专利名称：一种电解锶化合物制备含锶镁合金的方法
技术领域：
本发明涉及镁合金材料制备技术领域，具体涉及一种电解锶化合物制备含锶镁合金的方法。
背景技术：
镁合金作为目前最轻的工程金属材料，在汽车、电子、航空等领域应用广泛，是替代铝合金、钢铁和工程塑料的重要选材。Mg-Sr系列镁合金具有优良的高温蠕变抗性和热裂抗性，是一种重要的耐热镁合金，在内燃机零部件制造等方面有十分重要和广阔的应用。
现有的Mg-Sr合金制备技术为对掺熔炼法。该方法需分别制备金属Mg、金属Sr或Sr中间合金，工序多、流程长，重熔次数多，不但能源消耗大、元素烧损大、生产效率低，而且，中间合金的不良组织遗传将导致镁合金性能低下，因此，技术经济性较差。
现有研究表明，碱金属、碱土金属、稀土等均可通过电解还原制取；采用电解还原制备Al-Ti、Al-Sr、Al-Ti-B、Al-Li、Al-RE、Mg-Y、Mg-Mn等重熔用合金锭。电解还原技术在提高合金性能、降低资源、能源耗费等方面显现出了独特优越性。
发明内容
本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种电解锶化合物制备含锶镁合金的方法。该方法流程短，能源消耗低，元素烧损小。
本发明的主要内容包括一种电解锶化合物制备含锶镁合金的方法，其特征是该方法按照以下顺序步骤进行(1)在电解槽中熔化镁或金属镁及其合金元素，获得液态镁；(2)配制电解质，原材料包括锶化合物和卤化物，其中，锶化合物中锶元素的质量为液态镁质量的0.045-45％，卤化物重量为锶化合物重量的(0.25-22)倍，将所有原材料充分脱水并混合均匀；(3)将配制好的电解质加入液态镁的顶部或底部，加热熔化成为电解质熔盐；(4)将液态镁和电解质熔盐的温度调整为680-960℃，将直流电解电源的阴极导入液态镁，阳极导入电解质熔盐，将电解电压调整为3.5-6.5V，通电电解，得到液态含锶镁合金；(5)冷凝液态含锶镁合金，得到固态含锶镁合金。
其中所述的锶化合物是SrCl2、SrCO3、SrF2、SrO中的一种或几种的混合物；所述的卤化物是LiCl、CaCl2、BaCl2、LiF、MgF2、CaF2中的一种或几种的混合物；所述的金属镁及其合金元素中的合金元素为Al、Mn、Zn、RE、Zr中的一种或几种。
本发明采用的电解装置为常规熔盐电解装置。用本方法制备的含锶镁合金中锶的质量百分比为0.01％-25％。
该方法的有益效果体现在通过电解，实现锶化合物的还原，持续获得新生态的Sr并将其输入Mg熔体，直接获得含锶镁合金。无需使用高纯金属锶和已制备的镁合金，相对于现有对掺熔炼法，工艺流程大幅度缩短，资源及能源利用率可提高10％以上；且减少烧损，产品性能及其稳定性提高，是一种技术经济性优良的短流程制备Mg-Sr合金的新方法。同时，利用本发明提出的技术方案，通过调整电解质配方及电解工艺参数，向液态金属中添加其他有益合金元素。
具体实施例方式
以下结合实施例，进一步说明本发明的实施方式。
实施例1工艺过程(1)取金属镁1.88Kg，加入电解槽，加热熔化，加入金属Zn 0.11Kg，金属Zr 0.012Kg，熔化并将温度调整为680℃，得到液态镁；(2)取充分脱水后的SrCl20.55Kg、CaCl20.30Kg和LiCl 0.30Kg，混合均匀，得到电解用电解质；(3)将配制好的电解质加入液态镁的顶部，加热熔化成为电解质熔盐；(4)将直流电解电源的阴极导入液态镁，阳极导入电解质熔盐，通电电解，电解温度为680℃，电压为4.5V，通电电解，得到液态含锶镁合金；(5)冷凝液态含锶镁合金，得到固态含锶镁合金。
实施效果获得Mg-10％Sr-5.5％Zn-4％Ca-2％Li-0.6％Zr镁合金2.32Kg，其Sr含量为10.0％。
实施例2工艺过程(1)取金属镁2.0Kg，加入电解槽，加热熔化并将温度调整为850℃，得到液态镁；(2)取充分脱水后的SrCl21.5Kg、BaCl20.4Kg和SrF20.1Kg，混合均匀，得到电解用电解质；(3)将配制好的电解质加入液态镁的底部，加热熔化成为电解质熔盐；(4)将直流电解电源的阴极导入液态镁，阳极导入电解质熔盐，通电电解，电解温度为850℃，电压为4.0V，通电电解，得到液态含锶镁合金；(5)冷凝液态含锶镁合金，得到固态含锶镁合金。
