CN101775627A - 一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法 - Google Patents

一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101775627A
CN101775627A CN 201010100139 CN201010100139A CN101775627A CN 101775627 A CN101775627 A CN 101775627A CN 201010100139 CN201010100139 CN 201010100139 CN 201010100139 A CN201010100139 A CN 201010100139A CN 101775627 A CN101775627 A CN 101775627A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rare earth
chloride
magnesium
mgcl
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201010100139
Other languages
English (en)
Inventor
韩继龙
火焱
孙庆国
吴志坚
李明珍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Original Assignee
Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS filed Critical Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority to CN 201010100139 priority Critical patent/CN101775627A/zh
Publication of CN101775627A publication Critical patent/CN101775627A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，其特征在于：该方法以MgCl2·2H2O和CeCl3·3H2O或MgCl2·2H2O和NdCl3·3H2O为电解原料，以MgCl2-NaCl-KCl-CeCl3体系或MgCl2-NaCl-KCl-NdCl3体系为电解质，以钼棒为下沉阴极、石墨为阳极，在电压为4.0～8.0V、温度为680～800℃的条件下进行直流电解，在阴极得到稀土镁合金。本发明以不完全脱水氯化镁和不完全脱水氯化稀土为原料进行电解，避开了传统方法中脱除晶体中结构水的工艺步骤，因此，在简化工艺过程的同时，大大降低了原料生产成本。

