[发明专利]一种镁锂－铈镧合金及其熔盐电解法制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于一种熔盐电解法直接制备镁锂-铈镧合金的方法，属于熔盐电解冶金技术领域。

(二)背景技术

镁合金由于其轻质的特性受到各行各业的青睐，然而，镁合金具有强度较低、韧性较差、耐高温性差、耐蚀性差等弱点；稀土金属在黑色和有色金属冶金过程中具有净化、细化和合金化作用，在镁合金中具有一定的固溶度，同时在镁合金中加入稀土能形成晶间热稳定性良好的化合物，因此镁稀土基合金同时具备较高的强度和较好的耐高温性能。但由于镁合金中稀土化合物的存在使得合金的韧性下降。镁锂合金密度小、成型性好、可轧制薄板，最适合于谋求轻量化和高韧性的要求，但它具有强度低，难以在结构件上应用，耐腐蚀性差、成本高，元素锂易析出，致使合金不稳定等弱点，造成了目前镁锂合金研究基本处于停滞状态。因此综合利用稀土和锂在镁合金中的作用，即可扬长避短，实现高强、高韧、耐高温性能良好以及耐蚀性良好的镁合金。

传统的镁锂合金制造方法如对掺法，存在着诸如流程长，能耗高，金属损耗大，环境污染严重等一系列问题，而文献提出的在液态镁(或镁合金)阴极上电沉积锂以形成合金的方法，虽然比对掺法有了一定改进，但仍需先制备金属镁(或镁合金)，并没有从根本上解决流程长的弊端。

对掺法需要首先生产出各单一金属，然后按比例混合、熔融、搅拌、铸锭。工序多，能耗高。对掺法有其不足：

a.制备的镁锂合金不可避免地要产生金属锂和稀土的严重偏析；因为镁、锂、稀土在比重上相差悬殊，锂和稀土不能很好地分散到镁中。

b.在对掺混熔过程中，因为稀土金属的熔点比镁、锂的熔点高很多，因此必然要造成镁、锂等活泼元素的严重烧损，导致成分难以控制。

c.此法之前须经过单一镁、锂的制备以及其他金属元素的制备过程。

文献提出的液态阴极法制备合金，例如专利号为200710078627.9的专利“一种Mg-Li-Sr合金及其电解制备方法”中，公开了一种以镁合金为液态阴极，电解质中的锂和锶析出并进入镁熔体，得到Mg-Li-Sr合金，这种方法仍需先制取金属镁。另外也有关于采用熔盐电解共电沉积的方法来生产镁稀土合金的报道，例如专利申请号为200510017209.X，名称为“镁-镧镨铈中间合金的共电沉积制备方法”中记载的技术方案等。但由镁-镧镨铈中间合金制备镁锂-稀土合金仍然需要采用对掺法添加金属锂。

(三)发明内容

本发明提供一种镁锂-铈镧合金。本发明的目的还在于提供一种易于工业化的镁锂-铈镧合金的熔盐电解法制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的镁锂-铈镧合金是由重量比为：锂2.8-52.9％、铈1.9～3.1％、镧0.4-3.9％和余量的镁组成。

本发明的镁锂-铈镧合金的熔盐电解法制备方法为：LiCl和KCl分别在300℃、600℃马弗炉中干燥处理24小时，KF是由KF·2H₂O经脱水制备，脱水条件为：将KF·2H₂O置于真空干燥箱中，脱水温度为130℃以上，在电解炉内，以惰性金属电极钼(Mo)为阴极，石墨为阳极，极距为4cm，在刚玉坩锅中加入经脱水并研磨均匀的MgCl₂，LiCl，KCl，KF，各成分的质量百分比分别为5～13.7％、40.9～45％、40.9～45％、4.5～5.0％，再按MgCl₂重量的3～5％加入碳酸铈和碳酸镧构成的富铈碳酸稀土，预热阶段控制温度在750～800℃，待坩锅内物料熔融后，搅拌电解液使物料完全熔融，并保温15～20min。通人直流电电解，电解温度650～800℃，阴极电流密度为12～16A/cm²，阳极电流密度为0.5A/cm²，槽电压5.5-9.0V，经过1～2小时的电解，在熔盐电解槽于阴极附近共沉积出Mg-Li-Ce-La合金。

据文献报导，在镁合金中添加稀土具有固溶强化、沉淀强化、弥散强化和细晶强化作用。

本发明采用金属化合物为原料，让镁、锂、稀土的离子在阴极上共电沉积直接制备镁锂-铈镧合金。其目的在于提供一种易于工业化的制取镁锂-铈镧合金。

本发明的特点：