專利名稱：一種電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法
技術領域：
本發明涉及鎂合金材料制備技術領域，具體涉及一種電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法。
背景技術：
鎂合金作為目前最輕的工程金屬材料，在汽車、電子、航空等領域應用廣泛，是替代鋁合金、鋼鐵和工程塑料的重要選材。Mg-Sr系列鎂合金具有優良的高溫蠕變抗性和熱裂抗性，是一種重要的耐熱鎂合金，在內燃機零部件制造等方面有十分重要和廣闊的應用。
現有的Mg-Sr合金制備技術為對摻熔煉法。該方法需分別制備金屬Mg、金屬Sr或Sr中間合金，工序多、流程長，重熔次數多，不但能源消耗大、元素燒損大、生產效率低，而且，中間合金的不良組織遺傳將導致鎂合金性能低下，因此，技術經濟性較差。
現有研究表明，堿金屬、堿土金屬、稀土等均可通過電解還原制取；采用電解還原制備Al-Ti、Al-Sr、Al-Ti-B、Al-Li、Al-RE、Mg-Y、Mg-Mn等重熔用合金錠。電解還原技術在提高合金性能、降低資源、能源耗費等方面顯現出了獨特優越性。
發明內容
本發明目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法。該方法流程短，能源消耗低，元素燒損小。
本發明的主要內容包括一種電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法，其特征是該方法按照以下順序步驟進行(1)在電解槽中熔化鎂或金屬鎂及其合金元素，獲得液態鎂；(2)配制電解質，原材料包括鍶化合物和鹵化物，其中，鍶化合物中鍶元素的質量為液態鎂質量的0.045-45％，鹵化物重量為鍶化合物重量的(0.25-22)倍，將所有原材料充分脫水并混合均勻；(3)將配制好的電解質加入液態鎂的頂部或底部，加熱熔化成為電解質熔鹽；(4)將液態鎂和電解質熔鹽的溫度調整為680-960℃，將直流電解電源的陰極導入液態鎂，陽極導入電解質熔鹽，將電解電壓調整為3.5-6.5V，通電電解，得到液態含鍶鎂合金；(5)冷凝液態含鍶鎂合金，得到固態含鍶鎂合金。
其中所述的鍶化合物是SrCl2、SrCO3、SrF2、SrO中的一種或幾種的混合物；所述的鹵化物是LiCl、CaCl2、BaCl2、LiF、MgF2、CaF2中的一種或幾種的混合物；所述的金屬鎂及其合金元素中的合金元素為Al、Mn、Zn、RE、Zr中的一種或幾種。
本發明采用的電解裝置為常規熔鹽電解裝置。用本方法制備的含鍶鎂合金中鍶的質量百分比為0.01％-25％。
該方法的有益效果體現在通過電解，實現鍶化合物的還原，持續獲得新生態的Sr并將其輸入Mg熔體，直接獲得含鍶鎂合金。無需使用高純金屬鍶和已制備的鎂合金，相對于現有對摻熔煉法，工藝流程大幅度縮短，資源及能源利用率可提高10％以上；且減少燒損，產品性能及其穩定性提高，是一種技術經濟性優良的短流程制備Mg-Sr合金的新方法。同時，利用本發明提出的技術方案，通過調整電解質配方及電解工藝參數，向液態金屬中添加其他有益合金元素。
具體實施例方式
以下結合實施例，進一步說明本發明的實施方式。
實施例1工藝過程(1)取金屬鎂1.88Kg，加入電解槽，加熱熔化，加入金屬Zn 0.11Kg，金屬Zr 0.012Kg，熔化并將溫度調整為680℃，得到液態鎂；(2)取充分脫水后的SrCl20.55Kg、CaCl20.30Kg和LiCl 0.30Kg，混合均勻，得到電解用電解質；(3)將配制好的電解質加入液態鎂的頂部，加熱熔化成為電解質熔鹽；(4)將直流電解電源的陰極導入液態鎂，陽極導入電解質熔鹽，通電電解，電解溫度為680℃，電壓為4.5V，通電電解，得到液態含鍶鎂合金；(5)冷凝液態含鍶鎂合金，得到固態含鍶鎂合金。
實施效果獲得Mg-10％Sr-5.5％Zn-4％Ca-2％Li-0.6％Zr鎂合金2.32Kg，其Sr含量為10.0％。
實施例2工藝過程(1)取金屬鎂2.0Kg，加入電解槽，加熱熔化并將溫度調整為850℃，得到液態鎂；(2)取充分脫水后的SrCl21.5Kg、BaCl20.4Kg和SrF20.1Kg，混合均勻，得到電解用電解質；(3)將配制好的電解質加入液態鎂的底部，加熱熔化成為電解質熔鹽；(4)將直流電解電源的陰極導入液態鎂，陽極導入電解質熔鹽，通電電解，電解溫度為850℃，電壓為4.0V，通電電解，得到液態含鍶鎂合金；(5)冷凝液態含鍶鎂合金，得到固態含鍶鎂合金。