实施效果获得Mg-Sr合金2.7Kg，其Sr含量为25.0％。
实施例3工艺过程(1)取金属镁1.83Kg，加入电解槽，加热熔化，加入金属Al 0.16Kg，金属Zn 0.01Kg，金属Mn 0.006Kg。熔化后并将将温度调整为960℃，得到液态镁；(2)取充分脱水后的SrF20.2Kg、CaF20.2Kg和MgF21.0Kg，混合均匀，得到电解用电解质；(3)将配制好的电解质加入液态镁的底部，加热熔化成为电解质熔盐；(4)将直流电解电源的阴极导入液态镁，阳极导入电解质熔盐，通电电解，电解温度为960℃，电压为6.5V，通电电解，得到液态含锶镁合金；(5)冷凝液态含锶镁合金，得到固态含锶镁合金。
实施效果获得Mg-8％Al-3％Ca-2.5％Sr-0.5％Zn-0.3％Mn镁合金2.38Kg，其Sr含量为2.5％。
实施例4工艺过程(1)取金属镁46.55Kg，加入电解槽，加热熔化，加入金Al 2Kg、金属RE 1.25Kg、金属Mn 0.15Kg、金属Zn 0.05Kg，熔化后并将将温度调整为960℃，得到液态镁；(2)取充分脱水后的SrO 0.01Kg、SrCO30.04Kg、LiF 0.1Kg和MgF21.0Kg，混合均匀，得到电解用电解质；(3)将配制好的电解质加入液态镁的底部，加热熔化成为电解质熔盐；(4)将直流电解电源的阴极导入液态镁，阳极导入电解质熔盐，通电电解，电解温度为960℃，电压为3.5V，通电电解，得到液态含锶镁合金；(5)冷凝液态含锶镁合金，得到固态含锶镁合金。
实施效果获得Mg-4％Al-2.5％RE-0.3％Mn-0.1％Zn-0.01％Sr镁合金48.51Kg，其Sr含量为0.01％。
权利要求
1.一种电解锶化合物制备含锶镁合金的方法，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镁或金属镁及其合金元素，获得液态镁；(2)配制电解质，原材料包括锶化合物和卤化物，其中，锶化合物中锶元素的质量为液态镁质量的0.045-45％，卤化物重量为锶化合物重量的(0.25-22)倍，将所有原材料充分脱水并混合均匀；(3)将配制好的电解质加入液态镁的顶部或底部，加热熔化成为电解质熔盐；(4)将液态镁和电解质熔盐的温度控制为680-960℃，将直流电解电源的阴极导入液态镁，阳极导入电解质熔盐，将电解电压调整为3.5-6.5V，通电电解，得到液态含锶镁合金；(5)冷凝液态含锶镁合金，得到固态含锶镁合金。
2.按照权利要求1所述的电解锶化合物制备含锶镁合金的方法，其特征在于所述的锶化合物是SrCl2、SrCO3、SrF2、SrO中的一种或几种的混合物。
3.按照权利要求1所述的电解锶化合物制备含锶镁合金的方法，其特征在于所述的卤化物是LiCl、CaCl2、BaCl2、LiF、MgF2、CaF2中的一种或几种的混合物。
4.按照权利要求1所述的电解锶化合物制备含锶镁合金的方法，其特征在于所述的金属镁及其合金元素中的合金元素为Al、Mn、Zn、RE、Zr中的一种或几种。
5.按照权利要求1所述的电解锶化合物制备含锶镁合金的方法，其特征在于制备的含锶镁合金中锶的质量百分比为0.01％-25％。
全文摘要
一种电解锶化合物制备含锶镁合金的方法，属于镁合金材料制备技术领域。其特征是采用电解法将锶从锶化合物中电解析出形成合金，步骤为在电解槽中熔化镁或金属镁及其合金元素，获得液态镁；配制电解质并将其加入液态镁的顶部或底部，加热熔化成为电解质熔盐；控制电解槽内的温度为680－960℃，将直流电解电源的阴极导入液态镁，阳极导入电解质熔盐，将电解电压调整为3.5－6.5V，通电电解，得到含锶镁合金。本发明无需使用高纯金属锶，工艺流程比对掺法大幅缩短；且减少了烧损，产品性能及其稳定性提高。
文档编号C25C3/36GK101086077SQ200710078629
公开日2007年12月12日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者谢卫东, 刘年春, 彭晓东 申请人:重庆大学