CN102433572A - 熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，是以氧化镁或者碳酸镁含量的质量百分比大于98％的纯菱镁矿和氧化钆或者氯化钆为原料，采用金属钨或者钼为阴极，石墨为阳极，电解质体系由氟化钆和碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物组合而成，电解温度900～1200℃，电流强度在1000-10000A，槽电压在5-15V，电流效率大于75％，金属回收率大于95％，镁钆合金杂质含量小于1％，在熔盐电解槽中直接生产镁钆合金。本发明与目前的熔炼对掺法相比，具有节能，简化流程，无金属的二次烧损等优点，且电解过程连续，可大规模生产合金，大幅度降低镁钆合金生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁钆合金的生产工艺，特别是在熔盐电解槽中直接在阴极上生产镁钆合金的生产工艺，属于有色金属冶金熔盐电解领域。
背景技术
镁合金是一种非常重要的工程材料，与其它材料相比，有密度小、比强度高等许多性能优势，很早就应用在航空航天工业上，其它的应用领域也相当广泛，如镁合金材料的良好震动吸收性、电磁屏蔽性能、散热及耐蚀性好等，使其在计算机、通讯等电子产品中的应用得到不断增长。稀土元素与镁形成的化合物分布在铸态组织晶界并在挤压后沿挤压方向分布，不同的稀土元素对合金的高温力学性能有不同影响。尤其是以稀土元素钆为代表的稀土-镁合金新材料在材料的性能上有很大的改善，其应用范围越来越广。所以镁钆合金将有较为广阔的应用发展前景。
镁钆合金的制备方法以熔炼对掺法为主，即以纯镁和纯钆在熔融状态下按一定的比例对掺而成。这样，不仅增加了金属二次重熔的热耗，还增加了金属的氧化损失，造成金属的极大浪费，增加了合金的生产成本。
发明内容
本发明目的是提供一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，是以氧化镁或者碳酸镁含量的质量百分比大于98％的纯菱镁矿和氧化钆或者氯化钆为原料，采用金属钨或者钼为阴极，石墨为阳极，电解质体系由氟化钆和碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物组合而成，在温度900～1200℃下，电流强度在1000～10000A，槽电压在5-15V，电流效率大于75％，金属回收率大于95％，镁钆合金杂质含量小于1％，在熔盐电解槽中直接生产镁钆合金。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，电解质体系中电解质由占质量百分比为95％的氟化钆和碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物组合而成，以占质量百分比为5％的氧化镁或者碳酸镁含量的质量百分比大于98％的纯菱镁矿和氧化钆或者氯化钆为原料；采用金属钨或者钼为阴极，石墨为阳极，用上浮式电解或者下沉式电解，在温度900～1200℃，电流强度1000～10000A下，电解时间在4-2160小时，在熔盐电解槽中直接生产镁钆合金。
电解质由MgF2和GdF3、MgCl2、LiF、LiCl、KCl、KF、BaF2、BaCl2、CaF2、CaCl2、NaF、NaCl中的两种或者两种以上组合而成，各自所占质量百分比：MgF2为5-80％、GdF3为10-90％、MgCl2为5-70％、LiF为5-80％、LiCl为5-50％、KCl为5-50％、KF为5-80％、BaF2为5-80％、BaCl2为5-60％、CaF2为5-80％、CaCl2为5-50％、NaF为5-70％、NaCl为5-50％。
氧化镁在电解质体系中的溶解度的质量百分比为1～5％，氧化钆在电解质体系中的溶解度为质量百分比为1～5％，氯化钆在电解质体系中的溶解度为质量百分比为1～25％；以氧化镁和氧化钆为原料电解时控制氧化镁和氧化钆在电解质中的比例关系，在保证镁离子和钆离子共同沉积析出的情况下，氧化镁和氧化钆在电解质中的质量比为1∶1～1∶15之间；以氧化镁和氯化钆为原料电解时控制氧化镁和氯化钆在电解质中的比例关系，在保证镁离子和钆离子共同沉积析出的情况下，氧化镁和氯化钆在电解质中的质量比为1∶1～1∶8之间。
根据各电解质组成物质的百分比含量不同，电解质密度同合金密度的大小关系，采用上浮式电解或者下沉式电解，电解质密度比合金密度大时，采用合金浮在电解质上面的上浮式电解；当电解质的密度比合金的密度小时，采用合金沉在电解槽底部的下沉式电解；极距为15-30cm，槽电压在5-15V。
在电解条件下正常电解，每间隔10-45分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的氧化镁或者碳酸镁含量的质量百分比大于98％的纯菱镁矿和氧化钆或者氯化钆原料，确保电解持续稳定进行。
