[发明专利]一种近室温共沉积镁钕母合金的方法

说明书

本发明属于有色金属合金低温提取领域，特别涉及一种近室温共沉积镁钕母合金的方法。一种近室温共沉积镁钕母合金的方法，所述方法为电解法，所述电解法所用电解质由氯化钕、氯化镁、氯化锂和类离子液体组成，其中类离子液体占电解质总质量的95～97％，氯化钕和氯化镁占电解质总质量的2％～4％，氯化锂占电解质总质量的1％，其中，氯化钕和氯化镁的摩尔比为1:1。本发明的近室温电沉积金属镁钕合金工艺，操作简单，成本低廉，可用于功能材料研制以及表面工程。为低成本的镁钕提取提供技术储备和理论支持。

技术领域

本发明属于有色金属合金低温提取领域，特别涉及一种近室温共沉积镁钕母合金的方法。

背景技术

稀土金属具有极高的化学活性，由于稀土元素较为活泼，可与许多元素形成稳定的高熔点金属间化合物，呈网状或骨架状分布于晶界和枝晶间，具有除杂和变质改性双重作用。在镁或镁合金中添加少量稀土元素钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。目前制备稀土镁合金的生产方法大致概括有以下两种：

(1)直接熔合法：是将稀土钕或混合稀土金属按一定比例加入到高温镁液中，制得中间合金。其特点是操作方便，合金成分含量稳定。缺点就是容易引起合金成分偏析，造成局部成分过浓、分散不均匀等缺陷。

(2)熔盐电解法：在电解炉内，以氯化钾、氯化镁和稀土氯化物作为电解质，从稀土和镁的氯化物中电解制得镁稀土中间合金。在氟化物熔盐电解质体系中，加入稀土氧化物和氧化镁(MgO)的混合物，通过电解制得镁稀土中间合金。其优点是可以制得较高含量镁稀土的中间合金，但是在电解过程需要消耗大量能源，设备腐蚀严重，环境差，除此之外，合金成分难以控制，波动范围较大。

以上两种方法都需要消耗大量能源，对设备要求较高。若能在室温或近室温条件下电沉积制备稀土及其合金，不仅操作简单，而且成本低。由于稀土金属和镁的活泼性，使得其在水溶液中难以电化学沉积。使用有机溶液体系易燃，一般有毒，并且电导率较低，可溶解的活泼金属原料一般为有机金属，而对它们的无机盐溶解能力较差。离子液体作为一种低温熔融盐，是在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，被广泛应用于化学研究的各个领域中例如氢化反应、傅-克反应、不对称催化、分离提纯以及电化学研究。与传统有机电解液系统相比离子液体具有导电性好、难挥发、不燃烧、特殊溶解和催化作用、电化学稳定电位窗口相对较宽等特点。但常规离子液体是很难进行电沉积稀土应用的，大部分离子液体电化学窗口很难满足活泼金属镁和稀土元素的还原，因此离子液体在稀土金属沉积电位之前就分解变质了且难以恢复。

另外常规离子液体的合成工艺复杂，交换反应不彻底，存在竞争反应和副产物，且所得产物需多步纯化和分离，这显著增加了离子液体的生产成本和对环境污染的可能性，降低了离子液体的绿色特征。最后制得的产品水含量无法保证，这严重影响了离子液体电沉积制备活泼金属合金。

发明内容

针对上述现有的问题，本发明提供一种利用类离子液体(含中性配体室温熔融盐)低温电解氯化钕和氯化镁制取镁钕母合金的方法。该类离子液体在保留了以上离子液体的优点之外，还拥有电导率高、粘度小、空气中稳定对水不敏感、价格低廉、制备简单的特点。

本发明以氯化钕和氯化镁为原料，将其溶解于类离子液体中电沉积制备镁钕母合金的短流程方法，在高效共沉积镁钕母合金的同时，降低能耗和生产成本

一种近室温共沉积镁钕母合金的方法，所述方法为电解法，

所述电解法所用电解质由氯化钕、氯化镁、氯化锂和类离子液体组成，其中类离子液体占电解质总质量的95～97％，氯化钕和氯化镁占电解质总质量的2％～4％，氯化锂占电解质总质量的1％，其中，氯化钕和氯化镁的摩尔比为1:1，

其中，所述类离子液体由阳离子部和阴离子部组成，

所述阳离子部具有下述通式：[AlCl₂·nBase]⁺，