CN111876793A - 一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法 - Google Patents

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廖春发
蔡伯清
孙凯磊
冷欣伟
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    • C25C3/36—Alloys obtained by cathodic reduction of all their ions

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Abstract

本发明涉及镝铜合金的电化学提纯技术，具体是一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法。本发明包括以下步骤：(1)原料准备；(2)吹氩净化；(3)恒电压除杂；(4)产物保护收集。本发明所得镝铜合金产品纯度在99.9wt％以上，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.3wt％，净化过程稀土无烧损，无有毒有害气体产生，符合环保要求。

Description

一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法
技术领域
本发明涉及镝铜合金的电化学提纯技术，具体是一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法。
背景技术
镝铜合金在钕铁硼磁体、磁致伸缩材料、磁制冷材料、高强度合金、特种合金等领域应用广泛，如钕铁硼添加少量的镝铜中间合金可显著提高磁体的矫顽力、各向异性、抗腐蚀性及高温稳定性。镝铜合金材料作为磁致伸缩材料在航天航空、超声波换能器、声呐以及卫星定位***等精密仪器制造领域大量应用。
目前工业制备镝铜合金主要采用对掺法和金属热还原法，两种方法存在的主要问题是其合金产品非金属杂质(N、H、O)偏高，严重影响其应用，因此，开发成分均匀、稀土无烧损、生产成本和能耗低、工艺简单、生产周期短的“绿色”稀土合金提纯工艺迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法，通过液态镝铜合金阴极-熔融氯盐-CaO·ZrO2陶瓷阳极体系脱除镝铜合金的非金属杂质。
本发明的技术方案：一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法，包括以下步骤：
(1)原料准备
将无水CaCl2、NaCl按CaCl2:NaCl＝1:1的摩尔比经充分混合成混合熔盐，作为支持电解质原料；将纯度95％-97％质量百分比的粗镝铜合金为液态阴极原料，CaO·ZrO2陶瓷为阳极材料；
(2)吹氩净化
将步骤(1)中CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1000℃-1050℃充分融化，随后将95％-97wt％粗镝铜合金加入玻璃碳净化槽中充分熔融；通入氩气搅拌，搅拌时间为20min-30min，随后静置30min，脱除镝铜合金体系内的零价态非金属杂质N、H、O；
(3)恒电压除杂
将步骤(2)中的液态镝铜合金和CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护，在温度1050～1100℃，以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，恒电压2.0-2.5V条件下通电6～8h；
(4)产物保护收集
净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，再在氩气气氛下的控温炉内经5～7h冷却至常温，真空密封储罐保存；所得镝铜合金产品纯度在99.9wt％以上，非金属杂质N、H、O总含量不高于0.3wt％。
将步骤(1)中CaCl2-NaCl混合熔盐在150℃温度的氩气中脱水12h。
本发明所得镝铜合金产品纯度在99.9wt％以上，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.3wt％，净化过程稀土无烧损，无有毒有害气体产生，符合环保要求。
具体实施方式
以下实施例均需将CaCl2-NaCl混合熔盐在150℃温度的氩气中脱水12h；冷却在氩气气氛下的控温炉内进行。
实施例1：将不含结晶水的摩尔比为1:1的CaCl2-NaCl混合熔盐(支持电解质)在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1030℃充分融化，随后将粗镝铜合金(96wt％)加入玻璃碳净化槽中充分熔融，通入氩气搅拌25min，随后静置30min；以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，在温度1080℃，恒电压2.3V条件下通电净化7h；净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，经6h冷却至常温；经分析合金纯度可达99.95％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.05wt％。
实施例2：将不含结晶水的摩尔比为1:1的CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1000℃充分融化，随后将粗镝铜合金(95wt％)加入净化槽充分熔融，通入氩气搅拌20min，随后静置30min；以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，在温度1050℃，恒电压2.0V条件下通电净化6h；净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，经5h冷却至常温；经分析合金纯度可达99.95％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.05wt％。
实施例3：将不含结晶水的摩尔比为1:1的CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1050℃充分融化，随后将粗镝铜合金(97wt％)加入净化槽充分熔融，通入氩气搅拌30min，随后静置30min；以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，在温度1100℃，恒电压2.5V条件下通电净化8h；净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，经7h冷却至常温；经分析合金纯度可达99.95％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.05wt％。
实施例4：将不含结晶水的摩尔比为1:1的CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1010℃充分融化，随后将粗镝铜合金(95.5wt％)加入净化槽充分熔融，通入氩气搅拌25min，随后静置30min；以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，在温度1060℃，恒电压2.1V条件下通电净化6.5h；净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，经5.5h冷却至常温；经分析合金纯度可达99.95％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.05wt％。
实施例5：将不含结晶水的摩尔比为1:1的CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1020℃充分融化，随后将粗镝铜合金(96wt％)加入净化槽充分熔融，通入氩气搅拌25min，随后静置30min；以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，在温度1070℃，恒电压2.2V条件下通电净化7h；净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，经6h冷却至常温；经分析合金纯度可达99.95％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.05wt％。
实施例6：将不含结晶水的摩尔比为1:1的CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1030℃充分融化，随后将粗镝铜合金(96.5wt％)加入净化槽充分熔融，通入氩气搅拌30min，随后静置30min；以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，在温度1090℃，恒电压2.4V条件下通电净化7.5h；净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，经6.5h冷却至常温；经分析合金纯度可达99.95％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.05wt％。

Claims (3)

1.一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)原料准备
将无水CaCl2、NaCl按CaCl2:NaCl＝1:1的摩尔比经充分混合成混合熔盐，作为支持电解质原料；将纯度95％-97％质量百分比的粗镝铜合金为液态阴极原料，CaO·ZrO2陶瓷为阳极材料；
(2)吹氩净化
将步骤(1)中CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1000℃-1050℃充分融化，随后将95％-97wt％粗镝铜合金加入玻璃碳净化槽中充分熔融；通入氩气搅拌，搅拌时间为20min-30min，随后静置30min，脱除镝铜合金体系内的零价态非金属杂质N、H、O；
(3)恒电压除杂
将步骤(2)中的液态镝铜合金和CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护，在温度1050～1100℃，以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，恒电压2.0-2.5V条件下通电6～8h；
(4)产物保护收集
净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，再在氩气气氛下的控温炉内经5～7h冷却至常温，真空密封储罐保存；所得镝铜合金产品纯度在99.9wt％以上，非金属杂质N、H、O总含量不高于0.3wt％。
2.根据权利要求1所述的一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法，其特征是：将步骤(1)中CaCl2-NaCl混合熔盐在150℃温度的氩气中脱水12h。
3.根据权利要求1所述的一种熔盐体系下液态阴极提纯镝铜合金的方法，其特征是：将不含结晶水的摩尔比为1:1的CaCl2-NaCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至1030℃充分融化，随后将96wt％的粗镝铜合金加入玻璃碳净化槽中充分熔融，通入氩气搅拌25min，随后静置30min；以液态粗镝铜合金作为阴极，CaO·ZrO2陶瓷为阳极，在温度1080℃，恒电压2.3V条件下通电净化7h；净化后的液态镝铜合金经真空虹吸至氩气保护下的氮化硼坩埚，再在氩气气氛下的控温炉内经7h冷却至常温；经分析镝铜合金纯度可达99.95％，非金属杂质N、H、O总含量不高于0.05wt％；
所述CaCl2-NaCl混合熔盐需在150℃温度的氩气中脱水12h。
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