所生产的镁钆合金中镁质量比含量为：1-99％，钆质量比含量为：1-99％，其它杂质成分含量小于1％，金属回收率大于95％。
以氧化镁和氧化钆或者氯化钆为原料时，其氧化镁中杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.1％，P＜0.1％，Si＜0.1％，V＜0.02％，氧化钆中主要杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.01％，C＜0.1％，Si＜0.1％，W＜0.1％，V＜0.02％，氯化钆中主要杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.01％，C＜0.1％，Si＜0.1％，W＜0.1％，V＜0.02％。
以氧化镁和氧化钆为原料，电解过程中氧化镁和氧化钆被分解，镁离子和钆离子共同在阴极上沉淀析出，形成镁钆合金，氧化镁和氧化钆分解反应为：2MgO→2Mg+O2、2Gd2O3→4Gd+3O2阳极上产生的气体为O2，O2同石墨阳极反应生成CO2、CO气体；以氧化镁和氯化钆为原料，电解过程中氧化镁和氯化钆被分解，镁离子和钆离子共同在阴极上沉淀析出，形成镁钆合金，氧化镁和氯化钆分解反应为：2MgO→2Mg+O2、2GdCl3→2Gd+3Cl2阳极上产生的气体为O2和Cl2，O2同石墨阳极反应生成CO2、CO气体。
以碳酸镁质量百分大于98％菱镁矿为原料时，它的其它杂质含量为：Fe＜0.2％、P＜0.1％、Ca＜0.2％、Si＜0.5％，它在900℃～1200℃的电解条件下，分解生成MgO，化学反应方程式为：MgCO3→MgO+CO2。
优点及效果：通过本发明技术方案的实施，能够根据需要生产出成分均匀的镁钆合金，合金成分由电解时间和原料配比决定。很好地解决现在生产镁钆合金的方法存在热耗大、合金金属的氧化损失大、金属生产成本高等缺点。
本发明生产工艺以廉价的MgO或者较纯的菱镁矿(碳酸镁质量百分含量＞98％)和氧化钆或者氯化钆为原料，在熔盐电解槽中直接生产出成分均匀的镁钆合金。可以大幅度地降低合金的生产成本，减小工人的劳动强度。同时，电解过程连续，金属回收率大于95％，可以大规模生产成分均匀、偏析少的镁钆合金，是一种短流程、低成本的合金生产工艺。
具体实施方式
熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺以氧化镁或者碳酸镁含量的质量百分比大于98％的纯菱镁矿和氧化钆或者氯化钆为原料，采用金属钨或者钼为阴极，石墨为阳极，电解质体系由氟化钆和碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物组合而成，在温度900～1200℃，1000～10000A下，在熔盐电解槽中直接生产镁钆合金。过程如下：电解质由MgF2和GdF3、MgCl2、LiF、LiCl、KCl、KF、BaF2、BaCl2、CaF2、CaCl2、NaF、NaCl中的两种或者两种以上组合而成。按一定的比例准确称取各电解质组成成分，根据电解质同合金密度的不同，选取上浮式或者下沉式电解结构。在高温下熔化电解质，加入原料，接通电源，开始电解。间隔一定时间，加入原料以维持电解槽中镁离子和钆离子浓度在一个稳定的范围，保证电解正常进行。
电解温度：根据电解质组成不同，温度可控制在900℃～1200℃之间，电解质的初晶温度不同，可选择在电解质初晶温度之上的20℃～100℃进行电解。
氧化镁原料要求为：氧化镁中杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.1％，P＜0.1％，Si＜0.1％，V＜0.02％。
碳酸镁质量百分大于98％菱镁矿原料要求为：其它杂质含量为：Fe＜0.2％、P＜0.1％、Ca＜1％、Si＜0.5％，它在900℃～1200℃的电解条件下，分解生成MgO，化学反应方程式为：MgCO3→MgO+CO2。
氧化钆原料要求为：其主要杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.01％，C＜0.1％，Si＜0.1％，W＜0.1％，V＜0.02％。
氯化钆原料要求为：其主要杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.01％，C＜0.1％，Si＜0.1％，W＜0.1％，V＜0.02％。
实施例1：
以MgF2-GdF3-LiF为电解质体系，各成分的质量百分比分别为5％、65％、25％；以氧化镁和氧化钆为原料，占电解质体系中的质量百分比为5％，且氧化镁和氧化钆质量比为1∶5；以金属钨棒为阴极，石墨为阳极，选择下沉式阴极；电解温度为1180℃，极距为15cm，电流强度为3000A；每隔30分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的氧化镁和氧化钆(氧化镁和氧化钆质量比为1∶5)，经过4个小时的电解，在电解槽底部生产出了成分均匀的镁钆合金，合金中镁含量质量百分比达到了76.6％，钆含量质量百分比达到23.3％，金属回收率94.3％。电解过程中放出CO2，CO，无其它气体生成。
