一种钾-钠-钙-钡混合氯盐及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料制备技术领域，具体地说是一种钾-钠-钙-钡混合氯盐材料及其制备方法和应用，应用---利用混合氯盐解决Mg在真空熔炼过程中挥发问题的方法。
【背景技术】
[0002]在真空熔炼过程中，合金元素的挥发，将使合金成份的控制成为难题。众所周知，合金熔体中，当组分平衡蒸汽分压比它们在熔体面上的蒸汽分压高时，该组分就会从熔体中蒸发去除。而Mg在高温下蒸汽压很高，所以挥发倾向很大，且真空感应熔炼过程中影响Mg挥发的因素很多，以致实现最佳Mg控制有一定的困难。Mg含量对A2B7型储氢合金结构、氢化性能和电化学性能有重要影响。合金的储氢和电化学性能研究表明，合金在Mg含量较低时容易氢致非晶化，合金电极放电容量较低，循环稳定性差；随着合金中Mg含量的提高，氢致非晶化现象消失，电极合金具有最佳的储氢和综合电化学性能;继续增加合金Mg含量时，尤其PuNi3型物相出现后，会显著恶化合金电极综合电化学性能。
[0003]为此，精确控制真空熔炼过程中Mg含量具有十分重要的意义。传统实验中可通过控制熔炼参数，例如增加Mg量，氩气压力，挥发温度及时间等措施来控制最佳Mg含量，其中以氦气代替氩气的方法为代表，除却氩气本身价格昂贵的因素外，其控制精度虽较上述方法有所提高，但是结果仍然差强人意。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种通过K-Na-Ca-Ba混合氯盐材料及其制备方法以及其在解决镁合金在真空熔炼过程中Mg挥发问题的方法。
[0005]为了实现本发明的目的，我们将采用如下技术方案予以实施:
[0006]—种钾-钠-钙-钡混合氯盐材料，其特征在于:由如下重量百分比的组分组成:钾10% ?17%、钠 15% ?20%、钙25% ?35%、钡 30% ?35%。
[0007]—种钾-钠-钙-钡混合氯盐材料的制备方法，其特征在于:具有如下步骤:
[0008]I)按所述的重量比称取一定量的钾、钠、钙、钡氯盐，分别将其研磨成粉末，其粉度不低于5目，然后混合均匀成粉体；
[0009]2)将装有粉体的坩祸置于马弗炉内，将炉温按照5°C?20°C/min缓慢升温至900°C熔融，粉体完全熔融需要80?120min，待完全熔融后取出坩祸在空气中进行冷却，然后封存备用，称之为覆盖剂。
[0010]利用所述的钾-钠-钙-钡混合氯盐材料解决镁合金在真空熔炼过程中挥发的方法，其特征在于:具有如下步骤:
[0011]I)熔炼镁合金前将覆盖剂置于马弗炉中，在200°C下预热；
[0012]2)预热完成后，将覆盖剂破碎成1mm以下的块状，在真空状态下与镁合金直接混合熔融，镁合金与混合氯盐的质量百分比不低于40:1;利用盐类化重轻的特点，在熔炼过程中盐类会自动浮出表面，在熔融金属表面形成一层保护膜，从而能够有效阻止Mg的挥发；
[0013]3)合金熔炼完成后可用清水将混合氯盐覆盖剂冲掉。
[0014]进一步，所述的钾、钠、钙、钡四种氯盐的纯度均不低于99%。有益效果
[0015]与现有技术相比本发明具有控制精度好，方法简单、操作方便，成本低廉的优点，能够将Mg的挥发精度控制在低于百分之一的理想范围内，使合金中Mg的含量相对稳定，有利于合金性能的优化。同时因其方法简单、操作方便、成本低廉，使其在实验生产中易实现，便于推广使用。
【具体实施方式】
[0016]本发明K-Na-Ca-Ba混合氯盐的制备及使用方法，可以解决镁合金在真空熔炼过程中Mg挥发问题。
