一種鎂合金陽極材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎂合金陽極材料及其制備方法；屬于大功率化學電源新型陽極材料開發(fā)制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述鎂合金陽極材料可以用作海水電池和空氣電池的陽極材料，其化學成分以質(zhì)量百分比計包括：Al：4～7％、Sn：0.5～1.5％、Ce：0.05～0.5％、余量為Mg、雜質(zhì)含量≦0.01％。該合金材料采用熔煉、熱處理、擠壓、軋制等金屬材料加工工藝獲得一種電化學性能優(yōu)良、自腐蝕速率較低、陽極效率高的鎂合金板材。本發(fā)明合金組分設(shè)計合理，制備工藝簡單，所得產(chǎn)品性能優(yōu)良，便于大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。
【專利說明】
-種鎮(zhèn)合金陽極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種儀合金陽極材料及其制備方法;屬于大功率化學電源新型陽極材 料開發(fā)制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬儀作為陽極材料具有密度小、理論電容量大、電位負、極化率低等特點。其標 準電極電位為-2.37V，在中性介質(zhì)中可達-2.7V;因此具有高的比能量，其理論比能量等達 至化.SkW h kg-i，僅次于金屬裡、侶。然而金屬裡過于活潑在常溫下很能難存儲，侶陽極材料 必須在高濃度的堿性介質(zhì)中才能發(fā)揮最佳放電性能。
[0003] 中國的儀資源豐富，礦石類型齊全、分布范圍廣，總儲量占世界的2.25%，居世界 第一，所W儀合金陽極材料具有其獨特的優(yōu)勢。儀陽極可與胞〇2、4邑(：1、化(：1刑札、加212等 等陰極組裝成海水電池單體或是電池組，在干燥的環(huán)境中長時間的存儲，當浸沒在海水中， 利用海水作為電解質(zhì)將電池快速激活為無人航行系統(tǒng)、浮標、航標、聲納、緊急救生裝置等 提供電能。儀空氣電池則是利用儀合金板作為陽極，帶有很強催化能力的貴金屬、碳基材 料、過渡金屬氧化物等作為陰極、例如銷(Pt)、多孔碳、二氧化儘(Mn化）。當儀空氣電池中灌 入中性的溶液(化Cl或是KC1)，該電池就可W提供所需的電能。儀空氣電池最早源于1960 年，一家名為General Elec化ic(GE)的美國公司，該公司最早開發(fā)了一款儀空氣燃料電池。 最近，加拿大的GreenvoIt Power公司成功研制出一種連續(xù)的Mg/海水/空氣燃料電池 (MASWFC)，運種電池比鉛酸蓄電池有著更高的能量密度。運種電池系統(tǒng)還可W為電視、手機 和汽車提供電能。另外一家加拿大的公司Ma評ower? Systems也研發(fā)了一種儀空電池，結(jié)合 Mg、氧氣和鹽水電解質(zhì)。利用儀合金作為陽極，海水作為電解質(zhì)，溶解在海水中的氧作為陰 極，儀空電池同樣可W應(yīng)用于海底儀器。在1996年，挪威和意大利合作研發(fā)儀空燃料電池用 于自動控制系統(tǒng)來勘探海上油田。運種燃料電池由兩大堆組成，它的能量密度為650kWh和 壽命為15年。深海電池同樣用于燈塔，浮板和深海監(jiān)測設(shè)備。同時，儀空電池是軍事應(yīng)用的 一個選擇。海軍意識到儀空燃料電池和儀鋒電池的混合作為探測器的能量提供者，可W提 供超過兩周的25kW的脈沖電源?？蒞看出，利用儀合金作為陽極材料組裝得到的海水電池 或空氣電池都具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，決定儀電池性能的關(guān)鍵材料儀合金陽極材料其 成分與加工工藝都處于完全保密狀態(tài)。
