熔鹽電解法制備cumg中間合金工藝及機理研究

1、分類號：密級：UDC：學號：6120130120碩士學位論文2016年5月31日學位類別：工學碩士作者姓名：賴曉暉學科、專業(yè)：有色金屬冶金指導教師：楊少華副教授研究方向：熔鹽電解熔鹽電解法制備熔鹽電解法制備CuMg中間合金工藝及機理研究中間合金工藝及機理研究StudyonmoltensaltelectrolysisprocessmechanismofCuMgalloyprepared萬方數(shù)據(jù)江西理工大學碩士學位論文摘要摘要銅鎂合金是銅合

2、金材料中具有代表性的高強高導合金，在電子通訊、交通運輸?shù)阮I域具有廣泛的運用。本文研究以MgO為原料，LiFMgF2BaF2KCl為支持電解質(zhì)，純銅棒作為陰極，通過熔鹽電解法制備CuMg合金。研究熔鹽體系的物理化學性質(zhì)和電解工藝過程，并運用XRD、SEM檢測方法對合金的成分、形貌進行分析，同時采用循環(huán)伏安曲線法、計時電流法等多種電化學測試方法，探究Mg2在該熔鹽體系中的電化學行為。對LiFMgF2BaF2MgO熔鹽體系物理化學性質(zhì)測試，研

3、究結果表明，隨著溫度的升高，熔鹽電導率增大，而密度呈線性減小，并且粘度也隨著溫度升高而降低。當溫度較低時，粘度隨溫度的升高而明顯降低，進一步升高溫度，粘度降低趨勢變得平緩。電導率和密度隨體系中MgO含量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當溫度為1233K、MgO含量為1.5wt%時，電導率和密度達到最大值；粘度隨MgO含量的增加呈現(xiàn)先降低后升高趨勢，體系中MgO含量過高對熔鹽粘度具有很大的影響。另外，向LiFMgF2BaF2MgO熔鹽體系中

4、添加適量的KCl，可提高熔鹽電導率，增大熔鹽密度，降低熔鹽粘度。所以，LiFMgF2BaF2KClMgO熔鹽體系的性能要憂于LiFMgF2BaF2MgO熔鹽體系。采用鎢電極對LiFMgF2BaF2KClMgO熔鹽體系進行電化學行為研究，結果表明，鎂離子在鎢電極上的電化學反應過程為一步兩電子轉(zhuǎn)移過程，電極反應可描述為：Mg22e→Mg。該電極反應為準可逆反應，并且電極過程受擴散控制。通過計時電位法計算，在1233K時，Mg2在電解質(zhì)中的擴

5、散系數(shù)為1.28105cm2s1。進行電解試驗，研究CuMg合金的電解工藝過程。研究結果表明，槽電壓隨電解溫度升高而降低，隨陰極電流密度的增大而增大；并且電解時間持續(xù)，槽電壓會增大。在1173K~1263K溫度范圍內(nèi)，電解溫度每升高30K，槽電壓下降0.1V；陰極電流密度從0.8Acm2升高至1.4Acm2，槽電壓升高0.3V左右。電解溫度升高和陰極電流密度增大，都會使電流效率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當電解溫度為1233K，陰極電流密度

6、為1.2Acm2時，電流效率最高，達到81.2%。采用極化法原理估算電解過程反電動勢，得出該熔鹽體系中1233K電解溫度下，反電動勢為2.45V。采用XRD和SEM對電解產(chǎn)物CuMg合金進行表征分析。XRD分析結果表明，產(chǎn)物的物相為MgCu2，并且在XRD圖中沒有出現(xiàn)單質(zhì)Mg衍射峰，表明Mg全部以MgCu2化合物形式存在于合金中。SEM分析結果表明，MgCu2相主要以樹枝狀形貌分布在Cu基體中，同時，Cu基晶相中也均勻散布有小顆粒狀的M