熔盐电解法制备镁合金的研究进展

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1、2010年2月第1期孙宁磊等：熔盐电解法制备镁合金的研究进展．61．熔盐电解法制备镁合金的研究进展孙宁磊，董爱国，刘金山，王魁挺，陆业大(中国恩菲工程技术有限公司，北京100038)『}商要]镁合金具有许多优异的性能，因而被人们广泛关注，成为具有应用潜力的合金材料。本文详细评述了目前熔盐电解法制备镁合金的情况，并分析了其相对于传统生产方法的优势。[关键词]电解；镁合金；熔盐[中图分类号]TF822【文献标识码】B[文章编号]1672—6103(2010)01—0061—04有以下不足之处：U日IJ舌镁合金具有许多优异的性能，如密度低，机械(1

2、)生产合金之前，各种合金元素必须经过各自的冶金过程来获得，其中包含了各种合金元素冶性能及化学性质优良，可回收利用，被人们称为“绿色合金”。镁合金被广泛应用于各种领域如汽车、电金过程的问题和不足。以镁为例，我国目前主要采子、航空、军事工业等，且其用量有大幅增加的趋势用皮江法热法炼镁技术生产镁。由于皮江法炉体[11小，建造容易，投资少，可以不使用电能，技术难度。目前我国已初步形成镁合金高新技术产业，“镁及镁合金关键技术开发与应用”被列为我国十一五小，国家对环境和资源的限制少，因此，皮江法得到了很大的发展。2000年全国热法炼镁的产量达到国家科技计

3、划重点项目。镁合金作为结构合金最大的用途是铸件，其中2O万t，从那时起，我国成为世界产镁大国。但是，我国皮江法技术在某些方面还存在很多问题。例如，90％以上是压铸件。而限制镁合金应用的主要问题皮江法外加热的热源基本上使用固体燃料产生热是镁合金在熔炼和加工过程中极易氧化燃烧，使得镁合金的生产难度较大，工业上广泛采用含有SF量，使用固体燃料对热法炼镁来说不仅热效率低，造成燃料资源和能源的巨大浪费，而且排放过多的的气体对熔炼过程中熔融的镁合金进行保护，然而含有SF气体的温室效应给环境造成了巨大的威胁燃烧气体，造成很大的环境污染。可以说，皮江法生产镁

4、是以牺牲能源和环境为代价的。而且，镁合金。整个生产体系庞大，生产流程长，能耗高，成本高。熔盐电解法制备镁合金是在氯化物或氟化物(2)由于金属镁的高温氧化动力学曲线呈直熔盐体系中，加直流电在阴极沉积合金或合金元素，最终得到镁合金的方法。这种方法规避了熔炼线型，也就是说，镁在高温时不能形成致密的氧化膜隔绝金属与氧的反应，所以熔炼过程必须采取很法带来的各种问题。本文对目前熔盐电解法的研究工作进行了详细总结，分析了其相对于传统生产方好的保护措施，而含有SF的保护气体给环境造成法的优势。巨大的威胁。尽管各国研究者一直在努力寻找一种更合适的保护气体，但目

5、前尚未有更好的结果，SF61熔炼法生产镁合金仍在继续大量使用。传统镁合金的生产方法是合金熔炼法，通过将因此，这种方法流程长，金属损耗率高，劳动环精炼后的金属镁和其他金属通过合金化熔炼制得境差，并且其熔炼保护气体带来一系列的环保问题。镁合金。这种方法是合金生产中最常用的方法，但人们一直在探索更为经济环保的生产镁合金的方法。作者简介]孙宁磊(198O一)，男，河北宣化人，博士，研究方向：有色2熔盐电解法制备镁合金金属冶金。熔盐电解法制备镁合金是在氯化物或氟化物收稿日期j2009一l2一l4·62·中固有色冶金B卷研究开发篇·试验研究熔盐体系中，加

6、直流电在阴极沉积合金或合金元最终得到了含镁12～14％的合金。研究发现，随着电素，最终得到镁合金的方法。熔盐电解法制备合金解时间的延长，电流效率呈走低趋势。同样，东北大可以分为两种，一种为使用固态或液态的金属或合学ShaohuaYang等人在MgF2一BaF2一LiF体系中以金作为阴极，其他合金元素在其上沉积，并扩散合MgO为原料进行电解，最终得到含镁18．6％的合金，金化，得到所需组分的合金；另一种为多种合金元电流效率可以维持在80％以上，研究还发现，KC1对素离子在阴极发生共沉积并合金化。以下按镁合金熔体物理化学性质有改善作用。薛文林等在

7、类似体种类对目前熔盐电解法研究工作进行总结。系中进行合金制备实验，得到了与上述相似的结果。2．1Mg-A!系以上所有方法都是以液态金属铝作为阴极，通代表性的工作为RamSharma提出的一种方案，过电解使镁沉积并扩散合金化，因此可以称作电解即向电解液中添加液态铝为初始阴极，电解MgO或扩散法。如果铝也以离子形式加人熔体，严格控制部分脱水的MgC1，使镁在铝阴极上沉积，获得Mg—电解条件，则可以使得镁和铝在阴极上共同沉积。A1合金圈。其电解槽示意图如图1，采用石墨阳极，北京科技大学SunNL等人[8-91在含有MgC12、预先向电解槽中加入一定

8、量的金属铝作为初始阴A1C13或ZnC12的LiC1一NaC1熔融盐体系中，对Mg2+、极。通过对密度的计算可以知道，电解质组成为Aln和Znz离子的电化学行为及其