[0004] 儀合金陽極在工作過程中存在純化和極化，使陽極的電流效率降低、激活時間延 長、放電過程不平穩(wěn)，從而使其應(yīng)用受到了很大的限制。專利200710143645.0公開了一種 "儀空氣燃料電池陽極材料的制造方法"其步驟包括:制備潔凈儀;將潔凈儀進行合金化處 理;添加晶粒細化劑并通過冷卻速率及結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)將合金化的潔凈儀制成晶粒細小的儀 合金棒材；W及將板材加工成板材。專利200810127885.6公開了一種魚雷電池陽極儀合金 生產(chǎn)方法，其所設(shè)計的儀合金的成分為"Mgl. 2-1.4wt %、HgO. 5-0.7wt%、Ga0.0 2%Ce"，其 采用近終成形鑄社薄板方法和多道次冷社方法生產(chǎn)。專利CN200810127886.0公開了一種魚 雷電池的含隸陽極儀合金材料的烙煉方法;其通過化合物隸合金化方法、隸蒸氣硫化復(fù)合 方法和低溫烙煉方法制備。專利03142626.3公開了 "儀電池陽極板材"，其所設(shè)計的材料中 A15-8 %、ZnO. 5-2.5 %、MnO. 1-0.5 %、0.1-1.0 %的多元微量添加劑;其通過連續(xù)鑄造或連 續(xù)鑄社得到;其所得板材的金相組織為由表面層向內(nèi)生長的柱狀晶，組織致密Mg-A^^-Mn 合金。專利201010501387.0公開了一種儀合金燃料電池的陽極及其制備方法;其所設(shè)計的 儀合金的組分為1% 80-86%、413.1-7.6%、1^13.5-9.2%、2110.8-2.0%、二氧化儘0.2- 1.5%、稀±元素0.5-5.0%"。除此之外
[0005] 目前已有文獻報道的海水激活電池陽極材料有AP65(Al: 6.0~7.0% ,Pb: 4.4~ 5.0% ,Zn :0.4 ~1.5 % ,Mn :0.15 ~0.3 %，余量為 Mg)、MTA75(A1:4.6 ~5.6% ,TI: 4.6 ~ 5.6% ,Mn《0.25%，余量為Mg)、Mg-Hg-Ga化g:2.0%，Ga:4.0%，余量為Mg)、Mg-A^Ga(A1: 1.0~7.0%，Ga:0.5~4%，余量為Mg)等。上述儀合金用作陽極材料是共同特點是電位高、 析氨量低、成泥少，可WlOO~300mAcnf2電流密度下穩(wěn)定放電，在但是使用效率均在60% W 下。同時人們還嘗試了 W純儀、納米級儀顆粒、AZ31、AZ61、AZ91、4150、4160、1肖-^合金等等 來作為儀空電池陽極材料;但運些陽極材料的共同特點是電位高，析氨率低、使用效率高， 但是其放電活性低，僅僅在電流密度IOmAcnf2W下穩(wěn)定放電，而且放電電壓很低(一般為1.3 ~0.8V)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料，可W用作海水電池和空氣電池的陽極材料，其化學 成分W質(zhì)量百分比計包括：
[0007] Al :4 ~7%、優(yōu)選為 5-6%;
[000引 Sn:0.5 ~1.5%、優(yōu)選為 0.8-0.95%;
[0009] Ce: 0.05~0.5 %、優(yōu)選為0.05~0.45 % ;進一步優(yōu)選為:0.25~0.3 %
[0010] 余量為Mg;
[00川雜質(zhì)含量蘭0.01%。
[0012] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料，所述儀合金陽極材料中含有AUCe相。所述AUCe相占 儀合金陽極材料總質(zhì)量的0.089-0.534%。
[0013] 可W用作海水電池和空氣電池的陽極材料，通過鑄造、擠壓、社制等工藝加工成不 同的形狀，采用中性的1~5%的(化Cl或KC1)溶液作為電解質(zhì)的情況下，可作為海水激活電 池和儀空氣電池用儀合金陽極材料。
[0014] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;包括下述步驟：
[001引步驟一
[0016] 按設(shè)計組分配取侶源、錫源、姉源、儀源;將配取的侶源、錫源、姉源、儀源烙融后誘 鑄，得到鑄錠；
[0017] 步驟二
