熔盐电解法制备镁合金的研究进展

镁合金具有许多优异的性能,因而被人们广泛关注,成为具有应用潜力的合金材料。本文详细评述了目前熔盐电解法制备镁合金的情况,并分析了其相对于传统生产方法的优势。     

熔盐电解法制备钇合金的研究进展

含稀土钇(Y)的合金是一种极具潜力的金属材料，不但可以充当金属结构材料(如铝合金、镁合金或稀土钢)的净化剂和改性添加剂，还可以在功能材料领域(如超导、储氢等)中起到不可替代的作用。本文由浅入深的介绍了现阶段国内外钇合金制备领域的问题与发展趋势，着重介绍了熔盐电解法制备钇合金的优势与现阶段的瓶颈，认为其具有成本低，连续作业等优势，必将成为制备钇合金的主要方法，因此成为学者的研究热点。重点阐述了熔盐电解法制备Y-Al、Y-Mg、Y-Ni、Y-Fe和多元钇合金的研究进展及现阶段存在的主要问题，介绍了氯化物与氟化物-氧化物体系电解过程中的优缺点，提出了熔盐电解法制备钇合金向产业化方面发展的重点研究方向。     

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.     

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。     

熔盐电解法制备高钛铁合金

采用电化学还原法,温度为900℃,在CaCl2熔盐中以烧结的TiO2与钛铁矿混合物(Ti:Fe=1:1原子比)为阴极,石墨棒为阳极,制备出了高钛铁合金.探讨了混合物烧结后的相组成变化及高钛铁合金的合金化历程.实验结果表明,混合物烧结后,TiO2由锐钛矿结构转变为金红石结构,钛铁矿转化为热力学稳定的Fe2TiO5.钛铁矿的晶体结构由烧结前的三方晶系经950℃以上烧结后,转变为斜方晶系的Fe2TiO5.制备出的高钛铁中铁钛含量分别为:77.19％和9.68％(质量分数).其合金化历程为:TiO2先生成CaTiO3,然后继续脱氧还原为金属钛;钛铁矿优先还原出金属铁,然后与生成的金属钛发生合金化反应生成钛铁合金.表明熔盐电解nO2与钛铁矿的混合物是一条制备高钛铁合金的新途径.优化电解条件提高电流效率可进一步提高电解速度,得到质量更高的高钛铁合金.     

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。     

熔盐电解法制备硅粉的研究

以废旧石英坩埚为原料,在850℃的氯化钙熔盐中直接电解制备硅粉。采用XRD、SEM和ICP-AES对粉体进行表征和杂质含量检测。结果表明,电解后的粉体为呈准球形的单质硅,硼﹑磷杂质含量低,适合于制备太阳能级硅。     

熔盐电解法制备锆粉的研究

研究了在熔盐电解过程中锆粉的微观形貌和粒度的变化过程. 通过差热分析确定了熔盐电解质的熔点及其在电解过程中的变化. 分别采用扫描电镜分析、粒度分析和化学成分分析对得到的锆粉进行了研究,电解初始2 h得到的锆粉为不规则形貌,粒度范围为20～60 μm,随后2 h为树枝状形貌,粒度约为100 μm. 分析了不同电解条件对锆粉的微观形貌、 粒度和纯度的影响,得到了纯度大于99%的锆粉.     

熔盐电解法制备Y-Ni合金的研究

以LiF-YF3二元熔盐体系为电解质,以镍棒为阴极,以Y2O3为原料,使用自耗阴极电解法制备了成分稳定的Y-Ni合金.同时,考察了电解温度和阴极电流密度对合金成分、电流效率的影响,并对电解产品进行了XRD、SEM-EDS表征.结果 表明,在实验条件下,可以生产Y含量为48％～50％(质量分数)的Y-Ni合金,电流效率可...     

熔盐电解法制备金属钛的研究

对不同重量的TiO2电极熔盐电解法制取金属钛进行了研究,分析了电解过程中的电流变化、物相组成和形貌特征.实验表明,电解前期,形成了中间产物CaTiO3,这也是主要的中间产物,随后形成的中间产物有Ti4O7、Ti3O5和Ti2O3等较高价钛氧化物,随着电解进行,它们逐步被还原为较低价的钛氧化物和纯钛.电解21h以上,产物为纯钛,氧含量为0.34％左右;延长电解时间到30 h后,电解得到的纯钛衍射峰值降低、峰也有所宽化,这可能是纯钛中固溶入一些杂质造成的,同时电解产物的晶粒显著增大.电解不彻底时,会有TiC中间产物保留在电解产物中.在TiO2的电化学还原过程中,氧的离子化机制和钙热还原机制同时存在.     

