氟化物体系熔盐电解制备YNi合金

以Y₂O₃为电解原料, 以金属镍棒为自耗阴极、石墨板为阳极, 在常规的石墨电解槽中采用氟化物体系熔盐电解法制备了YNi合金。研究了电解时间、电解温度、电解质组成、阴极电流密度等主要技术参数对电解过程的影响, 并对所制备的钇镍合金进行了表征。结果表明, 熔盐电解制备钇镍合金的较优工艺条件为: 电解温度1 000 ℃, 电解质YF₃与LiF质量比为85:15, 阴极电流密度为10.0 A/cm2, 正常电解时电流效率约为72.8%;制备的钇镍合金中Y含量为52.6%, 由YNi₂相和YNi相组成, 杂质含量低, 满足稀土储氢合金对原料的使用要求。本文的研究为钇镍合金的规模化生产提供了切实可行的途径。      

稀土与钇金属的熔鹽电解和电精炼

由于制备特种合金和其它用途增加了对稀土和钇金属的需要量,从而极大地提高了稀土与钇金属在商品金属中的地位。本文是美国矿务局分别就氯化物料和氧化物料进行熔盐电解制备单一稀土金属、钇金属和混合稀土金属发表的评论文章。其中也包括了熔盐电解法制备钇金属与稀土金属的合金以及钇金属的电精炼。特别注重的是电解中遇到的问题及技术发展中的成就。     

NaCl-CaCl2熔盐体系中电脱氧制备金属Fe的工艺研究

在NaCl-CaCl₂熔盐体系中采用FFC-剑桥工艺开展了Fe₂O₃电脱氧制备金属Fe的工艺研究。重点研究了烧结工艺和电解工艺等对熔盐中Fe₂O₃电脱氧过程的影响。采用SEM分析了烧结后Fe₂O₃的微观结构, 采用XRD分析了电解前后产物的物相组成, 得到了优化的电脱氧工艺条件为:槽电压为3.2 V, 电解时间为8 h, 烧结温度为800~900 ℃, 黏结剂用量为1.5%~2.5%和电解温度为680~722 ℃。同时, 在该熔盐体系中Fe₂O₃电脱氧机理为Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe。      

液态锌阴极法制取金属钇

本文在60A 级电解槽中研究了用液态锌阴极方法在氯化物熔盐中电解YCl_3-KCl 制取 Y-Zn 合金,进而真空蒸馏 Y-Zn 合金制备金属钇的工艺,获得制取 Y-Zn 合金的最佳工艺条件。在电解温度750—850℃、Dk 为3A/cm~2时,金属钇的电流效率为90%,钇直收率为85%—90%,Y-Zn合金中含钇达12wt%—26wt%。真空蒸馏 Y-Zn 合金制得金属钇的纯度为98%—99%。     

熔盐电解法制备Y-Ni合金的研究

以LiF-YF_3二元熔盐体系为电解质,以镍棒为阴极,以Y_2O_3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,电流效率可达到85%以上,合金相以YNi和YNi_2为主,且成分均匀。     

熔盐电解制取镁钇合金和金属钇

熔盐电解制取镁钇合金和金属钇邓伟平曾兴蒂池向东（湖南稀土金属材料研究所长沙４１００１４）金属钇是优良的合金添加剂。含钇约７％的镁合金，在３０００℃下仍保持有很高的强度，因而在航空航天工业中有广泛应用。向铁铬铝合金中添加少量的钇，能改善该合金氧化膜的...     

熔盐电解SiO2/TiO2制备硅钛合金的研究

采用熔盐电解法通过直接电解SiO2、TiO2混合物料来制备硅钛合金。热力学计算结果表明,在700℃下,SiO2和TiO2的理论分解电压分别为1.28V和1.37V,生成的单质硅和钛在高温下能够自发进行合金化反应,生成硅钛系列合金,且容易倾向于生成稳定合金相TiSi2合金。研究表明,以摩尔比50∶1的SiO2/TiO2混合物料为原料,在等摩尔比的CaCl2-NaCl混合熔盐中,在700℃、2.4V槽电压下,经过5h电解后,制备得到TiSi2/Si合金,微观形貌为粒径0.2~2.5μm的多孔颗粒堆积,单质硅颗粒覆盖在TiSi2合金颗粒表面。     

