[发明专利]一种氧化物熔盐电解制备镝铁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化物熔盐电解制备镝铁合金的方法，属于稀土冶金领域。

技术背景

被誉为磁王的第三代稀土永磁“钕铁硼”磁体的制造中，需要大量使用稀土金属镨、钕、镝、铽等。为了降低生产成本，用生产成本低、熔点低的镨钕合金、镝铁合金代替稀土金属镨、钕、镝，成为大多数“钕铁硼”企业的主要做法。镨钕合金、镝铁合金也已成为稀土金属生产企业的主导产品。

目前镝铁合金的生产方法，主要采用熔盐电解法和熔炼对渗法共同完成，其中镝金属采用氧化物熔盐电解法制取，即用氧化镝在氟化镝熔盐中电解制得。铁采用熔炼对渗法制取，即用电工纯铁制作电解阴极，当阴极上得到电解的金属镝时，纯铁和金属镝就熔渗成镝铁合金。铁阴极电流密度为7A-9A/cm²。铁阴极本身不参与电解反应，只是不断消耗自身。

中国专利CN1827860公开了一种熔盐电解法生产镝铁合金工艺及设备，提出在高温下条件下，氧化镝熔解于氟化物熔体中，熔解的氧化镝随即发生电离，在直流电场的作用下，Dy³⁺在铁阴极表面析出，还原成Dy，Dy与Fe合金化形成Dy-Fe，此法与上述镝铁合金生产方法是一致的，这种工艺与热还原法和中间合金法生产出的金属镝再用熔炼对渗法生产出镝铁合金的方法相比较，具有投资少、生产成本低、生产工艺简单、工艺流程短，可连续规模化生产的诸多优点。但同时也存在以下缺陷：合金中镝、铁配分波动大，难控制，配分误差高达3%-5%，影响了产品的一致性。镝的电解过程中造渣严重，影响生产成本的进一步下降。并且无法在10000A等大型电解炉中生产，产品一致性极差。而且由于铁阴极属自耗式、生产中阴极更换频繁，造成员工劳动强度加大。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种氧化物熔盐电解制备镝铁合金的方法。该方法的氧化镝（Dy₂O₃）、氧化铁（Fe₂O₃）经电解共同在钨阴极上析出，合金化而生产出镝铁合金。改变了传统镝铁合金生产中，铁通过消耗铁阴极与镝对渗产生镝铁合金的方法。而且镝、铁配分可控，造渣微量，并可在10000A等大型电解槽中生产。

本发明的技术方案是：本发明在氟化物熔盐电解质体系中，加入Dy₂O₃和Fe₂O₃的混合氧化物，电解制取镝铁合金。其中氟化物熔盐电解质体系采用DyF₃、FeF₃、LiF、MgF₂四元系，其组成的重量百分比为DyF₃：FeF₃：LiF：MgF₂=60-80：5-15：15-25：1.5-2.5。在氟化镝（DyF₃）四元素熔盐电解质体系中加入1.5%-2.5%低比例的氟化镁（MgF₂），可增加熔盐与镝铁合金液两相间的界面张力。使合金液与熔盐容易分层，降低产品杂质含量。同时可使电解槽底部结渣明显减少，使熔盐粘度下降流动性好，同时提高熔盐导电性。

Mg²⁺的理论电极电位较Dy²⁺的电极电位要正，但在四元系熔盐体系中，氟化镝浓度远高于氟化镁的浓度，在浓差极化作用下使Dy²⁺的电极电位向正方向移动，因此在电解过程中Dy²⁺的实际电位远正于Mg²⁺。所以在四元系熔盐体系中，当Mg²⁺小于4%时，镁不会在阴极上析出。

本发明采用氧化镝(Dy₂O₃)和氧化铁(Fe₂O₃)的混合物为电解原料，进行电解生产。其混合物的重量百分比为：Dy₂O₃： Fe₂O₃=60-80：40-20。混合原料中氧化镝(Dy₂O₃)和氧化铁(Fe₂O₃)的混合物比例可根据合金中镝、铁配分要求随意调控，但氧化镝含量不能低于60%。