[发明专利]一种稀土镁电极材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种稀土镁电极材料及制备方法。

背景技术

CN201010124355.3公开了一种电极材料，以铝为基体，含有0.01-1.0wt%的活化元素汞，0.05-2.0wt%的镓，0.05-2.0wt%的镁、0.01-1.0wt%的锡和0.01-1.0wt%的锌。该发明通过对铝阳极材料进行合金成分设计、电化学性能和元素活化机理的研究，优选出能降低铝阳极钝化和极化、提高铝阳极材料电化学活性和耐腐蚀性能的合金元素和成分，制备出了具有激活时间短，电流效率高，放电平稳，析氢量少，使用时间长等优点的大功率海水激活动力电池用铝阳极材料。但是开路电压负值偏低。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种稀土镁电极材料，该合金材料的开路电压负值较高。                                        

本发明的另一目的是提供一种稀土镁电极材料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明技术方案如下：

一种稀土镁电极材料，其特征在于，各成分的重量百分含量为：Sr 0.5-0.8%； Y 0.03-0.06%；Sb 0.4-0.7%；Fe 0.5-0.8%；Ni 1-4%；Os 0.07-0.09%，其余为Mg。

一种稀土镁电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）首先按照上述成分进行配料，原料Sr、Y、Sb、Fe、Ni、Os、Mg以纯物质形式加入，纯度均大于99.9%；

2）采用坩埚电阻炉熔炼合金原料，先将坩埚加热至400～500℃，然后在坩埚壁及底部均匀地撒上占合金原料重量2-4%的镁熔剂；然后将合金原料放入坩埚中，再在合金原料上撒上占合金原料重量1-2%的镁熔剂，然后加热坩埚，待坩埚中合金原料全部熔化后，拨去液面上的炉渣，撒入占合金原料重量3-5%的镁熔剂，再将坩埚升温至720-740℃，保温4-8min后，将熔融液态合金浇入铸型中；

3）浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留20-30分钟后取出，取出后在5-9分钟内将步骤2）熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；浇注完成10-20分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至110-120℃，保温20-30分钟，即得到稀土镁电极材料。 

步骤2）中镁熔剂的重量百分比含量为：KCl 24-27%，CaF₂ 3-6%，NaCl 1-3%，MgC_l2 52-55%，MgO 0.5-1.2%，PbCl₂1.3-1.5%，NaF 0.4-0.8%，其余为CaCl₂。

步骤3）中铸型通过以下方法制作：各成份按重量百分比耐火黏土 6-9%，水 4-6%，硼酸 1-2%，其余为刚玉砂粒进行配料；通过人工撞实方法将铸型做好后，置于120-130℃炉中硬化20-30分钟取出，冷却至室温。

所述刚玉砂粒的成分为 SiO₂ 1-3%，其余为Al₂O₃；耐火黏土的粉粒尺寸为2-5微米，刚玉砂粒的尺寸为200-250微米。

步骤3）中合金棒的直径为10-20mm，长度为50-200mm。

本发明的有益效果：

本发明加入合金元素 Sb 后，极化曲线变化平缓，表明合金元素与铝镁基合金具有良好的电化学相容性。Mg和 Fe元素可以形成共晶组织。加入合金元素Ni后，材料组织细化，开路电位有负移的趋势，且变化趋势较细化前平缓。在纯镁中加入合金元素Sr和Y，电位明显负移，而且比较稳定。Os和Sr元素结合可降低合金的氧化性。

试样经激冷铸造并有低温均匀化处理后，阳极材料组织更加均匀，具有较负的电位，较好的阳极极化性能，表明均匀化处理后阳极材料电化学性能能够得到提高。

本发明将熔融合金浇入铸型的型腔，采用快速冷却、热处理和合金化结合的方式，既有效降低合金中的相尺寸，保证化学成分的均匀分布，保证了合金的磁性能，也通过梯度处理大大降低了快速冷却造成的内应力，也保证了合金的力学性能。