熔盐电解制备钛锆合金及其反应过程研究

采用熔盐电解法由ZrO_2与TiO_2混合氧化物(Ti, Zr原子比为1∶ 1)一步制备出了TiZr合金, 并探讨了反应机制. 温度为900 ℃, CaCl_2熔盐中以烧结的ZrO_2与TiO_2混合氧化物为阴极,石墨棒为阳极, 3.1 V恒电压电解, 制备出了钛锆合金. 结果表明, 所得产物的组分与投料比例一致, 钛、锆为无限互溶的固溶体, 电解反应是由外向内进行的. 其合金化历程为: 部分ZrO_2先生成CaZrO_3, 然后继续脱氧还原为锆的低价氧化物直至还原为金属锆, 一旦有金属锆生成, TiO_2在金属锆上直接电解还原形成钛的低价氧化物, 直至生成金属钛后与锆形成固溶体; 其余ZrO_2, TiO_2先形成CaZr_mTi_nO_x, 然后直接脱氧还原为TiZr.     

稀土熔盐电解中电解槽温度分布测定

针对熔盐电解制备稀土中间合金过程中电解温度对合金组成的影响很大，通过不同阴极电流密度和电解电流条件对电解槽温度分布的测定，得到了氯化物熔盐电解制备富钇－镍稀土中间合金中电解槽熔体温度分布曲线，对指导生产具有一定的意义。     

KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系下沉阴极法制备Al-Sc合金的实验研究

在KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系中,研究下沉阴极法制备Al-Sc合金的工艺技术。采用XRD、SEM分析了所制备Al-Sc合金的物相组成、微观组织以及微区成分含量;研究了电解温度、阴极电流密度、熔盐组成对熔盐电解电流效率的影响。实验结果表明,Al-Sc合金中含有Al相、Sc相以及Al_3Sc相;Al-Sc合金夹杂了少量熔盐,Al_3Sc相在合金中的分布和形态呈不规则状。电解过程的最佳工艺条件为:在KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系中,液态铝为下沉阴极,Sc_2O_3为电解质,熔盐体系KF/AlF_3摩尔比1.3,电解温度800℃,电解时间25min,电流密度1.592A/cm~2;此条件下所制备Al-Sc合金中Sc含量最高可达6.710%,平均电流效率达到57.28%。     

NaCl-KCl-Na2WO4-CuO体系电解制备钨铜复合粉体研究

文中研究采用熔盐电解以由Na₂WO₄和CuO为活性物质电解获得钨铜合金复合前驱粉体.通过循环伏安法对电解质体系及电极过程进行定性分析认为Na₂WO₄减缓体系活性物质扩散速度,CuO与Na₂WO₄的电解非同步进行.通过改变活性物质的加入方式进行对比实验,结果表明:在温度750 ℃;以一定比例KCl-NaCl混合熔盐为电解质,在起始槽电压1 V,先加入CuO电解2 h;后加入Na₂WO₄,调整槽电压至2 V电解3 h,对产物进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)表明,可以获得纯度达到98 %的W-Cu合金粉体.      

熔盐电解氧化亚镍制备镍粉新工艺研究

提出了以NiO为原料经一步熔盐电解得到高纯镍粉新工艺,具有工艺流程短、低能耗、无环境污染等特点.在850℃的CaCl2熔盐中,以烧结后的NiO片作为阴极,高密度石墨棒作阳极,进行电解.记录电解过程中电流变化,利用X射线衍射仪分析电解产物的成分,并用扫描电子显微镜分析不同工艺条件下压片在烧结前、后和电解后的表面及断面形貌.研究了不同的压片压力、烧结温度、烧结时间等因素对阴极形貌及其对电脱氧反应的影响.结果表明采用熔盐电解NiO粉末直接制备金属Ni的最佳的工艺条件为:NiO粉末在10 MPa下压片,900℃烧结10 h后,在850℃的CaCl2熔盐中加3.2 V槽电压下电解约9 h.     

