專利名稱：一種電解MgCl的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解MgCl2和MnO制備Mg-Mn合金的方法，具體屬于鎂合金產(chǎn)品制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
錳是冶金工業(yè)中不可或缺的原料，主要作為合金元素和脫氧劑等。
鎂合金因結(jié)構(gòu)輕，高比強(qiáng)度，強(qiáng)電磁屏蔽能力，環(huán)保等諸多優(yōu)良性能備受全人類的青睞，成為新世紀(jì)最具吸引力的材料之一。然而耐蝕性差成為制約鎂合金現(xiàn)階段大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的主要瓶頸，通過添加合金元素Mn可有效提高鎂合金的抗腐蝕性能。
目前向鎂合金中添加Mn元素制備Mg-Mn合金或Mg-Mn中間合金的主要方法分為金屬M(fèi)n直接加入和以Mn的化合物加入兩種。
金屬M(fèi)n直接加入法制備Mg-Mn合金是將電解錳直接加至800℃左右的高溫鎂熔體中，冷卻后形成一定錳含量的Mg-Mn合金。該法使用市場(chǎng)價(jià)格較高的電解錳，且電解錳的熔點(diǎn)很高(約1244℃)，在800℃左右加入到鎂熔體中不會(huì)熔化，只是在與鎂熔體液體的接觸表面上擴(kuò)散溶解，由于固-液接觸面積有限，故此法制成的Mg-Mn合金中只有很少一部分與鎂形成固溶體，大部分錳與鎂成機(jī)械混合狀態(tài)。此外錳在鎂中的溶解度很小，且錳和鎂的比重相差較大，此法獲得的Mg-Mn合金中易錳偏析，大幅度降低了鎂合金的耐蝕性能。
制備Mg-Mn合金的化合物加入法是將錳的化合物(主要為MnCl2)作為原料按一定比例加入到800℃左右的鎂熔體中，經(jīng)攪拌鑄成Mg-Mn中間合金錠。該法在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量Cl2，易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，不宜操作，且生產(chǎn)的Mg-Mn合金錠中氯元素超標(biāo)且夾雜著大量的熔劑和熔渣，需通過二次精煉才能獲得符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Mg-Mn中間合金，二次精煉需要額外的設(shè)備和大量的熱能，生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)適用性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有Mg-Mn合金熔煉和制備技術(shù)的不足，提供一種能降低能耗和制造成本的電解MgCl2和MnO制備錳含量可控的成分均勻的Mg-Mn合金的新方法。
該發(fā)明的主要內(nèi)容包括一種電解MgCl2和MnO制備Mg-Mn合金的方法，其特征是采用熔融鹽電解和C+MnO復(fù)合陽極將鎂和錳從鎂和錳的化合物中電解共同析出，得到Mg-Mn合金，工藝步驟為1)配制電解質(zhì)，原材料包括MgCl2和MX，其中，MgCl2質(zhì)量為原材料總質(zhì)量的3-50％，將所有原材料充分脫水并混合均勻；2)制備C+MnO復(fù)合陽極，將炭黑等碳素材料與MnO及瀝青粘結(jié)劑研磨至顆粒直徑小于0.1mm，混合均勻，壓實(shí)成塊后焙燒而成，其中，MnO的質(zhì)量為電解質(zhì)中MgCl2質(zhì)量的0.033-1.8％；3)將配制好的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱熔化成為電解質(zhì)熔鹽，將C+MnO復(fù)合陽極和鋼板陰極分別導(dǎo)入熔鹽，通直流電電解，電解溫度700-800℃，電解電壓2.7-4.6V，電解過程攪拌電解質(zhì)；4)電解完成后撇去熔渣，迅速將合金液澆入模具中急冷，獲得Mg-Mn合金。
本發(fā)明中，采用的電解裝置為常規(guī)熔鹽電解裝置；電解質(zhì)MX中M為堿金屬或除鎂以外的其他堿土金屬，X為Cl或F，要求其熔點(diǎn)低于700℃；MnO可用高溫下產(chǎn)生MnO的錳礦或錳的化合物部分或全部代替；制成的Mg-Mn合金中Mn含量為0.1-5％wt，其余為Mg和0.05-1％wt雜質(zhì)。