實施效果獲得Mg-Sr合金2.7Kg，其Sr含量為25.0％。
實施例3工藝過程(1)取金屬鎂1.83Kg，加入電解槽，加熱熔化，加入金屬Al 0.16Kg，金屬Zn 0.01Kg，金屬Mn 0.006Kg。熔化后并將將溫度調整為960℃，得到液態鎂；(2)取充分脫水后的SrF20.2Kg、CaF20.2Kg和MgF21.0Kg，混合均勻，得到電解用電解質；(3)將配制好的電解質加入液態鎂的底部，加熱熔化成為電解質熔鹽；(4)將直流電解電源的陰極導入液態鎂，陽極導入電解質熔鹽，通電電解，電解溫度為960℃，電壓為6.5V，通電電解，得到液態含鍶鎂合金；(5)冷凝液態含鍶鎂合金，得到固態含鍶鎂合金。
實施效果獲得Mg-8％Al-3％Ca-2.5％Sr-0.5％Zn-0.3％Mn鎂合金2.38Kg，其Sr含量為2.5％。
實施例4工藝過程(1)取金屬鎂46.55Kg，加入電解槽，加熱熔化，加入金Al 2Kg、金屬RE 1.25Kg、金屬Mn 0.15Kg、金屬Zn 0.05Kg，熔化后并將將溫度調整為960℃，得到液態鎂；(2)取充分脫水后的SrO 0.01Kg、SrCO30.04Kg、LiF 0.1Kg和MgF21.0Kg，混合均勻，得到電解用電解質；(3)將配制好的電解質加入液態鎂的底部，加熱熔化成為電解質熔鹽；(4)將直流電解電源的陰極導入液態鎂，陽極導入電解質熔鹽，通電電解，電解溫度為960℃，電壓為3.5V，通電電解，得到液態含鍶鎂合金；(5)冷凝液態含鍶鎂合金，得到固態含鍶鎂合金。
實施效果獲得Mg-4％Al-2.5％RE-0.3％Mn-0.1％Zn-0.01％Sr鎂合金48.51Kg，其Sr含量為0.01％。
權利要求
1.一種電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法，其特征是該方法按照以下順序步驟進行(1)在電解槽中熔化金屬鎂或金屬鎂及其合金元素，獲得液態鎂；(2)配制電解質，原材料包括鍶化合物和鹵化物，其中，鍶化合物中鍶元素的質量為液態鎂質量的0.045-45％，鹵化物重量為鍶化合物重量的(0.25-22)倍，將所有原材料充分脫水并混合均勻；(3)將配制好的電解質加入液態鎂的頂部或底部，加熱熔化成為電解質熔鹽；(4)將液態鎂和電解質熔鹽的溫度控制為680-960℃，將直流電解電源的陰極導入液態鎂，陽極導入電解質熔鹽，將電解電壓調整為3.5-6.5V，通電電解，得到液態含鍶鎂合金；(5)冷凝液態含鍶鎂合金，得到固態含鍶鎂合金。
2.按照權利要求1所述的電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法，其特征在于所述的鍶化合物是SrCl2、SrCO3、SrF2、SrO中的一種或幾種的混合物。
3.按照權利要求1所述的電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法，其特征在于所述的鹵化物是LiCl、CaCl2、BaCl2、LiF、MgF2、CaF2中的一種或幾種的混合物。
4.按照權利要求1所述的電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法，其特征在于所述的金屬鎂及其合金元素中的合金元素為Al、Mn、Zn、RE、Zr中的一種或幾種。
5.按照權利要求1所述的電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法，其特征在于制備的含鍶鎂合金中鍶的質量百分比為0.01％-25％。
全文摘要
一種電解鍶化合物制備含鍶鎂合金的方法，屬于鎂合金材料制備技術領域。其特征是采用電解法將鍶從鍶化合物中電解析出形成合金，步驟為在電解槽中熔化鎂或金屬鎂及其合金元素，獲得液態鎂；配制電解質并將其加入液態鎂的頂部或底部，加熱熔化成為電解質熔鹽；控制電解槽內的溫度為680－960℃，將直流電解電源的陰極導入液態鎂，陽極導入電解質熔鹽，將電解電壓調整為3.5－6.5V，通電電解，得到含鍶鎂合金。本發明無需使用高純金屬鍶，工藝流程比對摻法大幅縮短；且減少了燒損，產品性能及其穩定性提高。
文檔編號C25C3/36GK101086077SQ200710078629
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月15日 優先權日2007年6月15日
發明者謝衛東, 劉年春, 彭曉東 申請人:重慶大學