专利名称：一种熔盐电解制备镁镍合金的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于镍合金技术领域，具体涉及镁镍合金的制备技术。
背景技术：
储氢合金以其储氢量大、无污染、安全可靠、循环寿命长等优点成为目前应用最为
广泛的储氢材料。其中，镁镍储氢合金材料被公认为最具开发前途的储氢材料之一。目前
制备镁镍合金的方法有熔炼法、化学共沉淀法、机械合金化法、燃烧合成法。
目前生产镁镍合金的方法多为熔炼法。这种方法将高纯度的金属镁和金属镍熔
炼。此工艺由于金属镁的密度小(镁密度为1.74g/cm3，镍密度8.88g/cm3)、熔点低(镁熔
点为65(TC，镍熔点为1455tO，很容易造成金属镁损失大，而且对设备的真空度要求高。因
此熔炼法并不是生产镁镍合金最经济合理的方法。 机械合金化法制备镁镍合金是使用高能球磨的方法，使金属镁和金属镍的粉末相 互扩散形成镁镍合金，此方法可使样品获得纳米品、非晶等结构，但是此方法镁的消耗太 大，成本太高，不利于工业化生产。 粉末烧结法以镍粉和镁粉为主要原料，采用模压或等静压成型，然后在氢气和其 他惰性气体或真空中，温度为250 125(TC，烧结lmin 20h，制备成镁镍合金，但此工艺 复杂、流程长，对设备要求高。 氢化燃烧合成法是将金属镁和镍的混合压坯加热到850K左右，得到了合成产物 镁镍合金Mg^i。此方法存在产品成分不均匀，且反应过程中要求惰性气氛保护，造成了设 备要求高的问题。 与上述方法相比，熔盐电解制取合金的方法，工艺稳定性好，设备简单。因此采用 熔盐电解法制取镁镍合金尤为受关注。而敞开体系下，关于熔盐电解制备镁镍合金的方法 至今尚未见到相关报道。
发明内容
针对以上现有的技术问题，本发明提供一种熔盐电解制备镁镍合金的方法和装 置，达到减少原料镁的损耗、简化生产工艺的目的。 本发明的电解槽即熔盐电解制备镁镍合金的装置由电解槽体、阳极圆筒、阴极、连 接导线、刚玉坩埚、测温热电偶和电加热体构成，电解槽体、刚玉坩埚均为有底、敞口的圆筒 结构，阳极圆筒为无底、无盖的圆筒形结构。阴极放置在阳极圆筒中心位置，阴极材质为镍， 可采用镍棒或镍板，阳极圆筒材质为石墨，电解槽体材质也是石墨，刚玉坩埚放置在电解槽 内的槽底上，阴极、阳极圆筒位于刚玉坩埚的上方。电解槽采用外部加热方式，电加热体设 置在电解槽体外壁，测温热电偶伸入电解槽内，用于测量熔盐的温度。阴极、阳极圆筒分别 与连接导线相连，以与电源连接。 本发明的熔盐电解制备镁镍合金的方法步骤如下。 将氟化钠和氟化镁混合作为熔盐，氟化钠占熔盐总质量的60 95%，氟化镁占熔
3盐总质量的5 40%。 向熔盐中加入占氟化钠和氟化镁总质量3 4%的氧化镁并混合均匀。
将含氧化镁的熔盐置于电解槽中，将电解槽内的熔盐加热至900 120(TC，两极 开始通电，电解时阳极电流密度为0. 5 1A/cm2，电解时间0. 4 1. 5h ;然后将电解槽底部 的盛有镁镍合金的刚玉坩埚以及阴极取出，放入新的阴极和刚玉坩埚，经化学分析，获得金 属镁质量含量为1. 5 17%的镁镍合金。 电解过程中，当熔盐中的氧化镁浓度降低达到占氟化钠和氟化镁总质量的2%时， 向熔盐中补充氧化镁，使氧化镁的质量为氟化钠和氟化镁总质量的3 4%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
