一种提高Mg₂Ni型贮氢合金性能的方法及装置

摘要

本发明涉及一种提高Mg₂Ni型贮氢合金电化学性能的方法及装置，所用合金成分为Mg₂Ni_1-xMn_x(x=0～0.2)。该方法主要包括如下步骤：用感应熔炼法制备Mg₂Ni_1-xMn_x(x=0～0.2)；将铸态Mg₂Ni_1-xMn_x贮氢合金除去氧化层后破碎成小块置于石英管中，放入真空甩带机，抽真空后充氩气；加热熔融合金，在一定压力下从石英管口注射到高速旋转的水冷铜辊上快速凝固；在凝固过程中同时施加强度可调的静磁场；将上述制备合金样品在手套箱中氩气保护下研磨过筛即得到所需贮氢合金。本发明制备的Mg₂Ni型贮氢合金电化学容量较高，循环性能有一定提高。

主权项

一种提高Mg₂Ni型贮氢合金性能的方法，其特征在于，所述方法配套的装置，包括合金熔炼快淬装置、磁场处理装置和充抽气装置，所述的合金熔炼快淬装置包括中空的主体腔，用于装载合金块并开有喷嘴的石英管，用于加热合金的线圈、用于冷却合金的柱状的水冷铜辊、用于产生射频电流以控制线圈加热的射频感应加热控制装置和用于回收合金的中空的回收腔，所述的水冷铜辊设置于主体腔的中心位置且能绕自身轴线自转，所述的石英管竖直设置于水冷铜辊的正上方且喷嘴正对水冷铜辊，所述的线圈环绕石英管设置，所述的射频感应加热控制装置电连接控制线圈，所述的回收腔为圆台体，回收腔直径较大的一端设置于主体腔内水冷铜辊的自转甩带方向处并用于接收冷却后的合金，回收腔的另一端设有腔门并穿出主体腔以供收集样品，所述的磁场处理装置包括二平行设置于石英管的喷嘴两侧的永磁铁和磁铁支架，所述的磁铁支架设置于主体腔内并支撑永磁铁，二永磁铁在石英管的喷嘴处形成静磁场且磁场方向与水平面平行，所述的充抽气装置连接主体腔和石英管并用于将主体腔内抽真空并充入惰性气体以及从石英管中吹出合金溶液；所述的永磁铁为方形永磁铁，永磁铁所形成的磁场强度为0.1～1.5T，永磁铁的长度不小于70mm，高度不小于30mm，永磁铁所形成的磁场覆盖石英管的喷嘴且高出喷嘴位置不小于10mm，永磁铁的摆放方向与水冷铜辊的顶部切面方向平行；所述的磁铁支架由抗磁性材料制成且呈半圆弧形，磁铁支架的半圆弧的外径与主体腔的内径相同并固定于主体腔内，磁铁支架通过螺丝与磁铁固定连接；所述的石英管的喷嘴直径为1～1.5mm，石英管的喷嘴与铜辊表面相距1～2mm，铜辊线速度为5～30m/s，喷嘴中合金熔体的喷射压力为0.04～0.08MPa；所述的充抽气装置包括抽气泵、抽气阀门、充气阀门、惰性气体容器、容器充气阀门、石英管充气阀门、容器压力表和主体腔压力表，所述的抽气泵通过管道连接主体腔，抽气阀门安装于抽气泵与主体腔连接的管道上，外部惰性气源通过管道连接主体腔，充气阀门安装于外部惰性气源与主体腔连接的管道上，所述的惰性气体容器通过管道分别连接外部惰性气源和石英管，所述的容器充气阀门安装于惰性气体容器与外部惰性气源的连接管道上，所述的石英管充气阀门安装于惰性气体容器与石英管的连接管道上，所述的容器压力表安装于惰性气体容器处，所述的主体腔压力表安装于主体腔处；所述方法包括以下步骤：将铸态Mg₂Ni_1‑xMn_x，其中x＝0～0.2；贮氢合金除去氧化层后破碎成小块置于所述方法配套的装置的石英管中，反复抽真空后充99.999％的氩气至少3次；每次抽真空至20～90Pa，最后充入0.04～0.06MPa的高纯氩气；电磁感应加热熔融合金，在喷射压力下从石英管口喷射到高速旋转的水冷铜辊上快速凝固，得到合金薄带；在凝固过程中同时施加静磁场强度为0.1‑1T；形成的薄带厚度在20～50μm之间，宽度在0.5～3mm之间；将制备的合金样品在手套箱中氩气保护下研磨过筛即可。