NaCl-KCl-NdCl₃-AlCl₃熔盐体系电解制备Nd-Al合金及机理

耿傲¹，何几文¹，刘欢¹，华中胜^1,2，张梦龙¹，徐亮^1,2

1. 安徽工业大学冶金工程学院2. 安徽工业大学冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室

摘 要：在700℃的NaCl-KCl体系中,采用循环伏安法、方波伏安法和开路计时电位法等电化学测试方法研究了钨电极上Nd（Ⅲ）的电化学行为以及与Al（Ⅲ）共沉积的电化学过程。结果表明:在低扫描速率(0.1～0.5V·s^-1)下,NaCl-KCl-NdCl₃熔盐中Nd（Ⅲ）的还原是一步交换3个电子的准可逆过程,该还原过程由扩散步骤控制,扩散系数约为1.2×10^-5 cm²·s^-1。将AlCl₃引入NaCl-KCl-NdCl₃熔体后,循环伏安、方波伏安以及开路计时电位测试结果表明,电解过程中形成了3种Nd-Al金属间化合物(Nd₃Al₁₁、NdAl₃和NdAl₂),其形成机理为Nd在预先沉积的Al上发生欠电位沉积。通过电动势法,计算了700℃时Nd-Al金属间化合物的热力学参数,如两相共存下Nd的活度和相对偏摩尔吉布斯自由能以及Nd-Al金属间化合物的标准吉布斯自由能。在-2.3 V下进行恒电位电解5 h制备了Nd-Al合金,所得合金由Nd₃Al₁₁、NdAl₃、NdAl₂和Al4种物相组成。

关键词：熔盐电解;Nd-Al合金;电化学行为;金属间化合物;欠电位沉积;