Description

一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法
技术领域
本发明涉及一种生产镁稀土合金的方法，尤其涉及一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法。
背景技术
镁合金是最轻的工程结构材料，具有密度小、比强度和刚度高、导热导电性能好、易于成形加工、废料容易回收等特点，在汽车、电子、家电、通讯、仪表以及航天航空等领域的应用日益增多，被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”，因此，其生产工艺技术和应用研究越来越引起人们的关注。而稀土元素独特的核外电子排布，使其在冶金、材料领域中具有净化合金、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐腐蚀性能等独特的作用。
稀土元素在镁合金中的作用一般可分为两个方面，其一是改良镁合金性能的合金添加剂，细化晶粒、提高合金的高温强度；另一方面是主合金元素，与其它系镁合金相比，镁-稀土合金具有时效强化效应，室温和高温强度较高。
传统的镁电解法是采用无水氯化镁作为电解原料，而无水氯化镁由于制备困难，生产成本高，从而导致生产出的镁或镁合金成本高，产品缺乏市场竞争力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种缩短工艺流程、降低生产成本的用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，其特征在于：该方法以MgCl2·2H2O和CeCl3·3H2O或MgCl2·2H2O和NdCl3·3H2O为电解原料，以MgCl2-NaCl-KCl-CeCl3体系或MgCl2-NaCl-KCl-NdCl3体系为电解质，以钼棒为下沉阴极、石墨为阳极，在电压为4.0～8.0V、温度为680～800℃的条件下进行直流电解，在阴极得到镁稀土合金。
所述电解原料MgCl2·2H2O与CeCl3·3H2O或MgCl2·2H2O与NdCl3·3H2O的质量比均为1∶1～10∶1。
所述电解质中MgCl2质量百分含量为10～20％，氯化稀土质量百分含量为5～20％，氯化钠与氯化钾的质量比为1∶1～3∶1。
所述镁稀土合金为Mg-Ce合金或Mg-Nd合金。
熔盐MgCl2-NaCl-KCl-CeCl3系电解过程中包括MgCl2、CeCl3、CeOCl等物质，可能发生的电解反应氯化镁电解、氯化铈电解。
熔盐MgCl2-NaCl-KCl-NdCl3系电解过程中包括MgCl2、NdCl3、NdOCl等物质，可能发生的电解反应氯化镁电解、氯化钕电解。
实验过程主要是对MgCl2、CeCl3、NdCl3的电解，反应方程式如下：
MgCl2＝Mg+Cl2↑
CeCl3＝Ce+3/2Cl2↑
NdCl3＝Nd+3/2Cl2↑
电解过程中加入的原料MgCl2·2H2O加热过程中容易发生水解反应，
MgCl2·2H2O→MgOHCl+HCl(g)+H2O(g)t＝182℃(部分水解)
MgCl2·H2O→MgOHCl+HCl(g)t＝350℃  (完全水解)
MgOHCl→MgO+HCl(g)    t＝554℃
MgO形成槽渣，影响电解电流效率。实验过程加入CeCl3和NdCl3可与MgO作用生成CeOCl或NdOCl，减少槽渣的生成。而CeOCl或NdOCl又可与碳阳极作用转化为CeCl3或NdCl3，反应方程式如下：
NdCl3+MgO＝NdOCl+MgCl2
CeCl3+MgO＝CeOCl+MgCl2
Cl2+C+NdOCl→NdCl3+CO↑
2Cl2+C+2NdOCl→2NdCl3+CO2↑
Cl2+C+CeOCl→CeCl3+CO↑
2Cl2+C+2CeOCl→2CeCl3+CO2↑
因此，电极过程中氯化稀土不但参与电解反应，还与碳阳极一起参与氧化镁的溶解反应。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、由于本发明以不完全脱水氯化镁和不完全脱水氯化稀土为原料进行电解，因此，避开了传统方法中脱除晶体中结构水的工艺步骤，避免了完全脱水的困难，从而在简化工艺过程的同时，大大降低了原料生产成本。
2、由于本发明所用原料为不完全脱水氯化镁，并加入不完全脱水氯化稀土做转化剂来还原水解反应生成的氧化镁，因此，氯化稀土不但作为原料参与电解反应，而且还与碳阳极参与氧化镁的溶解、转化反应，同时与传统电解镁法相比，省去最后2个结构水的脱除。
3、经EDTA滴定法测定，采用本发明方法生产的镁稀土合金中含5～60％(Wt.％)的Ce或Nd。
具体实施方式
实施例1  一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，电解原料为MgCl2·2H2O和CeCl3·3H2O，其质量比为10∶1；电解质为MgCl2-NaCl-KCl-CeCl3体系，其中MgCl2质量百分含量为20％，氯化稀土质量百分含量为5％，氯化钠与氯化钾的质量比为1∶1；阴极为钼棒、阳极为石墨，在电压为4.0V、温度为680℃的条件下进行直流电解，在阴极得到Mg-Ce合金。
经EDTA滴定法测定，Mg-Ce合金中含5.25％(Wt.％)的Ce(参见表1)。
表1：镁铈合金含量
Figure GSA00000005426800031
实施例2  一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，电解原料为MgCl2·2H2O和CeCl3·3H2O，其质量比为5∶1；电解质为MgCl2-NaCl-KCl-CeCl3体系，其中MgCl2质量百分含量为10％，氯化稀土质量百分含量为10％，氯化钠与氯化钾的质量比为3∶1；阴极为钼棒、阳极为石墨，在电压为5.5V、温度为800℃的条件下进行直流电解，在阴极得到Mg-Ce合金。
经EDTA滴定法测定，Mg-Ce合金中含32％(Wt.％)的Ce(参见表2)。
表2：镁铈合金含量
Figure GSA00000005426800041
实施例3  一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，电解原料为MgCl2·2H2O和CeCl3·3H2O，其质量比为1∶1；电解质为MgCl2-NaCl-KCl-CeCl3体系，其中MgCl2质量百分含量为15％，氯化稀土质量百分含量为15％，氯化钠与氯化钾的质量比为2∶1；阴极为钼棒、阳极为石墨，在电压为8.0V、温度为720℃的条件下进行直流电解，在阴极得到Mg-Ce合金。
经EDTA滴定法测定，Mg-Ce合金中含58％(Wt.％)的Ce(参见表3)。
表3：镁铈合金含量
Figure GSA00000005426800042
实施例4  一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，电解原料为MgCl2·2H2O和CeCl3·3H2O，其质量比为4∶1；电解质为MgCl2-NaCl-KCl-CeCl3体系，其中MgCl2质量百分含量为15％，氯化稀土质量百分含量为20％，氯化钠与氯化钾的质量比为2∶1；阴极为钼棒、阳极为石墨，在电压为4.5V、温度为740℃的条件下进行直流电解，在阴极得到Mg-Ce合金。
经EDTA滴定法测定，Mg-Ce合金中含19.66％(Wt.％)的Ce(参见表4)。
表4：镁铈合金含量
Figure GSA00000005426800043
实施例5  一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，电解原料为MgCl2·2H2O和NdCl3·3H2O，其质量比为10∶1；电解质为MgCl2-NaCl-KCl-NdCl3体系，其中MgCl2质量百分含量为10％，氯化稀土质量百分含量为5％，氯化钠与氯化钾的质量比为1∶1；阴极为钼棒、阳极为石墨，在电压为4.0V、温度为680℃的条件下进行直流电解，在阴极得到Mg-Nd合金。
经EDTA滴定法测定，Mg-Nd合金中含6.24％(Wt.％)的Nd(参见表5)。
表5：镁钕合金含量
Figure GSA00000005426800051
实施例6  一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，电解原料为MgCl2·2H2O和NdCl3·3H2O，其质量比为5∶1；电解质为MgCl2-NaCl-KCl-NdCl3体系，其中MgCl2质量百分含量为20％，氯化稀土质量百分含量为10％，氯化钠与氯化钾的质量比为3∶1；阴极为钼棒、阳极为石墨，在电压为5.0V、温度为800℃的条件下进行直流电解，在阴极得到Mg-Nd合金。
经EDTA滴定法测定，Mg-Nd合金中含35.70％(Wt.％)的Nd(参见表6)。
表6：镁钕合金含量
Figure GSA00000005426800052
实施例7  一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，电解原料为MgCl2·2H2O和NdCl3·3H2O，其质量比为1∶1；电解质为MgCl2-NaCl-KCl-NdCl3体系，其中MgCl2质量百分含量为15％，氯化稀土质量百分含量为15％，氯化钠与氯化钾的质量比为2∶1；阴极为钼棒、阳极为石墨，在电压为8.0V、温度为720℃的条件下进行直流电解，在阴极得到Mg-Nd合金。
经EDTA滴定法测定，Mg-Nd合金中含59.29％(Wt.％)的Nd(参见表7)。
表7：镁钕合金含量
实施例8  一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，电解原料为MgCl2·2H2O和NdCl3·3H2O，其质量比为4∶1；电解质为MgCl2-NaCl-KCl-NdCl3体系，其中MgCl2质量百分含量为15％，氯化稀土质量百分含量为20％，氯化钠与氯化钾的质量比为2∶1；阴极为钼棒、阳极为石墨，在电压为5.0V、温度为700℃的条件下进行直流电解，在阴极得到Mg-Nd合金。
经EDTA滴定法测定，Mg-Nd合金中含18.40％(Wt.％)的Nd(参见表8)。
表8：镁钕合金含量
Figure GSA00000005426800061

