熔盐电解法制备稀土合金研究进展

熔盐电解法制备稀土合金具有成本低、成份均匀且容易控制、质量较好、易实现连续化生产等优势.本文结合稀土合金在金属结构材料、磁性材料和贮氢材料中的应用,在介绍熔盐电解的知识进展的基础上,综述了稀土分别与镁、铝、铁、钴、镍、铜等组成的合金的熔盐电解制备研究进展,并对以后的研究工作进行展望.     

镁电解槽中制备镁稀土合金的电解工艺及机制研究

在模拟镁电解槽中,采用电解法制备出稀土含量<10%的镁稀土合金;研究了熔盐中RECl3和CaCl2的含量、电解温度和阴极电流密度对合金中RE含量和电流效率的影响。并采用循环伏安实验和还原实验研究电解制备镁稀土合金的机制。研究结果表明,电解制备镁稀土合金最佳的工艺条件为:熔盐中RECl3和CaCl2的含量分别为3%和10%(质量分数),电解温度为948 K,阴极电流密度约为8 A.cm-2。其电解过程机制为:阴极上只电解出金属镁,而后金属镁把稀土元素还原出来,形成镁稀土合金。     

稀土镁中间合金中钒的测定

本厂在铸态4102球墨铸铁曲轴试验中,为了提高曲轴基体硬度,使用含钒的稀土镁中间合金,对于合金中含钒量,笔者经试验采用以硝酸-氢氟酸溶样,加入硼酸络合过量的氟离子,高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵容量法,测定试样中含矾量,操作简便,测定的准确性也很理想。     

熔盐电解法制备镨钕钆合金的研究

本工艺采用熔融氟化锂-氟化镨钕-氟化钆熔盐三元体系为电解质,通过电解氧化钆与氧化镨钕混合物的方法,制备了成分稳定的镨钕钆合金,同时就电解质组元、温度、阴极电流密度、加料速度对电解过程的影响进行了试验研究。结果表明:在试验条件下可以生产钆含量(10~15)%±0.5%(质量分数)的镨钕钆合金,金属直收率大于98%,电流效率大于78%;产品含碳小于0.05%,含铁小于0.3%,含Ca,W均小于0.01%,同时具有成本低、工艺稳定、产品质量好等优点。     

铝,镁轻合金中的稀土

综述了稀土－镁和稀土－铝合金的晶体化学、热力学和相图数据，根据其前景特别注意了富镁，富铝稀土合金及添加稀土对合金性能的影响，报道了若干稀土－鲜、稀土－铝及含两个没稀土的镁、铝合金的研究结果。对富镁、富铝的二元和三元合金相的结晶及形成规律进行了总结和讨论，并对有确定结构的合金精细设计和可能的应用提出了建议。     

容量稀土镁基贮氢合金的制备及性能研究

采用快淬法制备稀土镁基贮氢合金。研究了覆盖剂，以及镁含量、热处理工艺对合金电性能的影响。当镁含量为1．09wt％时，0．2C放电容量〉380mAh／g，以2C充放，循环寿命〉500次。经XRD分析，贮氢合金具有纳米晶结构，平均晶粒尺寸〈50nm。PCTN试结果表明，随着温度升高，合金的平台压力增加，平台区域变宽，且平坦。     

容量稀土镁基贮氢合金的制备及性能研究

采用快淬法制备稀土镁基贮氢合金.研究了覆盖剂,以及镁含量、热处理工艺对合金电性能的影响.当镁含量为1.09wt%时,0.2C放电容量＞380mAh/g,以2C充放,循环寿命＞500次.经XRD分析,贮氢合金具有纳米晶结构,平均晶粒尺寸＜50nm.PCT测试结果表明,随着温度升高,合金的平台压力增加,平台区域变宽,且平坦.     

高性能镁-稀土结构材料的研制、开发与应用

由于镁合金具有低的密度-质轻、高比刚度、卓越的机械性能、高的硬度及良好的铸造性能, 近几十年来镁合金的应用一直是自动化工业的目标之一. 然而, 高温特殊用途, 例如在发动机上的应用, 通常的镁合金就受到了限制, 因为在高温下它们的强度和抗蠕变性能都比较差. 由于镁-稀土合金增加了材料的抗拉强度、延展性及抗蠕变性能, 稀土加入后形成镁-稀土合金就可以满足高温应用的要求. 本文就我国丰富的镁和稀土资源评述了国内外镁-稀土合金的研制、开发与应用状况及发展趋势, 同时结合我国相关单位的研究进展, 对我国镁-稀土合金的发展提出了建议.     

