电流效率随电流密度和电解时间的增加先增大后减小;镁含量随电流强度的增加先增大后减小,随电解时间逐渐增大。在3A的电流强度下电解2h的电流效率达87%,加料前后平均反电动势降低0.5V,氧化镁(1%)的加料周期约45min。铝镁合金中镁浓度分布比较均匀,无明显偏析现象。     

液态阴极熔盐电解法制备钇锌合金热力学分析

文章对氟化物熔盐体系电解氧化物制取钇锌合金进行了有关热力学计算,得到1 027℃下Y_2O_3+3C=2Y+3CO分解电压为1.4 V;通过对Li F-YF_3、Y-Zn二元体系相图分析,可知在1 027℃下(25%~100%)Li F-(75%~0%)YF_3(质量分数)电解质为熔融状态,锌含量在20%~30%(质量分数)的钇锌合金为熔融状态;对合金密度分析结果表明:钇锌合金密度4.469 g/cm~3,大于电解质密度。