[发明专利]氯化物电解共析法制取铈镁合金

说明书

本发明涉及一种铈镁合金的制取，特别适合于氯化物电解共析法制取铈镁合金，属于稀土火法冶金技术领域。

铈镁合金用途极其广泛。在高炉铁水中加入铈镁合金，可改变铸铁的机械性能，并使加工性能显著提高。在钢或有色金属中加入铈镁合金，可改变钢或有色金属中夹杂物形态，细化晶粒，改善其物理性能。

过去，铈镁合金的生产方法有两种：

1.熔配法：在金属熔化状态下，把金属铈和金属镁按一定比例配制而成。该方法金属烧损大，劳动环境差，合金组分偏析严重。

2.熔融盐液态阴极电解法：把金属镁锭置于电解槽中，熔化后电解过程析出的金属铈进入镁中形成铈镁合金。该方法使用的原料为价格较贵的金属镁，生产成本高，且合金成分难以控制，存在有偏析现象。

本发明的目的是克服上述现有技术的不足之处，提供一种采用氯化铈和廉价的氯化镁，在氯化物熔融盐条件下电解，使金属铈和金属镁在阴极上共同析出而制备铈镁合金的新工艺。

本发明是这样实现的：将结晶氯化铈在减压下脱水制成CeCl₃·H₂O，和氯化钾按重量比1∶1.0～1.2配料，置于石墨坩埚中(坩埚本身为电解槽阳极)，外部用硅碳棒加热至820～860℃，待电解质熔化，放下钼棒阳极，接通直流电。利用自动给料装置，严格控制每小时CeCl₃·H₂O和MgCl₂的加入量，连续进行电解。在840℃下CeCl₃的分解电压为2.97伏，MgCl₂的分解电压为2.72伏。基于二者分解电压相近，电解过程中，铈与镁在阴极上共同析出。由于Ce-Mg合金比重大于熔融电解质比重，液态的Ce-Mg合金落入瓷皿接受器中，定时取出即得铈镁合金。依据加入的CeCl₃和MgCl₂的比例不同，即可制得含镁5～15％(或任何组分)的铈镁合金。    

下面结合附图给出本发明的实施例：

将氯化铈和氯化钾按重量比1∶1.0～1.2，配制成电解质[5]，置于石墨坩埚电解槽(阳极)[4]中，用硅碳棒加热元件[6]加热至820～860℃，待电解质[5]熔化后，放下钼棒阳极[2]，接通直流电源[3]，利用自动给料装置[1]，严格控制每小时CeCl₃和MgCl₂的加入量，连续进行电解，Ce和Mg在阴极[2]上共同析出，随即落入瓷皿接受器[7]中，定时取接受器中的Ce-Mg合金[8]。

实例1，本发明典型操作数据为：

直流电流                200A

电解横电压              10～12V

电解质温度              820～860℃

阴极电流密度            5A/cm²

阳极电流密度            0.4A/cm²

电流效率                77％

电解质组成              CeCl₃/KCl＝1∶1.0～1.2

在上述操作条件下，利用自动给料装置，控制每小时加入CeCl₃·H₂O523克，MgCl₂56克，连续电解3小时后，取出铈镁合金，分析结果列于表1。铈镁合金中镁含量5.03％，铈含量95.20％。

实例2，操作条件同实例1，控制每小时加入CeCl₃·HO 512克，MgCl₂ 78克，连续电解3小时后，取出铈镁合金，分析结果列于表2。合金中镁6.98％，铈93.62％。

实例3，操作条件同实例1、2，控制每小时加入CeCl₃·HO496克，MgCl₂ 111克，连续电解3小时后，取出铈镁合金，分析结果列于表3。合金中镁10.40％，铈89.52％。

实例4，操作条件同前，控制每小时加入CeCl₃·HO468克，MgCl₂166克，连续电解3小时后，取出铈镁合金，分析结果列于表4。合金中镁15.93％，铈85.73％。

本发明与现有技术相比，其优点是工艺简单，操作方便，金属回收率高，合金成分易于控制，组分均匀。由于本发明采用廉价的氯化镁为原料，生产成本低，适宜于乡镇企业和中小工厂生产。