实施例2：
以GdF3-LiF-KCl为电解质体系，各成分的质量百分比分别为20％、30％、45％；采用碳酸镁质量百分比大于98％的菱镁矿和氯化钆为原料，占电解质体系中的质量百分比为5％，且氧化镁(碳酸镁换算为氧化镁质量)和氯化钆质量比为1∶3；以金属钨棒为阴极，石墨为阳极，选择了下沉式阴极；电解温度为920℃，极距为20cm，电流强度为1500A；每隔30分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的菱镁矿和氯化钆(氧化镁和氯化钆质量比为1∶3)；经过120个小时的电解，在电解槽底部生产出了成分均匀的镁钆合金，合金中镁含量质量百分比达到了55.7％，钆含量质量百分比达到44.1％，金属回收率96％。电解过程中放出CO2，CO和氯气。
实施例3：
以GdF3-BaF2-CaF2-LiF为电解质体系，各成分的质量百分比分别为10％、55％、15％和15％；以氧化镁和氧化钆为原料，占电解质体系中的质量百分比为5％，氧化镁和氧化钆质量比为1∶4；以金属钼棒为阴极，石墨为阳极，选择了上浮式阴极；电解温度为1050℃，极距为30cm，电流强度为9000A；每隔10分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的氧化镁和氧化钆(氧化镁和氧化钆质量比为1∶5)，经过1000个小时的电解，在电解槽中生产出了成分均匀的镁钆合金，合金中镁含量质量百分比达到了64.7％，钆含量质量百分比达到35.1％，金属回收率98.4％。电解过程中只放出CO2，CO，无其它气体生成。
实施例4：
以GdF3-BaF2-KCl-LiF为电解质体系，各成分的质量百分比分别为15％、60％、10％和10％；以氧化镁和氯化钆为原料，占电解质体系中的质量百分比为5％，氧化镁和氯化钆质量比为1∶6；以金属钨棒为阴极，石墨为阳极，选择了上浮式阴极；电解温度为1050℃，极距为20cm，电流强度为4000A；每隔30分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的氧化镁和氯化钆(氧化镁和氯化钆质量比为1∶6)；，经过1400个小时的电解，在电解槽中生产出了成分均匀的镁钆合金，合金中镁含量质量百分比达到了32.6％，钆含量质量百分比达到67.1％，金属回收率97.3％。电解过程中放出CO2，CO和氯气。
实施例5：
以GdF3-LiF为电解质体系，各成分的质量百分比为65％和30％；以氧化镁和氯化钆为原料，占电解质体系中的质量百分比为5％，氧化镁和氯化钆质量比为1∶4；以金属钨棒为阴极，石墨为阳极，选择了下沉式阴极；电解温度为1100℃，极距为25cm，电流强度为3000A；每隔30分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的氧化镁和氯化钆(氧化镁和氯化钆质量比为1∶4)；经过2000个小时的电解，在电解槽底部生产出了成分均匀的镁钆合金，合金中镁含量质量百分比达到了68.5％，钆含量质量百分比达到31.1％，金属回收率94％。电解过程中放出CO2，CO和氯气。
实施例6：
以GdF3-MgF2-LiF-KCl为电解质体系，各成分的质量百分比分别为20％、20％、10％和45％；以菱镁矿(碳酸镁质量百分比大于98％)和氧化钆为原料，占电解质体系中的质量百分比为5％，氧化镁(碳酸镁换算为氧化镁质量)和氧化钆质量比为1∶8；以金属钨棒为阴极，石墨为阳极，选择了下沉式阴极；电解温度为950℃，极距为24cm，电流强度为2000A；每隔45分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的菱镁矿和氧化钆(氧化镁和氯化钆质量比为1∶8)；经过1100个小时的电解，在电解槽底部生产出了成分均匀的镁钆合金，合金中镁含量质量百分比达到了21.2％，钆含量质量百分比达到78.1％，金属回收率95.6％。电解过程中放出CO2，CO。
实施例7：
以GdF3-MgF-LiF-KCl为电解质体系，各成分的质量百分比为25％、10％、10％和50％；以氧化镁和氯化钆为原料，占电解质体系中的质量百分比为5％，氧化镁和氯化钆质量比为1∶5；以金属钨棒为阴极，石墨为阳极，选择了下沉式阴极；电解温度为950℃，极距为20cm，电流强度为7000A；每隔20分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的氧化镁和氯化钆(氧化镁和氯化钆质量比为1∶5)；经过240个小时的电解，在电解槽底部生产出了成分均匀的镁钆合金，合金中镁含量质量百分比达到了54.5％，钆含量质量百分比达到45.1％，金属回收率96％。电解过程中放出CO2，CO和氯气。
