[发明专利]一种电解还原氧化锰制备Mg－Mn合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金材料制备技术领域，具体说是涉及一种电解还原氧化锰制备Mg-Mn合金的方法。

背景技术

Mg-Mn合金作为重要的工业产业原料，应用范围很广。除了在炼铁和炼钢过程中用作脱氧剂、脱硫剂和合金添加剂外，Mg-Mn合金作为一种变形合金，可制造航空零件以及汽油和润滑油系统的耐蚀零件，也可加工成板材构件、挡板、燃油箱焊接件、模锻件。随着全球镁合金产业的大发展，Mg-Mn合金受到高度重视且应用面和应用量呈快速增长态势。

目前，国内外生产Mg-Mn合金的方法为对掺法，该方法需单独制备金属Mn，再将其加入到熔化的镁或镁合金中得到Mg-Mn合金。制备金属Mn时，通常采用“锰矿-浸取-精制-溶液电解”的湿法工艺，该工艺最大问题是制造流程冗长，“三废”(废渣、废水、废气)产生量大，处置难度高，环境污染严重。在金属Mg与金属Mn的对掺过程中，需重熔金属，能量消耗量大，而且，金属Mn中的不良组织可能遗传到Mg-Mn合金中，影响Mg-Mn合金性能。因此，对掺法制备Mg-Mn合金的技术经济性较差。

发明内容

本发明的目的是：针对对掺熔炼法制备Mg-Mn合金技术中存在的问题和不足，提供一种电解还原氧化锰制备Mg-Mn合金的方法。

本发明的主要内容包括：

一种电解还原氧化锰制备Mg-Mn合金的方法，其特征是该方法按照以下顺序步骤进行：

(1)在电解槽中熔化金属Mg或金属Mg及其合金元素，获得镁熔体；

(2)配制电解质，原材料包括锰化合物和卤化物，其中，锰化合物中锰元素的质量为金属镁熔体质量的0.2-10％，卤化物重量为锰化合物重量的0.5-5倍，将所有原材料充分脱水并混合均匀；

(3)将配制的电解质加入镁熔体，加热熔化成为电解质熔盐；

(4)将镁熔体和电解质的温度调整为700-800℃，将直流电解电源的阴极导入镁熔体，阳极导入电解质，将电解电压调整为1.7-2.7V，通电电解，获得Mg-Mn合金熔体；

(5)冷凝Mg-Mn合金熔体，得到固态Mg-Mn合金。

本发明中的氧化锰用高温下产生氧化锰的锰矿或锰化合物代替；电解质中卤化物是Li、Mg、Ca、Ba的卤化物的一种或几种的混合物；金属Mg及其合金元素中的合金元素是：Al、Zn中的一种或两种。

本发明采用的电解装置为常规熔盐电解装置。用本发明制备的Mg-Mn合金中Mn的质量百分比为：0.15-6％。

本发明的电解还原氧化锰制备Mg-Mn合金的制备新方法，不需要使用传统的硫酸浸取锰矿生成硫酸锰溶液电解制得金属锰，相对于现有对掺熔炼技术，制造流程大幅缩短，资源及能源利用率、产品品质及其稳定性均显著提升，制造成本显著降低，技术经济效益显著改善。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

实施过程：

(1)取金属Mg2.0kg，加入电解槽，加热熔化并将温度调整为700℃，得到镁熔体；

(2)配制电解质0.26kg，其中：氧化锰(含Mn51％)0.13Kg、CaCl₂：0.08kg、MgCl₂：0.05kg，将这些材料充分脱水并粉碎为粒度小于0.075mm的粉状，混合均匀；

(3)将配制好的电解质加入镁熔体，加热熔化成为电解质熔盐；

(4)将直流电解电源的阴极导入镁熔体，阳极导入电解质，通电电解。电解温度为700℃，电解电压为1.7V，监测Mg熔体中的Mn含量，达到预定值后，停止电解，获得Mg-Mn熔体；

(5)冷凝Mg-Mn合金熔体，得到固态Mg-Mn合金。

实施效果：获得Mg-Mn合金2Kg，其Mn含量为2.5wt％。

实施例2：

实施过程：

(1)取金属Mg1.99Kg，加入电解槽中，加热熔化，加入金属Zn0.01Kg，熔化并将温度调整为750℃，得到镁熔体；

(2)配制电解质0.12kg，其中：软锰矿(含Mn30％)0.02Kg、CaF₂：0.06kg、BaCl₂：0.04kg，将所有材料充分脱水并粉碎为粒度小于0.075mm的粉状，混合均匀；

(3)将配制好的电解质加入镁熔体，加热熔化成为电解质熔盐；