[0017]所述的K-Na-Ca-Ba混合氯盐材料:由下述重量百分比的组分组成:K 10%?17%、Na 15%?20%、Ca 25%?35%、Ba 30%?35%。
[0018]所述的K-Na-Ca-Ba混合氯盐材料的制备方法的具体实施步骤如下:
[0019]I)按比例称取一定量的的钾、钠、钙、钡，将其研磨成粉末，要求粉度不低于5目，然后混合均匀；
[0020]2)将装有粉体的坩祸置于马弗炉内，将炉温按照5°C?20°C/min缓慢升温至900°C进行熔融，完全熔融需要80?120min。待完全熔融后取出在空气中进行冷却，然后封存备用，称之为覆盖剂。
[0021]所述的K-Na-Ca-Ba混合氯盐材料在解决镁合金在真空熔炼过程中Mg挥发的方法:
[0022]I)熔炼镁合金前将覆盖剂置于马弗炉中，在200°C下预热；
[0023]2)预热完成后，将覆盖剂破碎成1mm以下的块状，，将覆盖剂在真空状态下与镁合金直接混合熔融，镁合金与混合氯盐的质量百分比不低于40:1。利用盐类比重轻的特点，在熔炼过程中盐类会自动浮出表面，在熔融金属表面形成一层保护膜，从而能够有效阻止Mg的挥发；
[0024]3)合金熔炼完成后可用清水将混合氯盐覆盖剂冲掉。
[0025]下面结合实施例详述本发明。
[0026]实施例1
[0027]熔炼设备为50g真空感应熔炼炉，电源频率为2500Hz。首先制备LaQ.75Mg0.25Ni3.5储氢合金，其中La、Mg、Ni的纯度分别为99.5%、99.95%、99.5%。按照一炉258的总量计算，加入1^、1%、祖的质量分别为8.29158、0.48158、16.34948。在真空度为4\10—3的条件下进行熔炼，待熔炼完成合金冷却后，通过ICP检测发现，合金中Mg的含量为0.4083g，质量损失近15.2%。
[0028]称取含有K、Na、Ca、Ba 的四种氯盐的试剂各0.3420g、0.4613g、0.6840g、0.7628g，总量共计2.2491g。要求四种氯盐的纯度均大于99.0%。将四种氯盐研磨成粉末，要求粉度不低于5目，然后将其混合均匀。分别称取粉末0.625g、0.750g和0.875g，并分别倒入三只坩祸中，对坩祸进行编号。将三只装有粉体的坩祸置于马弗炉内，将炉温按照30°C?50°C/min缓慢升温至900°C进行熔融，熔融20min，待完全熔融后，将坩祸在空气中冷却。冷却完成后将质量为0.625g的覆盖剂破碎成小于1mm的块状，其余的覆盖剂封存备用。然后将其与上述合金在真空度为4 X 10—3的条件下直接混合熔炼，待熔炼完成合金冷却后，用清水冲掉合金表面覆盐，使用电热枪烘干。最后使用ICP检测发现，合金中镁的含量为0.4772g，质量损失为0.9%，挥发精度低于1%。
[0029]实施例2
[0030]熔炼设备为50g真空感应熔炼炉，电源频率为2500Hz。首先制备LaQ.75Mg0.25Ni3.5储氢合金，其中La、Mg、Ni的纯度分别为99.5% ,99.95% ,99.5%。按照一炉30g的总量计算，加入1^、1%、祖的质量分别为9.94988、0.57798、19.61938。在真空度为4\10—3的条件下进行熔炼，待熔炼完成合金冷却后，通过ICP检测发现，合金中Mg的含量为0.4877g，质量损失近15.6%。
[0031]将封存备用的质量为0.750g的覆盖剂预热后破碎成小于1mm的块状，与上述合金在真空度为4 X 10—3的条件下直接混合熔炼，待熔炼完成合金冷却后，用清水冲掉合金表面覆盐，使用电热枪烘干。通过ICP检测发现，合金中镁的含量为0.5732g，质量损失为0.82%，挥发精度低于I %。
[0032]实施例3