实施例8：
以GdF3-LiF-BaF2为电解质体系，各成分的质量百分比分别为20％、30％、45％；采用碳酸镁质量百分比大于98％的菱镁矿和氧化钆为原料，占电解质体系中的质量百分比为5％，氧化镁(碳酸镁换算为氧化镁质量)和氧化钆质量比为1∶4；以金属钼棒为阴极，石墨为阳极，选择了上浮式阴极；电解温度为1050℃，极距为30cm，电流强度为5000A；每隔30分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的菱镁矿和氧化钆(氧化镁和氧化钆质量比为1∶4)；经过480个小时的电解，在电解槽中生产出了成分均匀的镁钆合金，合金中镁含量质量百分比达到了38.6％，钆含量质量百分比达到61.1％，金属回收率95.3％。电解过程中放出CO2，CO。
Claims (9)
1.一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：电解质体系中电解质由占质量百分比为95％的氟化钆和碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物组合而成，以占质量百分比为5％的氧化镁或者碳酸镁含量的质量百分比大于98％的纯菱镁矿和氧化钆或者氯化钆为原料；采用金属钨或者钼为阴极，石墨为阳极，用上浮式电解或者下沉式电解，在温度900～1200℃，电流强度1000～10000A下，在熔盐电解槽中直接生产镁钆合金。
2.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：电解质由MgF2和GdF3、MgCl2、LiF、LiCl、KCl、KF、BaF2、BaCl2、CaF2、CaCl2、NaF、NaCl中的两种或者两种以上组合而成，各自所占质量百分比：MgF2为5-80％、GdF3为10-90％、MgCl2为5-70％、LiF为5-80％、LiCl为5-50％、KCl为5-50％、KF为5-80％、BaF2为5-80％、BaCl2为5-60％、CaF2为5-80％、CaCl2为5-50％、NaF为5-70％、NaCl为5-50％。
3.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：氧化镁在电解质体系中的溶解度的质量百分比为1～5％，氧化钆在电解质体系中的溶解度为质量百分比为1～5％，氯化钆在电解质体系中的溶解度为质量百分比为1～25％；以氧化镁和氧化钆为原料电解时控制氧化镁和氧化钆在电解质中的比例关系，在保证镁离子和钆离子共同沉积析出的情况下，氧化镁和氧化钆在电解质中的质量比为1∶1～1∶15之间；以氧化镁和氯化钆为原料电解时控制氧化镁和氯化钆在电解质中的比例关系，在保证镁离子和钆离子共同沉积析出的情况下，氧化镁和氯化钆在电解质中的质量比为1∶1～1∶8之间。
4.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：根据各电解质组成物质的百分比含量不同，电解质密度同合金密度的大小关系，采用上浮式电解或者下沉式电解，电解质密度比合金密度大时，采用合金浮在电解质上面的上浮式电解；当电解质的密度比合金的密度小时，采用合金沉在电解槽底部的下沉式电解；极距为15-30cm，槽电压在5-15V，电解时间4-2160小时。
5.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：在电解条件下正常电解，每间隔10-45分钟向电解槽补充加入质量百分比为0.5％的氧化镁或者碳酸镁含量的质量百分比大于98％的纯菱镁矿和氧化钆或者氯化钆原料，确保电解持续稳定进行。
6.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：所生产的镁钆合金中镁质量比含量为：1-99％，钆质量比含量为：1-99％，其它杂质成分含量小于1％，金属回收率大于95％。
7.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：以氧化镁和氧化钆或者氯化钆为原料时，其氧化镁中杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.1％，P＜0.1％，Si＜0.1％，V＜0.02％，氧化钆中主要杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.01％，C＜0.1％，Si＜0.1％，W＜0.1％，V＜0.02％，氯化钆中主要杂质成分的质量百分含量为：Fe＜0.01％，C＜0.1％，Si＜0.1％，W＜0.1％，V＜0.02％。