[0018] 對步驟一所得鑄錠進行均勻化退火處理，得到半成品；所述均勻化退火處理的溫 度為 350°C ~450°C;
[0019] 步驟 S
[0020] 對步驟二所得半成品進行變形處理;得到成品;所述變形處理為擠壓和/或社制。
[0021] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;所述侶源選自純侶、侶儀中間合金、侶錫 中間合金、侶姉中間合金中的至少一種。所述純侶的純度大于等于99.9%。
[0022] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;所述錫源選自純錫、侶錫中間合金、儀錫 中間合金中的至少一種。
[0023] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;所述姉源為儀姉中間合金。
[0024] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;所述儀源選自純儀、儀侶中間合金、儀錫 中間合金、儀姉中間合金中的至少一種。優(yōu)選為純儀和儀姉中間合金。所述純儀的純度大于 等于99.9 %。
[0025] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;步驟一中，
[0026] 按設(shè)計組分配取侶源、錫源、姉源、儀源;所述侶源為純侶、所述錫源為純錫、所述 姉源為儀姉中間合金、所述儀源由純儀和儀姉中間合金組成；然后在保護氣氛下，升溫至 720~780°C，將配取的純儀加入爐中烙化，接著將侶源、錫源加入烙液中，攬拌均勻后加入 儀姉中間合金，當儀姉中間合金完全溶化后，攬拌均勻，降溫至690~71(TC，靜置、誘鑄，得 到鑄錠。
[0027] 作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;將侶源、錫源加入烙液中 至侶源、錫源完全溶化后，攬拌5~10分鐘。
[0028] 作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法；當儀姉中間合金完全溶 化后，攬拌5~10分鐘;接著降溫至690~710°C。
[0029] 作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;在690~710°C靜置5~10 分鐘后誘注到預(yù)熱溫度為25(TC的鋼制模具中，得到鑄錠。
[0030] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;在保護條件下，于350°C~450°C對步驟 一所得鑄錠進行均勻化退火處理12~24h;所述保護條件為將鑄錠置于硫化鐵粉末中。將鑄 錠置于硫化鐵粉末中，可W防止合金在均勻化退火處理發(fā)生氧化。進而有利于合金中各組 元在高溫下的擴散均勻。
[0031] 本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;步驟=中，對步驟二所得半成品進行變 形處理;得到成品；所述變形處理為擠壓和/或社制。所述擠壓是:將半成品預(yù)熱到280°C~ 450°C，模具加熱到250°C~400°C，然后擠壓獲得型材。所述社制是:將半成品預(yù)熱到300°C ~450°C，然后進行熱社變形，熱社是控制道次變形量為20-40%，控制總變形量為70-85%。
[0032] 作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種儀合金陽極材料的制備方法;步驟=中，對步驟二所得 半成品先進行擠壓變形處理，然后在進行橫向社制；
[0033] 所述擠壓變形處理將半成品預(yù)熱到280°C~450°C，模具加熱到250°C~400°C，然 后擠壓獲得型材;所述橫向社制是將擠壓獲得型材預(yù)熱到30(TC~45(TC，然后進行熱社變 形，熱社是控制道次變形量為35-40%，控制總變形量為80-85%。
