發(fā)布時間：2021-07-10 11:12

　　采用LiF-DyF₃為基礎(chǔ)熔鹽電解質(zhì),Dy₂O₃、Cu₂O為電解原料,采用熔鹽電解法制備了Dy-Cu中間合金。利用掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）及X射線衍射儀（XRD）對電解產(chǎn)物的形貌及物相組成進(jìn)行分析;通過循環(huán)伏安法分析Dy（Ⅲ）、Cu（Ⅰ）在鎢陰極的電極還原過程。結(jié)果表明,LiF-DyF₃（24mol%）-3%Dy₂O₃-1%Cu₂O體系下,控制溫度970℃、電解時間1.0 h,可制備Cu-Dy中間合金且合金主要物相為CuDy;當(dāng)電解過程穩(wěn)定進(jìn)行時,相同陰極電流密度下,槽電壓的變化較小,而隨著陰極電流密度的提高,槽電壓逐漸增大,電流效率先升高后降低;在LiF-DyF₃（24mol%）熔鹽體系內(nèi),Dy₂O₃、Cu₂O電極還原過程都是一步完成,Dy（Ⅲ）在鎢電極上還原電位在-0.6～-0.4 V附近;Cu（Ⅰ）在鎢電極上... 

【文章來源】：稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2020,48(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

熔鹽電解制備Dy-Cu合金實驗裝置圖

在LiF-DyF3基礎(chǔ)熔鹽中加入3%Dy2O3、1%Cu2O(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),固定電解溫度為970 ℃,測定不同陰極電流密度(4.6、5.1、5.6、6.1 A/cm2)下槽電壓與電解時間之間的關(guān)系,結(jié)果如圖2所示。從圖2可看出,在相同的電解時間內(nèi),隨著陰極電流密度的提高,槽電壓增加。這是由于電流密度增大導(dǎo)致陰極與陽極之間的電位差增大,同時熔體內(nèi)的電壓降以及導(dǎo)體上的電壓損失增加,從而使得槽電壓增大。從圖2還可以發(fā)現(xiàn),在整個電解過程中,相同電流密度下槽電壓幾乎是恒定的,僅在電解開始時槽電壓稍高,電解結(jié)束時槽電壓驟然升高。以電流密度為4.6 A/cm2的曲線為例,槽電壓最初為4.25 V,平均值為4.03 V,電解結(jié)束時瞬間增大到5.8 V。這是由于當(dāng)鎢棒浸入較高溫度的熔鹽中時,熔鹽表面凝固,導(dǎo)電率降低,從而導(dǎo)致槽電壓增加;電解進(jìn)行到后期,電解原料Dy2O3、Cu2O濃度降低,槽電壓有所升高,當(dāng)Dy2O3、Cu2O電解完全時,槽電壓驟然升高。電解過程中電解質(zhì)的歐姆電阻在溫度為970 ℃下是恒定的,所以槽電壓波動不大,此時槽電壓可以表示為[12]:

在熔鹽電解過程中,電流效率是一個非常重要的經(jīng)濟指標(biāo),陰極電流密度是影響電流效率的重要因素之一,表征電解過程的化學(xué)反應(yīng)速率,決定著金屬的溶解與析出速率。當(dāng)陰極電流密度過低時,電解反應(yīng)速率較慢,可能導(dǎo)致無金屬析出,此時適當(dāng)?shù)奶岣唠娏髅芏瓤墒龟帢O電位變負(fù),有利于金屬析出,從而提高電流效率。因此,本實驗固定電解溫度為970 ℃,電解時間為1.0 h,分別考察陰極電流密度為4.6、5.1、5.6、6.1 A/cm2的電解電流效率,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,電流效率隨著陰極電流密度的增加先升高后降低,這與文獻(xiàn)[13-14]研究結(jié)果一致。當(dāng)陰極電流密度為5.6 A/cm2時,電流效率達(dá)到最高,這是因為當(dāng)陰極電流密度較低時,電極上的反應(yīng)速度相對比較慢,被還原出的Dy-Cu合金含量較少,電流效率較低;隨著電流密度的增加,電解過程反應(yīng)速度加快,提高了Dy3+、Cu+還原率,從而電流效率增大;當(dāng)電流效率達(dá)到最大值后繼續(xù)增大陰極電流密度,電流效率逐漸降低,這是由于陰極電流密度過高時,會使陰極區(qū)發(fā)熱,加快Dy-Cu合金的溶解,此外,在高電流密度下,大量的CO2氣體在石墨陽極表面產(chǎn)生,加快了電解質(zhì)的循環(huán),導(dǎo)致陰極析出的金屬來不及溶入合金就被氧化溶解掉,從而導(dǎo)致電流效率的降低。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]KF-AlF3-Sc2O3熔鹽體系下沉陰極法制備Al-Sc合金的實驗研究[J]. 向燕,鄭鑫,張蔚,曾文華,劉紅霞,張小聯(lián).  稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2018(02)
[2]SmF3-LiF-Sm2O3體系熔鹽電解Al-Sm中間合金的研究[J]. 劉紅霞,楊綱文,鄭鑫,張小聯(lián).  稀土. 2018(01)
[3]MgCl2-KCl-AlF3-（La2O3）熔鹽體系電解制備Al-Mg-La中間合金[J]. 張福男,王兆文.  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(07)
[4]我國熔鹽電解法制備稀土金屬及其合金工藝技術(shù)進(jìn)展[J]. 龐思明,顏世宏,李宗安,陳德宏,徐立海,趙斌.  稀有金屬. 2011(03)
[5]稀土超磁致伸縮材料用高純金屬鋱、鏑的制備工藝研究[J]. 龐思明,王志強,周林,陳博雨,徐立海,趙斌,顏世宏,李宗安.  稀土. 2008(06)
[6]二級回火對（NdDy）FeCoCuB磁體磁性能和微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 王偉,羅偉,文玉華,于濂清,嚴(yán)密.  稀有金屬材料與工程. 2005(10)
[7]用中頻爐重熔熔合法生產(chǎn)錳鋁合金[J]. 魏正明,陳蘭.  中國錳業(yè). 2002(04)
[8]Dy-Cu二元系合金相圖[J]. 鄭建宣,徐國雄.  物理學(xué)報. 1982(06)

博士論文
[1]新型固態(tài)氧化物熔鹽電解模式與機理研究[D]. 李偉.武漢大學(xué) 2010



本文編號：3275810