CaCl2-NaCl熔盐电解MnO2-Fe2O3制备FeMn4合金粉末

提出了以MnO2-Fe2O3为原料经一步熔盐电解得到FeMn4粉末工艺,具有工艺流程短、低能耗、无环境污染等特点.采用850℃的NaCl-CaCl2混合熔盐体系,以烧结后的MnO2-Fe2O3片作为阴极,高密度石墨碳棒作阳极,在一定槽电压下进行电解.记录电解过程中电流变化,利用X射线衍射仪分析电解产物的成分,扫描电子显微镜观察电解产物形貌,激光粒度分析仪测定粉末的粒度.研究了不同的烧结温度、电解电压、电解时间、粒度对电脱氧反应的影响.结果表明,采用熔盐电解固体MnO2-Fe2O3直接制备出高纯度的立方体晶格FeMn4粉末(平均粒径D50为16.95 μm),其适宜工艺条件为:球磨3 h(平均粒径D50为6.454 μm),成形压力20 MPa,烧结温度800℃,烧结时间5 h,3.20 V的槽电压、850℃的CaCl2-NaCl熔盐中电解18 h.     

在氟化物熔盐中电解氧化钕制取金属钕

用氯化物熔盐电解法制备液态金属钕比制备铈、(钅兰)和镨等轻稀土金属要困难得多,技术经济指标也较低。据已知资料报导,实验室试验中得到的电流效率只有50.3%,相应的金属收率为13%。国内有的单位采用氯化物低温电解先制取海绵钕,接再高温熔化的两步法制备金属钕,电解90分钟,电流效率可达40—45%,金属收率60—70%。氯化物电解电流效率低的原因可能是钕的熔点(1024±5℃)较高,要得到液态金属,要求高温电解。在大于1000℃的高温时,一般碱土金属氯化物的蒸气压都较高,盐浴     

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。     

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.      

熔盐电解制备Mg-Ce中间合金电化学过程研究

通过循环伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)和开路计时电位法(OCP)研究了温度为973 K时KCl-NaCl-CeCl₃-MgCl₂四元熔盐体系中Mg(Ⅱ)和Ce(Ⅲ)在钨电极上的电化学行为以及合金化过程。根据电化学分析的结果,以钨丝为工作电极,石墨棒为辅助电极,于-2.1 V(vs.Ag/AgCl)恒电位电解12 h制取Mg-Ce合金。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对电解所得合金的组成以及元素分布进行表征,结果表明合金的基底相为Mg₁₇Ce₂,第二相为Mg₃Ce。     

Al-Ti-B中间合金的制备研究

为了使铝材具有更好的组织性能，常用Al-Ti-B中间合金作为晶粒细化剂。以TiO₂、B₂O₃为原料，铝热还原一步合成Al-Ti-B中间合金。研究结果表明，CaO-CaF₂为造渣剂，且Al₂O₃∶CaO∶CaF₂=1∶1∶1、焙烧温度1 550℃、焙烧时间30 min、Al/TiO₂大于0.9条件下，合金与熔渣分离效果较好，成功制备出Al-Ti-B中间合金，Ti、B收率大于80%。合金中Al和B含量可以根据原料中配铝量和B₂O₃配入量进行调控，制备的Al-Ti-B中间合金的物相主要由TiAl、Ti₃Al、Ti₂AlN和TiB₂组成，随着配铝量和B₂O₃配入量的增加，合金中Ti₃Al和Ti₂AlN相消失，物相由TiAl和T...     

熔盐电解直接制备钛镍合金的研究

研究了利用熔盐电解法从金属氧化物中直接电解制备钛镍合金的可行性。在熔融CaCl2体系中,以二氧化钛和氧化镍的混合物为阴极,石墨为阳极,在电解温度900～1000℃,槽电压2.6～3.1V条件下进行电解,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镍被电解还原为钛镍合金,组成符合设计配比,并且沿直径方向合金成分均匀。     

CaCl_2熔盐中电解高钛渣/SiO_2复合阴极制备Ti_5Si_3的研究

采用FFC熔盐电解法,在900℃和2.6~3.2V槽电压的条件下,以CaCl2熔盐为电解质电解还原高钛渣/SiO_2复合阴极,成功制备出了Ti_5Si_3合金。通过热力学计算和单因素条件试验探讨了电解时间和槽电压对电解产物的影响。结果表明,在初始阶段反应速率很快,随着中间产物CaTiO_3和CaSiO_3的生成,反应速率逐渐减缓。当槽电压为2.6V时,反应速率缓慢;提高到2.8V后,反应速率有了明显的提升。在900℃、8h、3.2V的条件下制备出的Ti_5Si_3为疏松多孔、粒径为2~5μm的合金粉末。