本發(fā)明采用熔鹽電解和復(fù)合陽極法將鎂和錳從鎂和錳的化合物中電解共同析出，得到Mg-Mn合金。該方法與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以MnO或其前驅(qū)體原料，通過電解還原，直接獲取滿足腐蝕環(huán)境下需求的Mg-Mn合金，工藝流程短，制造成本低。本發(fā)明材料利用率可提高至60％以上，經(jīng)濟(jì)性好；可實(shí)現(xiàn)Mn含量為0.1-5％wt的Mg-Mn合金的高效率、低成本、大批量生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將炭黑，MnO和瀝青粘結(jié)劑按照質(zhì)量比1∶10∶7配制15g，研磨至顆粒直徑小于0.1mm，混合均勻，壓實(shí)成球塊后焙燒而制得C+MnO復(fù)合陽極；將質(zhì)量比為MgCl2∶CaCl2＝95∶111的電解質(zhì)1.66Kg加入到電解槽中通電加熱至熔融狀態(tài)，成為熔鹽；將鋼板陰極和C+MnO復(fù)合陽極分別導(dǎo)入熔鹽；通直流電電解，電解溫度700℃，電解電壓2.7V，電解過程攪拌電解質(zhì)；電解完成后撇去熔渣，迅速將合金液澆入模具中急冷，獲得Mg-Mn合金。
電解所得的Mg-Mn合金化學(xué)成分為Mn2.5％wt，其余為Mg和0.8％wt的雜質(zhì)。
實(shí)施例2將炭黑，MnO2和瀝青粘結(jié)劑按照質(zhì)量比5∶1∶4配制6.5g，研磨至顆粒直徑小于0.1mm，混合均勻，壓實(shí)成球塊后焙燒而制得C+MnO復(fù)合陽極；將質(zhì)量比為MgCl2∶CaF2∶NaF＝50∶33∶17的電解質(zhì)3.3Kg加入到電解槽中通電加熱至熔融狀態(tài)，成為熔鹽；將鋼板陰極和制備待用的C+MnO復(fù)合陽極分別導(dǎo)入熔鹽；通直流電電解，電解溫度800℃，電解電壓4.6V，電解過程攪拌電解質(zhì)；電解完成后撇去熔渣，迅速將合金液澆入模具中急冷，獲得Mg-Mn合金。
電解所得的Mg-Mn合金化學(xué)成分為Mn0.1％wt，其余為Mg和0.9％wt的雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種電解MgCl2和MnO制備Mg-Mn合金的方法，其特征是采用熔融鹽電解和C+MnO復(fù)合陽極將鎂和錳從鎂和錳的化合物中電解共同析出，得到Mg-Mn合金，該方法包括以下順序步驟(1)配制電解質(zhì)，原材料包括MgCl2和MX，其中，MgCl2質(zhì)量為原材料總質(zhì)量的3-50％，將所有原材料充分脫水并混合均勻；(2)制備C+MnO復(fù)合陽極，將炭黑等碳素材料與MnO及瀝青粘結(jié)劑研磨至顆粒直徑小于0.1mm，混合均勻，壓實(shí)成塊后焙燒而成，其中，MnO的質(zhì)量為電解質(zhì)中MgCl2質(zhì)量的0.033-1.8％；(3)將配制好的電解質(zhì)加入電解槽中，加熱熔化成為電解質(zhì)熔鹽，將C+MnO復(fù)合陽極和鋼板陰極分別導(dǎo)入熔鹽，通直流電電解，電解溫度700-800℃，電解電壓2.7-4.6V，電解過程攪拌電解質(zhì)；(4)電解完成后撇去熔渣，迅速將合金液澆入模具中急冷，獲得Mg-Mn合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解MgCl2和MnO制備Mg-Mn合金的方法，其特征是所述的電解質(zhì)MX中，M為堿金屬或除鎂以外的其他堿土金屬，X為C1或F。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的電解MgCl2和MnO制備Mg-Mn合金的方法，其特征是所述的MnO用高溫下產(chǎn)生MnO的錳礦或錳的化合物部分或全部代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解MgCl2和MnO制備Mg-Mn合金的方法，其特征是制成的Mg-Mn合金中Mn含量為0.1-5％wt，其余為Mg和0.05-1％wt的雜質(zhì)。
全文摘要
一種電解MgCl
文檔編號(hào)C25C3/00GK101086078SQ200710078630
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者彭曉東, 李蕾, 謝衛(wèi)東 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)