熔鹽電解法制備cumg中間合金工藝及機(jī)理研究

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：6120130120碩士學(xué)位論文2016年5月31日學(xué)位類別：工學(xué)碩士作者姓名：賴曉暉學(xué)科、專業(yè)：有色金屬冶金指導(dǎo)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(jī)理研究中間合金工藝及機(jī)理研究StudyonmoltensaltelectrolysisprocessmechanismofCuMgalloyprepared萬(wàn)方數(shù)據(jù)江西理工大學(xué)碩士學(xué)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(qiáng)高導(dǎo)合金，在電子通訊、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣泛的運(yùn)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(guò)熔鹽電解法制備CuMg合金。研究熔鹽體系的物理化學(xué)性質(zhì)和電解工藝過(guò)程，并運(yùn)用XRD、SEM檢測(cè)方法對(duì)合金的成分、形貌進(jìn)行分析，同時(shí)采用循環(huán)伏安曲線法、計(jì)時(shí)電流法等多種電化學(xué)測(cè)試方法，探究Mg2在該熔鹽體系中的電化學(xué)行為。對(duì)LiFMgF2BaF2MgO熔鹽體系物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)試，研

3、究結(jié)果表明，隨著溫度的升高，熔鹽電導(dǎo)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(dāng)溫度較低時(shí)，粘度隨溫度的升高而明顯降低，進(jìn)一步升高溫度，粘度降低趨勢(shì)變得平緩。電導(dǎo)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(shì)，當(dāng)溫度為1233K、MgO含量為1.5wt%時(shí)，電導(dǎo)率和密度達(dá)到最大值；粘度隨MgO含量的增加呈現(xiàn)先降低后升高趨勢(shì)，體系中MgO含量過(guò)高對(duì)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(dǎo)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(duì)LiFMgF2BaF2KClMgO熔鹽體系進(jìn)行電化學(xué)行為研究，結(jié)果表明，鎂離子在鎢電極上的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程為一步兩電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，電極反應(yīng)可描述為：Mg22e→Mg。該電極反應(yīng)為準(zhǔn)可逆反應(yīng)，并且電極過(guò)程受擴(kuò)散控制。通過(guò)計(jì)時(shí)電位法計(jì)算，在1233K時(shí)，Mg2在電解質(zhì)中的擴(kuò)

5、散系數(shù)為1.28105cm2s1。進(jìn)行電解試驗(yàn)，研究CuMg合金的電解工藝過(guò)程。研究結(jié)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(shí)間持續(xù)，槽電壓會(huì)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(huì)使電流效率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)電解溫度為1233K，陰極電流密度

6、為1.2Acm2時(shí)，電流效率最高，達(dá)到81.2%。采用極化法原理估算電解過(guò)程反電動(dòng)勢(shì)，得出該熔鹽體系中1233K電解溫度下，反電動(dòng)勢(shì)為2.45V。采用XRD和SEM對(duì)電解產(chǎn)物CuMg合金進(jìn)行表征分析。XRD分析結(jié)果表明，產(chǎn)物的物相為MgCu2，并且在XRD圖中沒(méi)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(jié)果表明，MgCu2相主要以樹(shù)枝狀形貌分布在Cu基體中，同時(shí)，Cu基晶相中也均勻散布有小顆粒狀的M