熔盐电解制备Ga—Nd合金的研究

Ga-Nd合金对磁性材料及半导体材料的研制是非常有用的。本文详细地研究了采用低熔点的镓作为阴极,从KCl-NdCl_3熔盐中电解制备廉价Ga-Nd合金的工艺条件。 本研究采用KCl-NdCl_3熔盐体系进行电解。KCl为分析纯。NdCl_3由Nd_2O_3(>99.99％)加过量NH_4Cl混合后,在大瓷蒸发皿中于350℃进行搅拌反应,直至产物完全溶于水。用滴定法确定原料中NdCl_3的含量。以金属镓作阴极(纯度为99.99wt％),阴     

ICP-发射光谱测定镁钇合金中稀土和非稀土元素

本文研究了ICP-AES测定镁钇合金中17种稀土和非稀土元素的方法。选择了合适的分析线及ICP操作参数。探讨了酸度,载气和基体的变化对被测元素谱线强度的影响,不用化学分离,可同时测定镁钇合金中Y,La,Ce,Pr,Nd,Gd,Tm, Dy,Lu,Ho,Er,Yb和Mo,Ni,Cu,Al,Fe。测定范围分别为(％):Y_(1-40);La,Er0.048—3.2;Tm,Yb,Lu,Dy0.019—1.28;Ho0.0384—2.56;Ce0.0288—1.92;Fe,Ni,Mo,Al,Pr,Nd,Gd0.024-1.6;Cu0.012—0.8。相对标准偏差为1.1—5.3％。回收率为90～115％。方法简单、快速、再现性好、准确度高。     

熔盐法制备氧化锆纳米棒

采用非水解溶胶-凝胶工艺合成氧化锆干凝胶粉,然后将干凝胶粉与熔盐混合制备氧化锆纳米棒。借助DTA-TG、XRD、FE-SEM、TEM等测试手段研究了氧化锆的物相转变过程,探讨了熔盐种类与用量、氟化物的添加等工艺参数对制备氧化锆纳米棒的影响。结果表明：以NaVO₃为熔盐,用量为1：1（熔盐与干凝胶的质量比）,并且在添加氟化钠的条件下能够制备产率高,且沿[010] 方向择优生长的单斜氧化锆纳米棒;氟离子一方面加速了熔盐中Zr⁴⁺离子的传质,促使氧化锆干凝胶粉的溶解,另一方面吸附在氧化锆的高能晶面上抑制该晶面的生长,两者的共同作用促进了大量氧化锆纳米棒的形成。     

熔盐法制备氧化锆纳米棒

采用非水解溶胶-凝胶工艺合成氧化锆干凝胶粉,然后将干凝胶粉与熔盐混合制备氧化锆纳米棒。借助DTA-TG、XRD、FE-SEM、TEM等测试手段研究了氧化锆的物相转变过程,探讨了熔盐种类与用量、氟化物的添加等工艺参数对制备氧化锆纳米棒的影响。结果表明:以Na VO3为熔盐,用量为1∶1(熔盐与干凝胶的质量比),并且在添加氟化钠的条件下能够制备产率高,且沿[010]方向择优生长的单斜氧化锆纳米棒;氟离子一方面加速了熔盐中Zr4+离子的传质,促使氧化锆干凝胶粉的溶解,另一方面吸附在氧化锆的高能晶面上抑制该晶面的生长,两者的共同作用促进了大量氧化锆纳米棒的形成。     

氯化钪-氯化钠-氯化钾熔盐制备新工艺研究

研究了以Sc2O3为原料，盐酸回流溶解后与NaCl，KCl，NH4Cl溶液混合，经蒸发浓缩、结晶、真空预脱水，再在氩气保护下分段升温脱水、升华除去过量NI-hCl后制备ScCl3-NaCl-KCl熔盐的新工艺。研究表明，添加NH4Cl后加热脱水时，NH4Cl分解产生的HCl气体能抑制ScCl3水合物加热过程中的水解，溶解产生的水不溶性钪，从而有效地防止了Sc2O3等水不溶化合物的生成。制备的ScCl3-NaCl-KCl熔盐脱水完全、水不溶性钪含量很低，能满足熔盐金属热还原法制备金属钪及铝钪中间合金对熔盐原料的要求。     

