[发明专利]一种稀土镁镍基储氢合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土镁镍基储氢合金的制备方法。

背景技术

RE-Mg-Ni 系储氢合金是近年来发展起来的新一代高性能稀土贮氢材料，由成分变化，其储氢重量储氢密度在1.4-6%之间，且综合性能优越。RE-Mg-Ni系合金的制备技术繁多，综合来看，主要有高温扩散烧结技术，如CN1271025A,CN1296083A，CN1598018A，CN1900337A；真空感应熔炼技术，比如CN1397658A,CN102191416A，CN102277508A,CN102286684A；机械球磨工艺，比如CN1316537A，CN1644737A；真空快淬技术,比如CN101624660,CN101626076A；激光烧结，比如CN101029358A等；专利基本上涉及了惰性气体或者H₂在合金化过程中的保护,甚至正压保护。

由于镁、稀土、镍的熔点、沸点相差很大，镁的高活性及挥发性使得对其含量的控制非常困难，在熔炼及热处理过程中极易产生Mg的挥发，一方面造成合金中Mg含量偏离设计值，另一方面生产不安全。另外，在合金凝固过程中易产生成分偏析和组织不均匀，退火工艺周期长，易导致合金被氧化，影响合金的性能，致使合金产品品质难于控制，甚至存在安全问题。因此如何克服Mg的易挥发、氧化、偏析的突出问题，维持Mg的成分稳定、均匀及安全生产是制备RE-Mg-Ni基储氢合金的难点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服镁的易挥发、氧化、偏析的突出问题，维持镁的成分稳定、均匀及安全生产的稀土镁镍基储氢合金的制备方法。

本发明的稀土镁镍基储氢合金的制备方法，采用圆形或方形石墨电解槽，电解槽底部放置承接坩埚，预置一定量的添加元素金属块于承接坩埚；以REF₃-LiF-MgF₂-BaF₂等氟化物熔盐为电解介质，以RE₂O₃与MgO混合物为原料，在阴极RE与Mg共同电化学析出，得RE-Mg合金并沉入承接坩埚，与预置在坩埚内金属块合金化得稀土镁镍储氢合金，储氢合金按化学式成分为RE_xMg_1-xNi_yA_z，RE为La，Ce，Pr，Nd，Y之一或可能的组合，2≤y≤3,预置添加元素为Ni及A，A为Ti、Co、Zr、Cu、Cr之一或可能的组合，0≤z≤0.5。

本发明的稀土镁镍基储氢合金的制备方法，以RE₂O₃与MgO混合物为电解原料，RE₂O₃纯度≥98％，MgO纯度≥96％，其中RE₂O₃质量百分含量为60-95％，其比例由储氢合金化学式RE_xMg_1-xNi_yA_z确定；以市售纯度≥98％的REF₃，LiF，MgF₂，BaF₂为电解熔盐介质，电解质中REF₃的质量百分含量在75-92％之间变化，MgF₂的质量百分含量在0-10％变化，BaF₂质量百分含量在0-6％，LiF为余量；预置在坩埚的添加元素纯度≥96%。

电解所得的RE-Mg合金以及预置添加元素金属块于承接坩埚的量，均由RE_xMg_1-xNi_yA_z及根据电解的电流值、电流效率、电解时间计来确定；

采用圆形或者方形石墨电解槽（电解电流大于3500A时），电解槽底部放置承接坩埚，预置一定量的添加元素金属块于承接坩埚；以REF₃-LiF-MgF₂-BaF₂氟化物熔盐为电解介质，RE₂O₃与MgO的混合原料在电解介质溶解后，电解过程中在阴极位置发生RE与Mg的电化学析出，沉入承接坩埚与预置添加元素合金化得稀土镁镍储氢合金。

电解工作温度为：800－1100℃，单槽电解工作电流为2000-30000A之间。