[0034] 本發(fā)明通過鑄造、熱處理、擠壓、社制等加工工藝可獲得不同的形狀，同時具備優(yōu) 異的電化學性能的儀合金陽極材料。采用中性電解液或是海水作為電解質(zhì)，該儀合金作為 陽極材料，搭配不同的陰極材料，釋放所需要的電能。無論是型材還是板材都可W直接作為 電池用儀合金陽極材料來使用。儀合金陽極材料還可W通過擠壓和社制兩種工藝搭配來進 行制造，可W大大縮短加工時間和加工成本。先將鑄錠擠壓成板條狀，然后將板條狀的儀合 金剪切成所需的成品寬度，進行橫向的社制，獲得最終產(chǎn)品?？蒞通過合理控制擠壓比和社 制變形量，使得儀合金陽極材料性能更均勻，放電效果更好。
[0035] 原理和優(yōu)勢
[0036] 本發(fā)明通過適量的Ce元素與Sn元素 W及其他元素的協(xié)同作用，得到了性能優(yōu)越儀 合金陽極材料;其所開發(fā)的陽極材料用于海水電池或是空氣電池時，在150mA/cnf2電流密度 下，陽極效率大于等于80.3% (最高可達84.7%)，放電電壓大于等于1.580V(最高可達 1.630￥);在3001114八111^電流密度下，陽極效率大于等于86.5%(最高可達88.5%)，放電電壓 大于等于1.106V(最高可達1.365V)。利用Mn化為催化劑制備的空氣正極與該合金組裝成空 氣電池，當放電電流密度為120mA/cm2時，其工作電壓最高可達0.825V，能量密度最高可達 99mW/cm^
[0037] 本發(fā)明通過對Mg-Al -Sn合金適當?shù)脑黾恿诉m量的第四組元合金元素 Ce，在烙煉過 程中可W降低氧化夾雜、氨含量、提高耐腐蝕性能和阻燃性能，在生產(chǎn)過程中可W大大的降 低制造成本。
[0038] 本發(fā)明適量的第四組元合金元素 Ce與其他元素的協(xié)同作用（尤其是Ce、ai二者的 協(xié)同作用），可W提高合金的流動性，降低合金的在鑄造過程中的縮松、熱裂傾向。
[0039] 本發(fā)明適量的第四組元合金元素 Ce與其他元素的協(xié)同作用（尤其是Ce、ai二者的 協(xié)同作用），可W增大合金在壓力加工過程的變形溫度區(qū)間及變形量，可W使合金更容易實 現(xiàn)塑性加工成型。
[0040] 本發(fā)明適量的AUCe相在合金陽極板材成品中可W作為一種陰極相，在其他適量 組元的協(xié)同作用下沒可W起到顯著提高合金電化學活性，進而提高合金的放電性能。
【附圖說明】
[0041 ]附圖1為實施例4中所得半成品的微觀組織圖；
[0042] 附圖2(a)為實施例4中所得成品的第二相分布圖；
[0043] 附圖2(b)為實施例4中所得成品的金相組織圖；
[0044] 附圖3為實施例所得成品配合空氣正極的放電性能數(shù)據(jù)圖。
[0045] 從圖1中可W看出半成品組織中形成了 AUCe相。
[0046] 從圖2(a)中可W看出通過塑性變形后，成品的微觀組織中AUCe相被保留。
[0047] 從圖2(b)中可W看出由于運些AUCe相的存在，成品中的再結(jié)晶組織均勻，未出現(xiàn) 異常長大的再結(jié)晶晶粒。
[004引圖3中1號曲線為實例1合金組裝空氣電池放電性能、2號曲線為實例2合金組裝空 氣電池放電性能、3號曲線為實例3合金組裝空氣電池放電性能。從圖3中可W看出在本專利 要求的成分范圍內(nèi)儀合金陽極材料配合空氣電極能呈現(xiàn)優(yōu)異的放電性能。其中成分配比： 八1:5.8%，511:0.9%，〔6:0.3%，余量為儀的合金當放電電流密度為120減/畑12時，其工作電 壓可W達0.825V，能量密度可W 99mW/cm2。
【具體實施方式】
[0049] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0050] 在本發(fā)明的實施例中，利用Mn化為催化劑制備的空氣正極與該合金組裝成空氣電 池;所述空氣電池的正極由石墨、Mn化、PT陽(聚四氣乙締)按1:1:0.3組成。
[0化1]實施例1:
[0052] 將純儀(Mg^ 99.9%)，合金元素侶（Al ^99.9%)，錫（Sn ^99.9%)，按照成分配 比:41:5%，511:0.8%，〔6:0.2%，余量為儀，制備成合金。先將儀在石墨相蝸中進行烙化，烙 化溫度750°C，待儀合金全部烙化后，加入合金組元侶和錫，待合金元素烙化W后，用石墨棒 進行攬拌10分鐘(min),然后加入儀姉中間合金，用石墨棒再次攬拌10分鐘(min),與此同時 將溫度控制在700°C，靜止10分鐘(min)，誘注到預(yù)熱溫度為250°C的鋼制模具中，獲得圓柱 狀或是塊狀的鑄造巧錠。
[0053] 將儀合金陽極材料巧錠在400°C下進行均勻化退火2地，使其合金組元在高溫下擴 散均勻。將其擴散均勻后的儀合金鑄錠預(yù)熱到30(TC，擠壓模具加熱到30(TC，然后擠壓獲得 型材(A^Ce相占型材總質(zhì)量的0.356% )。其放電性能見表1，運種型材可W作為海水電池或 是空氣電池材料來使用。其在150mA/CHf2電流密度下，陽極效率可W達到80.3%左右，放電 電壓可W達到1.608V。在300mA/cnf2電流密度下，放電電壓可W達至ljl.326V，陽極效率可W 達到86.5%。利用Mn化為催化劑制備的空氣正極與該合金組裝成空氣電池，其放電性能如 圖3所示，當放電電流密度為120mA/cm2時，其工作電壓可W達0.747V，能量密度可W89mW/ cm2。
[0化4] 實施例2:
[0055] 將純儀(Mg含99.9%)，合金元素侶（Al含99.9%)，錫（Sn含99.9%)，按照成分配 比:Al :5.8%，Sn:0.9% ,Ce:0.3%，余量為儀，制備成合金。先將儀在石墨相蝸中進行烙化， 烙化溫度750°C，待儀合金全部烙化后，加入合金組元侶和錫，待合金元素烙化W后，用石墨 棒進行攬拌10分鐘(min),然后加入含儀姉中間合金，用石墨棒再次攬拌10分鐘(min),與此 同時將溫度控制在700°C，靜止10分鐘(min),誘注到預(yù)熱溫度為250°C的鋼制模具中，獲得 圓柱狀或是塊狀的鑄造巧錠。
[0056] 將儀合金陽極材料巧錠在450°C下進行均勻化退火2地，使其合金組元在高溫下擴 散均勻。將其擴散均勻后的儀合金鑄錠預(yù)熱到28(TC，擠壓模具加熱到30(TC，擠壓獲得型材 (A^Ce相占型材總質(zhì)量的0.534% )，隨后對其型材繼續(xù)社制，熱社溫度控制在400°C，每次 變形量不高于40%，最終獲得3mm左右的板材。其放電性能見表1，運種型材就可W作為海水 電池或是空氣電池材料來使用。其在150mA/cnf2電流密度下，陽極效率可W達到84.7%左 右，放電電壓可W達到1.637V。在300mA/cnf2電流密度下，放電電壓可W達到1.401V，陽極效 率可W達到88.5%。利用Mn化為催化劑制備的空氣正極與該合金組裝成空氣電池，其放電 性能如圖3所示，當放電電流密度為120mA/cm咐，其工作電壓可W達0.825V，能量密度可W 99mW/cm^
[0化7]實施例3:
[005引將純儀(Mg^ 99.9%)，合金元素侶（Al ^99.9%)，錫（Sn ^99.9%)，按照成分配 比:Al: 6.5 %，Sn: 1.0 %，Ce: 0.1 %，余量為儀，制備成合金。先將儀在石墨相蝸中進行烙化， 烙化溫度750°C，待儀合金全部烙化后，加入合金組元侶和錫，待合金元素烙化W后，用石墨 棒進行攬拌10分鐘(min),然后加入儀姉中間合金，用石墨棒再次攬拌10分鐘(min),與此同 時將溫度控制在700°C，靜止10分鐘(min)，誘注到預(yù)熱溫度為250°C的鋼制模具中，獲得圓 柱狀或是塊狀的鑄造巧錠。
[0059]將儀合金陽極材料巧錠在350°C下進行均勻化退火2地，使其合金組元在高溫下擴 散均勻。將其擴散均勻后的儀合金鑄錠預(yù)熱到310°C，擠壓模具加熱到35(TC，擠壓獲得型材 (AUCe相占型材總質(zhì)量的0.178% )。隨后對其型材多道次熱社，熱社溫度控制在380°C，每 次變形量不局于40 %，最終獲得3mm左右的板材。運種型材就可W作為海水電池或是至氣電 池材料來使用，其放電性能見表1。其在150mA/cm-2電流密度下，陽極效率可W達到82.6%左 右，放電電壓可W達到1.617V。在300mA/cnf2電流密度下，放電電壓可W達到1.347V，陽極效 率可W達到87.3%。利用Mn化為催化劑制備的空氣正極與該合金組裝成空氣電池，其放電 性能如圖3所示，當放電電流密度為120mA/cm咐，其工作電壓可W達0.766V，能量密度可W 94mW/cm^