Claims (4)

1.一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，其特征在于：该方法以MgCl2·2H2O和CeCl3·3H2O或MgCl2·2H2O和NdCl3·3H2O为电解原料，以MgCl2-NaCl-KCl-CeCl3体系或MgCl2-NaCl-KCl-NdCl3体系为电解质，以钼棒为下沉阴极、石墨为阳极，在电压为4.0～8.0V、温度为680～800℃的条件下进行直流电解，在阴极得到镁稀土合金。
2.如权利要求1所述的一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，其特征在于：所述电解原料MgCl2·2H2O与CeCl3.3H2O或MgCl2·2H2O与NdCl3·3H2O的质量比均为1∶1～10∶1。
3.如权利要求1所述的一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，其特征在于：所述电解质中MgCl2质量百分含量为10～20％，氯化稀土质量百分含量为5～20％，氯化钠与氯化钾的质量比为1∶1～3∶1。
4.如权利要求1所述的一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法，其特征在于：所述镁稀土合金为Mg-Ce合金或Mg-Nd合金。
CN 201010100139 2010-01-20 2010-01-20 一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法 Pending CN101775627A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010100139 CN101775627A (zh) 2010-01-20 2010-01-20 一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010100139 CN101775627A (zh) 2010-01-20 2010-01-20 一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101775627A true CN101775627A (zh) 2010-07-14

