熔盐电解制备Dy-Cu合金及其电极还原过程研究

采用LiF-DyF3为基础熔盐电解质,Dy2O3、Cu2O为电解原料,采用熔盐电解法制备了Dy-Cu中间合金。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对电解产物的形貌及物相组成进行分析;通过循环伏安法分析Dy(Ⅲ)、Cu(Ⅰ)在钨阴极的电极还原过程。结果表明,LiF-DyF3(24mol%)-3%Dy2O3-1%Cu2O体系下,控制温度970℃、电解时间1.0 h,可制备Cu-Dy中间合金且合金主要物相为CuDy;当电解过程稳定进行时,相同阴极电流密度下,槽电压的变化较小,而随着阴极电流密度的提高,槽电压逐渐增大,电流效率先升高后降低;在LiF-DyF3(24mol%)熔盐体系内,Dy2O3、Cu2O电极还原过程都是一步完成,Dy(Ⅲ)在钨电极上还原电位在-0.6^-0.4 V附近;Cu(Ⅰ)在钨电极上还原电位在-0.6 V附近。

LiF-DyF_3-Cu_2O-Dy_2O_3熔盐体系密度的影响因素研究

在探索出制取Dy-Cu中间合金方法的基础上,为了进一步优化电解过程的工艺参数,采用阿基米德法对LiF-DyF_3-Dy_2O_3-Cu_2O熔盐体系的密度进行了研究。考察了温度、单一氧化物(Dy_2O_3或Cu_2O)以及混合氧化物(Dy_2O_3与Cu_2O)对熔盐体系密度的影响,并通过最小二乘法对数据进行了拟合,建立了温度、 Dy_2O_3含量、 Cu_2O含量与熔盐密度之间的数学回归方程。研究结果表明,熔盐体系的密度随温度的升高而线性下降,而随单一氧化物加入量、混合氧化物加入量及混合氧化中w_(Dy_2O_3)与w_(Cu_2O)的比值增大而增大。在温度为910～1030℃,w_(Dy_2O_3)为0%～2.0%(质量分数),w_(Cu_2O)为0%～2.0%范围内,温度(t), Dy_2O_3加入量w_(Dy_2O_3), Cu_2O加入量w_(Cu_2O)与熔盐密度(ρ)的关系可以表示为:ρ=-7.01813-0.00163t+0.01832 w_(Dy_2O_3)+0.10289w_(Cu_2O)。从熔体密度角度来看,在氧化物的加入量满足2.0%≤w_(Dy_2O_3)+w_(Cu_2O)≤3.0%,w_(Dy_2O_3)∶w_(Cu_2O)<3∶2,电解温度控制在960～980℃的条件下,电解LiF-DyF_3-Dy_2O_3-Cu_2O熔盐制取Dy-Cu合金较为理想。