(1)可以控制镁镍合金中的镁含量。 (2)常规生产镁镍合金原料镁损耗大，生产设备真空度要求高。本发明方法在敞开
体系下通过熔盐电解制备镁镍合金，无金属镁损耗，生产易于操作。
(3)电解槽设计合理，电解过程易操作、易控制。
图1为本发明的熔盐电解制备镁镍合金的装置结构示意图。 图中1电解槽体，2阳极圆筒，3阴极，4熔盐，5连接导线，6刚玉坩埚，7测温热电 偶，8电加热体。
具体实施例方式
本发明的电解槽即熔盐电解制备镁镍合金的装置由电解槽体1、阳极圆筒2、阴极 3、连接导线5、刚玉坩埚6、测温热电偶7和电加热体8构成，电解槽体1、刚玉坩埚6均为有 底、敞口的圆筒结构，阳极圆筒2为无底、无盖的圆筒形结构。阴极3放置在阳极圆筒2中 心位置，阴极3材质为镍，可采用镍棒或镍板，阳极圆筒2材质为石墨，电解槽体1材质也是 石墨，刚玉坩埚6放置在电解槽内的槽底上，阴极3、阳极圆筒2位于刚玉坩埚6的上方。电 解槽采用外部加热方式，电加热体8设置在电解槽体1外壁，测温热电偶7伸入电解槽内， 用于测量熔盐4的温度。阴极3、阳极圆筒2分别与连接导线5相连，以与电源连接。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做详细介绍。
本发明所采用的氟化钠、氟化镁、氧化镁的纯度为99. 5wt^以上。
实施例1 制备镁镍合金的方法步骤如下。 将氟化钠和氟化镁混合作为熔盐，氟化钠占熔盐总质量的80%，氟化镁占熔盐总 质量的20%。 向熔盐中加入占氟化钠和氟化镁总质量3. 5%的氧化镁并混合均匀。 将含氧化镁的熔盐置于电解槽中，将电解槽内的熔盐加热至1050°C ，两极开始通
电，电解时阳极电流密度为0. 75A/cm2，电解时间0. 9h ;然后将电解槽底部的盛有镁镍合金
的刚玉坩埚以及阴极取出，放入新的阴极和刚玉坩埚，经化学分析，获得金属镁质量含量为
8.2%的镁镍合金。 电解过程中，当熔盐中的氧化镁浓度降低达到占氟化钠和氟化镁总质量的2%时，
4向熔盐中补充氧化镁，使氧化镁的质量占氟化钠和氟化镁总质量的3. 5% 。通过测量电解生
成的合金中镁的含量，可计算出熔盐中氧化镁的含量。 实施例2 制备镁镍合金的方法步骤如下。 将氟化钠和氟化镁混合作为熔盐，氟化钠占熔盐总质量的95%，氟化镁占熔盐总 质量的5%。 向熔盐中加入占氟化钠和氟化镁总质量4%的氧化镁并混合均匀。 将含氧化镁的熔盐置于电解槽中，将电解槽内的熔盐加热至1200°C ，两极开始通
电，电解时阳极电流密度为1A/cm2，电解时间1. 5h ;然后将电解槽底部的盛有镁镍合金的刚
玉坩埚以及阴极取出，放入新的阴极和刚玉坩埚，经化学分析，获得金属镁质量含量为17%
的镁镍合金。 电解过程中，当熔盐中的氧化镁浓度降低达到占氟化钠和氟化镁总质量的2%时， 向熔盐中补充氧化镁，使氧化镁的质量占氟化钠和氟化镁总质量的4% 。通过测量电解生成 的合金中镁的含量，可计算出熔盐中氧化镁的含量。
