[发明专利]一种铝镥镱合金及其熔盐电解制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及是一种稀土铝合金。本发明也涉及一种稀土铝合金的制备方法。具体地说的是一种在氟氯化物熔盐体系中制备铝镥镱三元合金的方法。

背景技术

铝及其合金具有比重小，比强度高、耐腐蚀、加工性能好，易于成型等特点。随着现代工业技术的发展，铝及其合金巳成为不可缺少的重要材料，在高技术、国防、轻工、建筑、电力通讯、交通运输等方面有着广泛的应用。随着科学技术的发展，对铝及其合金的性能提出了更高的要求。为了改善铝及其合金的性能，一方面在熔炼及其加工工艺上进行改进，另一方面在铝及其合金中添加其他元素。稀土是冶金工业中的有效添加剂，稀土元素作为微量元素加入铝及其合金中，不仅有细化晶粒的变质作用，还有改善合金的铸造性能、力学性能、增强合金耐蚀性以及合金蠕变性能的作用，从而可显著改善和提高铝及其合金的综合性能。

与加入轻稀土相比，在合金中加入重稀土元素具有更加明显的优势，这是由于：1)重稀土在合金中的固溶度较大，且固溶度随着温度的降低急剧下降；2)重稀土具有很好的固溶强化和沉淀强化效果。

Al-Lu(Yb)合金具有广泛地应用。镥及其合金在磁性材料、超导材料和发光材料等地制备中应用广泛。此外，金属镥可做成镥铝探针片，用于核反应堆的中子探针。同时，在铝合金中添加稀土元素Yb，能够形成含有Yb的球形弥散相有效地抑制再结晶，显著提高合金的抗应力腐蚀性能。

目前，国内制备铝稀土合金主要是采用对掺法(混熔发)和熔盐电解法。对掺法优点是：设备简单，方便易行，可在铝液中直接加稀土金属制备合金铝液。缺点是：成分不易控制，使用时，实收效不稳定，最终产品质量不宜保证；生产流程长，工艺复杂，耗能高，合金成分易偏析，生产成本高。

熔盐电解法又可分为氯化物熔盐电解和氟化物-氧化物熔盐电解。两种方法各有优缺点。氯化物熔盐电解法具有熔盐腐蚀性较小，容易掌握，大型电解槽的结构材料容易解决，因此是现代稀土电解工业生产稀土金属的基本方法。但氯化稀土的制备成本高、脱水困难且反应活性高，储运困难。氟化物-氧化物电解法具有氧化物好储运的优点，但相对于氯化物熔盐体系，氟化物-氧化物熔盐的熔点较高，电解温度高，熔盐腐蚀性强。两种电解工艺的最大特点在于：可以处理高熔点的稀土金属，并且只要不断补充稀土氧化物，电解就可以连续进行。熔盐电解法因为可连续作业、设备简单、经济方便，不受还原剂限制，被广泛用来制取大量混合稀土金属和部分单一稀土金属及稀土合金。

已有技术中有关于采用熔盐电解法直接生产铝稀土合金的报道，例如中国专利申请号为200410002122.0，名称为“熔盐电解法直接制备铝铈中间合金的方法”中公开了一种在铝电解槽中添加纯氧化铈，电解温度为940～965℃，通过熔盐电解进行反应，使铈在电解过程中直接溶入铝液的生产铝铈中间合金的方法。此稀土合金含有10％以上的铈。与熔盐电解法直接制备铝合金相近的，公开号为CN1410599专利文件中公开的“一种电解生产铝钪合金的方法”的特点是：利用纯铝、Sc₂O₃和熔盐体系(NF₄HF、NaF、KCl、NaCl、钠冰晶石和钾冰晶石)电解温度为950±20℃，制备Al₃Sc合金。中国专利申请号为03153786.3的专利文件报道，在冰晶石体系中添加1～6％的氧化铝、0.1～8％的氧化钪、0.1～2％的氧化锆，电解温度900～990℃，通过电解共析可制得铝钪锆中间合金，其中钪含量为0.1～3％。再例如与熔盐电解法直接制备铝合金相近的名称为“一种稀土铝合金及其制备方法和装置”(公开号为CN101724769A)的专利文件中，以REF₃、冰晶石nNaF·AlF₃、氟化锂LiF为电解质体系，电解温度为850～1100℃，通过电解可以得到铝稀土合金，合金中含有镧、铈、镨、钕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镥、钪、钇中的至少一种稀土金属。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用金属化合物为原料，让铝、镥、镱的离子在阴极上共电沉积直接制备的铝镥镱合金。本发明的目的还在于提供一种工艺简单、能耗低的铝镥镱合金的熔盐电解制备方法。

本发明的铝镥镱合金由重量比为铝71.1～96.6％、镥2.3～18.8％、镱0.9～10.4％组成。