Family

ID=42512210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010100139 Pending CN101775627A (zh) 2010-01-20 2010-01-20 一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101775627A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102268693A (zh) * 2011-07-08 2011-12-07 中国科学院长春应用化学研究所 稀土镁合金的制备方法
CN103834970A (zh) * 2014-03-05 2014-06-04 中国科学院青海盐湖研究所 熔盐电解法制备镁-锌中间合金的方法
WO2014194745A1 (zh) * 2013-06-04 2014-12-11 中国科学院过程工程研究所 利用水合氯化镁为原料电解制备镁合金的方法
CN104894603A (zh) * 2014-03-05 2015-09-09 中国科学院青海盐湖研究所 一种电解制备镁-铅合金的方法
CN107190273A (zh) * 2017-05-10 2017-09-22 东北大学 一种氯化稀土电转化制备氧化稀土的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102268693A (zh) * 2011-07-08 2011-12-07 中国科学院长春应用化学研究所 稀土镁合金的制备方法
WO2014194745A1 (zh) * 2013-06-04 2014-12-11 中国科学院过程工程研究所 利用水合氯化镁为原料电解制备镁合金的方法
CN103834970A (zh) * 2014-03-05 2014-06-04 中国科学院青海盐湖研究所 熔盐电解法制备镁-锌中间合金的方法
CN104894603A (zh) * 2014-03-05 2015-09-09 中国科学院青海盐湖研究所 一种电解制备镁-铅合金的方法
CN103834970B (zh) * 2014-03-05 2017-02-01 中国科学院青海盐湖研究所 熔盐电解法制备镁‑锌中间合金的方法
CN107190273A (zh) * 2017-05-10 2017-09-22 东北大学 一种氯化稀土电转化制备氧化稀土的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101613864B (zh) 熔盐电解法制备镁稀土合金的方法
JP5526207B2 (ja) 金属チタンの製造方法およびこの方法を用いて得られた金属チタン
WO2015035954A1 (zh) 一种含钛可溶阳极熔盐电解提取金属钛的方法
CN101949038B (zh) 一种电解法制备碳氧钛复合阳极的方法
CN101775627A (zh) 一种用水合氯化镁和氯化稀土电解制备镁稀土合金的方法
CN102925930A (zh) 一种用含钛物料生产金属钛的方法
CN101457372A (zh) 一种含钛废渣直接制备钛及钛合金的方法
CN101649471B (zh) 生产高纯金属钒的方法
CN101280437A (zh) 镁-镧镨铈中间合金的制备方法
CN101629308A (zh) 一种电脱氧制备铽铁、镝铁、铽镝铁合金的方法
CN107740143B (zh) 一种具有铁酸锂保护膜的铁基惰性阳极及其制备方法、应用
CN102978664A (zh) 一种金属钒的制备方法及由该方法得到的金属钒
CN102925929B (zh) 一种熔盐电解生产金属钛的方法
CN102650064A (zh) 用于铝电解工业的钾冰晶石及其制备方法
CN100532653C (zh) 一种熔盐电解提取钛的方法
CN103556023A (zh) 镧铈－镁中间合金及其生产方法
CN107587168A (zh) 熔盐电解制备金属钛的方法
CN102912379A (zh) 一种制备金属钛的方法
WO2014194746A1 (zh) 利用氧化镁为原料电解制备镁合金的方法
CN105441983B (zh) 一种金属铬的制备方法
WO2016192648A1 (zh) 制备金属镁的方法
CN101285143A (zh) 一种熔盐电解制备镁锂镝合金的方法
CN103451681A (zh) 一种金属钛的提取方法
CN102649577A (zh) 用于铝电解工业的钠冰晶石及其制备方法
CN104388986A (zh) 一种熔盐电解法制备铜镁合金的生产工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20100714