[0033]熔炼设备为50g真空感应熔炼炉，电源频率为2500Hz。首先制备LaQ.75Mg0.25Ni3.5储氢合金，其中La、Mg、Ni的纯度分别为99.5%、99.95%、99.5%。按照一炉358的总量计算，加入La、Mg、Ni的质量分别为11.60818、0.67428、22.88928。在真空度为4\10—3的条件下进行熔炼，待熔炼完成合金冷却后，通过ICP检测发现，合金中Mg的含量为0.5657g，质量损失近16.1%。
[0034]将封存备用的质量为0.875g的覆盖剂预热后破碎成小于1mm的块状，与上述合金在真空度为4 X 10—3的条件下直接混合熔炼，待熔炼完成合金冷却后，用清水冲掉合金表面覆盐，使用电热枪烘干。通过ICP检测发现，合金中镁的含量为0.6684g，质量损失为0.86%，挥发精度低于I %。
[0035]实施例的结果表明，本发明具有控制精度好，方法简单、操作方便，成本低廉的优点，能够将Mg的挥发精度控制在低于百分之一的理想范围内，使合金中Mg的含量相对稳定，有利于合金性能的优化。
【主权项】
1.一种钾-钠-钙-钡混合氯盐材料，其特征在于:由如下重量百分比的组分组成:钾10% ?17%、钠 15% ?20%、钙25% ?35%、钡 30% ?35%。2.根据权利要求1所述的一种钾-钠-钙-钡混合氯盐材料的制备方法，其特征在于:具有如下步骤: 1)按所述的重量比称取一定量的钾、钠、钙、钡氯盐，分别将其研磨成粉末，其粉度不低于5目，然后混合均匀成粉体； 2)将装有粉体的坩祸置于马弗炉内，将炉温按照5°C?20°C/min缓慢升温至900°C熔融，粉体完全熔融需要80?120min，待完全熔融后取出坩祸在空气中进行冷却，然后封存备用，称之为覆盖剂。3.利用权利要求1或2所述的钾-钠-钙-钡混合氯盐材料解决镁合金在真空熔炼过程中挥发的方法，其特征在于:具有如下步骤: 1)熔炼镁合金前将覆盖剂置于马弗炉中，在2000C下预热； 2)预热完成后，将覆盖剂破碎成1mm以下的块状，在真空状态下与镁合金直接混合熔融，镁合金与混合氯盐的质量百分比不低于40:1;利用盐类比重轻的特点，在熔炼过程中盐类会自动浮出表面，在熔融金属表面形成一层保护膜，从而能够有效阻止Mg的挥发； 3)合金熔炼完成后可用清水将混合氯盐覆盖剂冲掉。4.根据权利要求1或2所述的一种钾-钠-钙-钡混合氯盐材料或其制备方法，其特征在于:所述的钾、钠、钙、钡四种氯盐的纯度均不低于99%。
【专利摘要】一种钾-钠-钙-钡混合氯盐材料及其制备方法和应用，属于金属材料制备领域，该材料由如下重量百分比的组分组成：K？10％-17％、Na？15％-20％、Ca？25％-35％、Ba？30％-35％；制备方法：1)将钾、钠、钙、钡氯盐研磨成粉末然后混合均匀；2)将装有粉体的坩埚置于马弗炉内熔融，速冷后封存备用；利用该材料解决镁合金在真空熔炼过程中挥发的方法：1)熔炼镁合金前将覆盖剂置于马弗炉中预热；2)预热完成后将覆盖剂破碎成块状，在真空状态下与镁合金直接混合熔融，3)合金熔炼完成后可用清水将混合氯盐覆盖剂冲掉；本发明具有控制精度好，方法简单、便于操作，成本低廉的优点，有望成为今后实验生产过程中一种行之有效地解决Mg挥发问题的方法。
【IPC分类】C22C23/00, C22C1/02, C22C1/06
【公开号】CN105671349
【申请号】CN201610048218
【发明人】易汉平, 于荣海, 韩珩, 王博
【申请人】鄂尔多斯市紫荆创新研究院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月16日