熔盐电解法制备硼粉的研究

研究了在KCl-KBF4体系和KCl-KBF4-B2O3体系中熔盐电解法制备硼粉的工艺条件。对KCl-KBF4体系采用正交试验法研究了熔盐配比、温度、阴极电流密度和电解时间对硼粉纯度及电流效率的影响,得到的最佳实验条件为:KCl∶KBF4为5∶1,温度750℃,阴极电流密度1.5A.cm-2,电解时间3h。该条件下能得到纯度95%以上的球形非晶态硼粉,电流效率可达到80%以上。KCl-KBF4-B2O3体系熔盐电解得到超细球形硼粉,但电流效率低,产品难以收集,杂质含量较高。     

熔盐电解法制镁工艺研究进展

依据国内外熔盐电解法制镁的研究现状,重点介绍了诺斯克法、诺兰达法、氨络合法、复盐法和Kroll法生产海绵钛在镁电解工艺和电解槽结构方面的进展,为熔盐电解法制镁的进一步研究提供参考。     

25 kA熔盐电解法制备稀土镨钕合金非稀土杂质有效控制的研究

为实现熔盐电解法制备稀土合金工艺大型化、低能耗和高效性,采用25 kA电解电流在氟化物体系中的熔盐电解工艺制备稀土镨钕合金.通过工业实践,探究了电解过程中电解槽结构、电解温度、电流密度、电解质组分、搅炉操作及坩埚材质对电解产品纯度的影响.实验研究确立了25 kA熔盐电解法制备稀土镨钕合金有效控制非稀土杂质含量的工艺参数.      

熔盐电解法制备高纯钛粉

以海绵钛作可溶阳极,纯钛板为阴极,NaCl-KCl-TiClx混合熔盐作电解质,在电解温度为900～980℃、阴极电流密度为0.1～0.6A/cm2、初始可溶钛浓度2%～8%的条件下,电解24h制备高纯钛粉,研究初始可溶钛浓度对钛粉中杂质元素含量的影响,以及电流密度和初始可溶钛浓度对电流效率及钛粉形貌的影响。结果表明,钛粉杂质含量完全达到高纯钛粉的标准,提高初始可溶钛浓度可降低杂质含量;在较高的阴极电流密度以及高的初始可溶钛浓度下电解效率较高;在阴极电流密度较高时钛粉为细小的树枝状晶体,而在阴极电流密度较低时得到较粗大均匀的结晶粉体。     

熔盐电解法制备Y-Ni合金工艺研究

以Y₂O₃为原料、YF₃-LiF为熔盐,研究自耗阴极熔盐电解法制备Y-Ni合金,分析电解电压、电解电流对合金成分、电解温度、电解效率和金属收率的影响。在61.5%YF₃-38.5%LiF(原子分数)的熔盐体系下,电解电压、电解电流对电解温度影响显著,电解温度过高,稀土金属在熔体中溶解加快,稀土金属氧化、二次反应加剧,合金中钇成分含量、电解效率以及钇金属收率随着电解温度的增加逐渐降低,实验获得的最佳电解条件为：电解电压为7.2 V±0.2 V,电解电流为555 A±5 A,电解温度为1080℃±20℃。通过对Y-Ni合金的表征分析,制备的Y-Ni合金成分较为均匀,无明显偏析现象,合金中Y∶Ni=1∶1(质量比),主要由NiY相和Ni₂Y相组成,其中YNi相占比为42.11%,YNi₂相占比为57.89%。     

铝钪合金的熔盐电解法制备研究

本文采用了熔盐电解法研究铝钪合金的制备,主要考察了以MF-ScF3-ScCl3为电解质体系,以ScCl3为原料,制取铝钪合金的工艺条件,包括电流密度、电解时间以及电解温度等对反电动势、合金钪含量和电流效率的影响.研究结果表明,以MF-ScF3-ScCl3为电解质体系,以ScCl3为原料的熔盐电解法制备铝钪合金的钪的含量最高可达3.85%,电流效率达到73%.     

稀土镁合金的研究进展

从防氧化、除氢、合金流动性、细化品粒与强化作用等方面概括稀土元素在镁合金中的作用，综述稀土镁中间合金，铸造、变形稀土镁合金与快速凝固稀土镁合金的最新研究动向与成果，并简介发展非品镁合金与镁合金的超塑性研究的巨大潜力。