实施例3 制备镁镍合金的方法步骤如下。 将氟化钠和氟化镁混合作为熔盐，氟化钠占熔盐总质量的60%，氟化镁占熔盐总 质量的40%。 向熔盐中加入占氟化钠和氟化镁总质量3%的氧化镁并混合均匀。 将含氧化镁的熔盐置于电解槽中，将电解槽内的熔盐加热至90(TC，两极开始通
电，电解时阳极电流密度为0. 5A/cm2，电解时间0. 4h ;然后将电解槽底部的盛有镁镍合金
的刚玉坩埚以及阴极取出，放入新的阴极和刚玉坩埚，经化学分析，获得金属镁质量含量为
1.5%的镁镍合金。 电解过程中，当熔盐中的氧化镁浓度降低达到占氟化钠和氟化镁总质量的2%时， 向熔盐中补充氧化镁，使氧化镁的质量占氟化钠和氟化镁总质量的3% 。通过测量电解生成 的合金中镁的含量，可计算出熔盐中氧化镁的含量。
权利要求
一种熔盐电解制备镁镍合金的装置，其特征在于由电解槽体、阳极圆筒、阴极、连接导线、刚玉坩埚、测温热电偶和电加热体构成，电解槽体、刚玉坩埚均为有底、敞口的圆筒结构，阳极圆筒为无底、无盖的圆筒形结构，阴极放置在阳极圆筒中心位置，刚玉坩埚放置在电解槽内的槽底上，阴极、阳极圆筒位于刚玉坩埚的上方，电解槽采用外部加热方式，电加热体设置在电解槽体外壁。
2. 按照权利要求1所述的熔盐电解制备镁镍合金的装置，其特征在于测温热电偶伸入 电解槽内；阴极、阳极圆筒分别与连接导线相连。
3. 按照权利要求1所述的熔盐电解制备镁镍合金的装置，其特征在于阴极材质为镍， 采用镍棒或镍板，阳极圆筒材质为石墨，电解槽体材质是石墨。
4. 采用权利要求1所述的装置制备镁镍合金的方法，其特征在于 将氟化钠和氟化镁混合作为熔盐，氟化钠占熔盐总质量的60 95%，氟化镁占熔盐总质量的5 40% ;向熔盐中加入占氟化钠和氟化镁总质量3 4%的氧化镁并混合均匀；将含氧化镁的熔盐置于电解槽中，将电解槽内的熔盐加热至900 1200°C ，两极开始 通电，电解时阳极电流密度为0. 5 1A/cm2，电解时间0. 4 1. 5h ;然后将电解槽底部的盛 有镁镍合金的刚玉坩埚以及阴极取出，放入新的阴极和刚玉坩埚。
5. 按照权利要求4所述的制备镁镍合金的方法，其特征在于电解过程中，当熔盐中的 氧化镁浓度降低达到占氟化钠和氟化镁总质量的2%时，向熔盐中补充氧化镁，使氧化镁的 质量占氟化钠和氟化镁总质量的3 4%。
全文摘要
一种熔盐电解制备镁镍合金的方法和装置，装置由电解槽体、阳极圆筒、阴极、连接导线、刚玉坩埚、测温热电偶和电加热体构成。电解槽体、刚玉坩埚均为有底、敞口的圆筒结构，阳极圆筒为无底、无盖结构，阴极放置在阳极圆筒中心位置。将氟化钠和氟化镁混合作为熔盐，加入占氟化钠和氟化镁总质量3～4％的氧化镁；将熔盐置于电解槽中，加热至900～1200℃，两极开始通电，阳极电流密度为0.5～1A/cm2，电解时间0.4～1.5h；然后将电解槽底部的盛有镁镍合金的刚玉坩埚以及阴极取出，放入新的阴极和刚玉坩埚。本发明方法在敞开体系下制备镁镍合金，无金属镁损耗，生产易于操作。可以控制镁镍合金中的镁含量。
文档编号C25C3/36GK101768763SQ20101010110
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者吴文远, 孙树臣, 涂赣峰, 边雪 申请人:东北大学