8.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：以氧化镁和氧化钆为原料，电解过程中氧化镁和氧化钆被分解，镁离子和钆离子共同在阴极上沉淀析出，形成镁钆合金，氧化镁和氧化钆分解反应为：2MgO→2Mg+O2、2Gd2O3→4Gd+3O2阳极上产生的气体为O2，O2同石墨阳极反应生成CO2、CO气体；以氧化镁和氯化钆为原料，电解过程中氧化镁和氯化钆被分解，镁离子和钆离子共同在阴极上沉淀析出，形成镁钆合金，氧化镁和氯化钆分解反应为：2MgO→2Mg+O2、2GdCl3→2Gd+3Cl2阳极上产生的气体为O2和Cl2，O2同石墨阳极反应生成CO2、CO气体。
9.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺，其特征是：以碳酸镁质量百分大于98％菱镁矿为原料时，它的其它杂质含量为：Fe＜0.2％、P＜0.1％、Ca＜0.2％、Si＜0.5％，它在900℃～1200℃的电解条件下，分解生成MgO，化学反应方程式为：MgCO3→MgO+CO2。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103184476A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-07-03 | 南京航空航天大学 | 一种碱式碳酸镁生产稀土镁合金的工艺方法 |
| WO2014194746A1 (zh) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | 中国科学院过程工程研究所 | 利用氧化镁为原料电解制备镁合金的方法 |
| CN108878814A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-23 | 江西理工大学 | 一种制备锂离子电池负极材料Sn-Co合金的方法 |
| CN110106532A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-09 | 开化祥盛磁业有限公司 | 一种熔盐电解制备铽铁合金的方法 |
| CN112030193A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-04 | 包头稀土研究院 | 降低钆钇镁合金偏析的方法 |
| CN116856023A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-10-10 | 中石油深圳新能源研究院有限公司 | 电池连接体的制备方法、电池连接体和电池 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3855087A (en) * | 1972-10-11 | 1974-12-17 | Shinetsu Chemical Co | Method for producing rare earth metal-containing alloys |
| JP2004315891A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Toyohashi University Of Technology | 希土類金属を含むマグネシウム合金の製造方法 |
| CN1884629A (zh) * | 2006-05-26 | 2006-12-27 | 杨少华 | 一种镁合金的生产工艺 |
| CN101058891A (zh) * | 2006-04-20 | 2007-10-24 | 有研稀土新材料股份有限公司 | 一种高稀土含量镁中间合金的制备方法 |
| CN101117723A (zh) * | 2007-07-30 | 2008-02-06 | 赣南师范学院 | 氟化体系共电沉积制备Gd-Mg中间合金的方法 |
| CN102220607A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-10-19 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 用含水氯化物电解制备镁稀土合金的熔盐电解质组成 |
| CN102268693A (zh) * | 2011-07-08 | 2011-12-07 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 稀土镁合金的制备方法 |
-
2011
- 2011-12-26 CN CN2011104424593A patent/CN102433572A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3855087A (en) * | 1972-10-11 | 1974-12-17 | Shinetsu Chemical Co | Method for producing rare earth metal-containing alloys |