[0060] 對比例1:
[0061] 將純儀(Mg含99.9%)，合金元素侶（Al含99.9%)，錫（Sn含99.9%)，按照成分配 比:Al :6%，Sn:3% ,Ce: 1%，余量為儀，制備成合金。先將儀在石墨相蝸中進行烙化，烙化溫 度750°C，待儀合金全部烙化后，加入合金組元侶和錫，待合金元素烙化W后，用石墨棒進行 攬拌10分鐘(min),然后加入含儀姉中間合金，用石墨棒再次攬拌10分鐘(min),與此同時將 溫度控制在700°C，靜止10分鐘(min),誘注到預(yù)熱溫度為250°C的鋼制模具中，獲得塊狀的 鑄造巧錠。
[0062] 將儀合金陽極材料巧錠在450°C下進行均勻化退火2地，使其合金組元在高溫下擴 散均勻。將其擴散均勻后的儀合金鑄錠預(yù)熱到28(TC，隨后對其型材繼續(xù)社制，熱社溫度控 制在400°C，每次變形量不局于25%，最終獲得3mm左右的板材。其放電性能見表1，運種型材 就可W作為海水電池或是空氣電池材料來使用。其在150mA/cnf2電流密度下，放電電壓可W 達到1.537V;在300mA/CHf2電流密度下;放電電壓1.050?？蒞看出，放電性能要遠遠差于本 發(fā)明。
[0063] 對比例2:
[0064] 將純儀(Mg含99.9%)，合金元素侶（Al含99.9%)，錫（Sn含99.9%)，按照成分配 比:Al:3%，Sn:3%，Ce:0%，余量為儀，制備成合金。先將儀在石墨相蝸中進行烙化，烙化溫 度750°C，待儀合金全部烙化后，加入合金組元侶和錫，待合金元素烙化W后，用石墨棒進行 攬拌10分鐘(min)，與此同時將溫度控制在700°C，靜止10分鐘(min),誘注到預(yù)熱溫度為250 °C的鋼制模具中，獲得圓柱狀巧錠。
[0065] 將儀合金陽極材料巧錠在450°C下進行均勻化退火2地，使其合金組元在高溫下擴 散均勻。將其擴散均勻后的儀合金鑄錠預(yù)熱到28(TC，擠壓模具加熱到25(TC，擠壓獲得型 材，隨后對其型材繼續(xù)社制，熱社溫度控制在400°C，每次變形量不高于30%，最終獲得3mm 左右的板材。其放電性能見表1，其在150mA/CHf2電流密度下，放電電壓可W達到1.335V，在 300mA/cnf2電流密度下;放電電壓0.904V。可W看出，放電性能要遠遠差于本發(fā)明。
[0066] 對比例3:
[0067] 將純儀(Mg含99.9%)，合金元素侶（Al含99.9%)，鉛（Pb含99.9%)，按照成分配 比:Al :6% ,Pb: l%，Ce:0%，余量為儀，制備成合金。先將儀在石墨相蝸中進行烙化，烙化溫 度750°C，待儀合金全部烙化后，加入合金組元侶和鉛，待合金元素烙化W后，用石墨棒進行 攬拌10分鐘(min)，與此同時將溫度控制在700°C，靜止10分鐘(min),誘注到預(yù)熱溫度為250 °C的鋼制模具中，獲得圓柱狀巧錠。
[0068] 將儀合金陽極材料巧錠在450°C下進行均勻化退火2地，使其合金組元在高溫下擴 散均勻。將其擴散均勻后的儀合金鑄錠預(yù)熱到30(TC，擠壓模具加熱到25(TC，擠壓獲得型 材，隨后對其型材繼續(xù)社制，熱社溫度控制在400°C，每次變形量不高于25%，最終獲得3mm 左右的板材。其放電性能見表1，其在150mA/CHf2電流密度下，放電電壓可W達至Ij 1.516V，在 300mA/cnf2電流密度下;放電電壓1.198V?？蒞看出，放電性能要遠遠差于本發(fā)明。
[0069] 表1儀合金陽極材料在不同電流密度下的放電性能
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【主權(quán)項】