在LiCl-KCl-ZnCl_2熔盐体系中电化学共还原提取钕

针对镧系元素钕,本文通过循环伏安、开路计时电位、方波伏安等方法研究了773 K时Nd(III)在钼电极上在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中的电化学行为及Zn-Nd合金的形成过程.结果表明:在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐中,Nd(III)在预先沉积的Zn阴极上欠电位沉积形成三种Zn-Nd金属间化合物.基于电化学行为研究,采用恒电位电解提取Nd并用方波伏安曲线测量来检测Nd(III)离子浓度的变化,然后通过电解前后Nd(III)离子浓度变化评估了Nd的电解提取效率.实验结果表明:-1.84 V恒电位电解进行50 h后,Nd(III)离子浓度接近于零,提取效率为99.67%.在973 K时通过恒电流电解提取Nd并获得了Zn-Nd合金,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对合金的相组成和微观形貌进行了分析.XRD分析表明在Zn-Nd合金中存在Nd2Zn17,LiZn和Zn相,EDS能谱分析表明Nd在合金中的原子分数高达14.99%.     

熔盐体系及有关应用的新进展

介绍近年来熔盐体系的概况,着重室温熔盐的发展.熔盐在电化学制备合金和功能材料、能源、分析和分离、用作反应介质和催化剂、环境保护等方面应用前景良好.     

Cu/MoS2的熔盐电解法制备及其在碱性条件下析氢反应性能的提高

通过熔盐电解法并掺杂过渡金属Cu制备2种不同纳米结构的Cu/MoS_2。采用涂敷法制备工作电极,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量散射X射线谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)以及各种电化学手段验证了其结构和性能。结果表明,纳米片状Cu/MoS_2在碱性溶液(1 mol·L~(-1)KOH)中表现出优异的析氢催化性能:在电流密度为10 mA·cm~(-2)时过电位为199.6 mV,Tafel斜率为59 mV·dec~(-1),双电层电容为26.1 mF·cm~(-2),等效电荷转移电阻为12.4Ω,具有较为良好的电化学耐久性和稳定性。     

MgCl2-KCl-NaCl-CaCl2熔盐电解镁机理

在725℃温度下,对MgCl2-KCl-NaCl-CaCl2熔盐体系进行电解.研究结果表明,镁电解过程中阴极过电压ηc只有12～51 mV,电解过程的过电压主要是由阳极引起的;阴极还原过程的极限扩散电流密度id为1.56 A/cm2;镁离子阴极放电反应的电子转移数为1.98;2个电子转移步骤之前存在着前置转化步骤MgCl+ Mg2++C1-.应用循环伏安法对4种不同配比下的镁离子行为进行的研究结果表明,CaCl2质量分数从10%增加到40%,维持MgCl2质量分数为10%以及NaCl与KCl的质量比为6: 1不变,随着CaCl2质量分数的增加,镁离子结合成不易移动的络合阴离子,镁离子迁移的电流分数减小,镁离子的析出电位从-1.595 V逐渐负移至与钙、钠共同沉积,阴极峰值电流Ipc值逐渐增大,阳极峰值电位与阴极峰值电位之差的绝对值|φpa-φpc|逐渐增大,阴极放电反应的可逆性逐渐降低.     

在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中电化学共还原提取钕

针对镧系元素钕,本文通过循环伏安、开路计时电位、方波伏安等方法研究了773 K时Nd（Ⅲ）在钼电极上在LiCl-KCl-ZnCl₂熔盐体系中的电化学行为及Zn-Nd合金的形成过程. 结果表明：在LiCl-KCl-ZnCl₂熔盐中,Nd（Ⅲ）在预先沉积的Zn 阴极上欠电位沉积形成三种Zn-Nd金属间化合物. 基于电化学行为研究,采用恒电位电解提取Nd并用方波伏安曲线测量来检测Nd（Ⅲ）离子浓度的变化,然后通过电解前后Nd（Ⅲ）离子浓度变化评估了Nd的电解提取效率. 实验结果表明：-1.84 V恒电位电解进行50 h后,Nd（Ⅲ）离子浓度接近于零,提取效率为99.67%. 在973 K时通过恒电流电解提取Nd并获得了Zn-Nd合金,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）附带能量散射谱（EDS）对合金的相组成和微观形貌进行了分析. XRD分析表明在Zn-Nd合金中存在Nd₂Zn₁₇,LiZn 和Zn相,EDS能谱分析表明Nd在合金中的原子分数高达14.99%.