| JP2004315891A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Toyohashi University Of Technology | 希土類金属を含むマグネシウム合金の製造方法 |
| CN101058891A (zh) * | 2006-04-20 | 2007-10-24 | 有研稀土新材料股份有限公司 | 一种高稀土含量镁中间合金的制备方法 |
| CN1884629A (zh) * | 2006-05-26 | 2006-12-27 | 杨少华 | 一种镁合金的生产工艺 |
| CN101117723A (zh) * | 2007-07-30 | 2008-02-06 | 赣南师范学院 | 氟化体系共电沉积制备Gd-Mg中间合金的方法 |
| CN102220607A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-10-19 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 用含水氯化物电解制备镁稀土合金的熔盐电解质组成 |
| CN102268693A (zh) * | 2011-07-08 | 2011-12-07 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 稀土镁合金的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 《稀有金属材料与工程》 20071231 杨少华等 熔盐电解法制取Al-Mg-RE三元合金 1-9 第36卷, 第3期 * |
| 彭光怀等: "氟化物熔盐共电沉积制备Gd-Mg中间合金研究", 《昆明理工大学学报》, vol. 35, no. 2, 30 April 2010 (2010-04-30) * |
| 杨少华等: "熔盐电解法制取Al—Mg—RE三元合金", 《稀有金属材料与工程》, vol. 36, no. 3, 31 December 2007 (2007-12-31) * |
| 赵飞等: "氧化钆电解制备钆铁合金工艺试验", 《内蒙古石油化工》, no. 11, 31 December 2007 (2007-12-31) * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103184476A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-07-03 | 南京航空航天大学 | 一种碱式碳酸镁生产稀土镁合金的工艺方法 |
| WO2014194746A1 (zh) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | 中国科学院过程工程研究所 | 利用氧化镁为原料电解制备镁合金的方法 |
| CN104213154A (zh) * | 2013-06-04 | 2014-12-17 | 中国科学院过程工程研究所 | 利用氧化镁为原料电解制备镁合金的方法 |
| CN104213154B (zh) * | 2013-06-04 | 2017-08-04 | 中国科学院过程工程研究所 | 利用氧化镁为原料电解制备镁合金的方法 |
| CN108878814A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-23 | 江西理工大学 | 一种制备锂离子电池负极材料Sn-Co合金的方法 |
| CN110106532A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-09 | 开化祥盛磁业有限公司 | 一种熔盐电解制备铽铁合金的方法 |
| CN112030193A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-04 | 包头稀土研究院 | 降低钆钇镁合金偏析的方法 |
| CN112030193B (zh) * | 2020-08-27 | 2021-11-09 | 包头稀土研究院 | 降低钆钇镁合金偏析的方法 |
| CN116856023A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-10-10 | 中石油深圳新能源研究院有限公司 | 电池连接体的制备方法、电池连接体和电池 |
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