1. 一種鎂合金陽極材料，其特征在于:所述鎂合金陽極材料可以用作海水電池和空氣 電池的陽極材料，其化學成分以質(zhì)量百分比計包括： Al:4 ~7%; Sn:0.5 ~1.5%; Ce:0.05 ~0.5%; 余量為Mg; 雜質(zhì)含量蘭0.01%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金陽極材料，其特征在于:所述鎂合金陽極材料以質(zhì) 量百分比計包括： Al：5.0-6.0% ； Sn：0.8-1.0% ； Ce:0.05 ~0.45%; 余量為Mg; 雜質(zhì)含量蘭0.01%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎂合金陽極材料，其特征在于:所述鎂合金陽極材料以質(zhì) 量百分比計包括： Al：5.5-6.0% ； Sn：0.8-0.95% ； Ce:0.25 ~0.3%; 余量為Mg; 雜質(zhì)含量蘭0.01%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種鎂合金陽極材料，其特征在于:所述鎂合金陽 極材料中含有Al4Ce相;所述Al 4Ce相占鎂合金陽極材料總質(zhì)量的0.089-0.534%。5. -種制備如權(quán)利要求1-3任意一項所述鎂合金陽極材料的方法;其特征在于包括下 述步驟： 步驟一 按設(shè)計組分配取鋁源、錫源、鈰源、鎂源；將配取的鋁源、錫源、鈰源、鎂源熔融后澆鑄， 得到鑄錠； 步驟二 對步驟一所得鑄錠進行均勻化退火處理，得到半成品；所述均勻化退火處理的溫度為 350°C ~450°C; 步驟三 對步驟二所得半成品進行變形處理;得到成品;所述變形處理為擠壓和/或乳制。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鎂合金陽極材料的制備方法;其特征在于： 所述鋁源選自純鋁、鋁鈰中間合金、鋁鎂中間合金、鋁錫中間合金中的至少一種； 所述錫源選自純錫、鋁錫中間合金、鎂錫中間合金中的至少一種； 所述鈰源為鎂鈰中間合金、鋁鈰中間合金中的至少一種； 所述鎂源選自純鎂、鎂鋁中間合金、鎂錫中間合金、鎂鈰中間合金中的至少一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鎂合金陽極材料的制備方法;其特征在于： 步驟一中，按設(shè)計組分配取鋁源、錫源、鈰源、鎂源;所述鋁源為純鋁、所述錫源為純錫、 所述鈰源為鎂鈰中間合金、所述鎂源由純鎂和鎂鈰中間合金組成;然后在保護氣氛下，升溫 至720~780°C，將配取的純鎂加入爐中熔化，接著將鋁源、錫源加入熔液中，攪拌均勻后加 入鎂鈰中間合金，當鎂鈰中間合金完全溶化后，攪拌均勻，降溫至690~710°C，靜置、澆鑄， 得到鑄錠。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鎂合金陽極材料的制備方法;其特征在于:在690~710 °C 靜置5~10分鐘后澆注到預(yù)熱溫度為250°C的鋼制模具中，得到鑄錠。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鎂合金陽極材料的制備方法；其特征在于：在保護條件 下，于350 °C~450 °C對步驟一所得鑄錠進行均勻化退火處理12~24h;所述保護條件為將鑄 錠置于硫化鐵粉末中。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鎂合金陽極材料的制備方法;其特征在于:步驟三中，對 步驟二所得半成品進行變形處理;得到成品；所述變形處理為擠壓和/或乳制； 所述擠壓是:將半成品預(yù)熱到280°C~450°C，模具加熱到250°C~400°C，然后擠壓獲得 型材； 所述乳制是:將半成品預(yù)熱到300°C~450°C，然后進行熱乳變形，熱乳是控制道次變形 量為20-40%，控制總變形量為70-85%。
【文檔編號】C22F1/06GK105925862SQ201610459776
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】余琨, 熊漢青
【申請人】中南大學