[发明专利]一种熔盐电解制备稀土‑铝‑铜中间合金的方法及其合金

说明书

技术领域

本发明涉及熔盐电解制备三元中间合金技术，具体是一种熔盐电解制备稀土-铝-铜中间合金的方法及其合金。

背景技术

稀土元素是铝-铜合金的理想添加剂，因稀土元素具有很强的活性，容易与晶界的空穴结合，阻止其他元素的扩散，生成的稀土金属化合物存在晶界处，从而能细化晶粒、提高合金高温性能以及机械性能。

目前，制备稀土-铝-铜合金主要的方法有热还原法、混溶法、熔盐电解法。传统混溶法主要特征是将Cu、Mg、Ag、Fe、Ni等各元素按照不同重量百分比添加混溶，制备得到不同的铝系合金，此法设备简单、工艺条件要求低，但其所使用的原料为单一金属，成本高，且得合金成分易偏析、易氧化损失、烧损，制备的合金需重熔和二次精炼除杂等一系列问题；热还原法存在设备复杂，制备过程出现不可回收的废渣，影响产物品质同时对环境有影响等问题。进入21世纪以来，制备铝-铜系合金生产朝着低能耗、工艺流程短、经济效益高的方向发展，因此掀起了新工艺和方法的热潮，其中采用熔盐电解制备铝基合金被认为是目前一种很有前途的方法，但熔盐电解方法中也存在着体系选择不合理、电解产物纯度及稀土元素分布不均等问题，制备的产物多要进行后续处理。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供能有效简化生产流程，提高稀土-铝-铜中间合金纯度，降低能耗和生产成本的一种熔盐电解制备稀土-铝-铜中间合金的方法及其合金。

本发明的技术方案：一种熔盐电解制备稀土-铝-铜的中间合金，以不含结晶水的AlF₃、NaF、LiF为支持电解质，以不含吸附水的Al₂O₃、CuO、RE₂O₃为活性物质，配比要求：Al₂O₃、CuO、RE₂O₃混合物占全部电解质质量百分含量为8-10％，其中Al₂O₃:CuO:RE₂O₃质量比为8:1:1；其余为AlF₃、NaF、LiF混合盐，混合摩尔比为：NaF:AlF₃:LiF＝6:3:1；

其中RE为Y、Dy、Ho元素中的一种。

一种熔盐电解制备稀土-铝-铜中间合金的方法，包括以下步骤：

(1)配比原材料

以不含结晶水的AlF₃、NaF、LiF为支持电解质，以不含吸附水的Al₂O₃、CuO、RE₂O₃为活性物质，配比要求：Al₂O₃、CuO、RE₂O₃混合物占全部电解质质量百分含量为8-10％，其中Al₂O₃:CuO:RE₂O₃质量比为8:1:1；其余为AlF₃、NaF、LiF混合盐，混合摩尔比为：NaF:AlF₃:LiF＝6:3:1，

其中RE为Y、Dy、Ho元素中的一种；

(2)预电解

为充分除去支持电解质中水分与杂质，在温度850℃、槽电压0.8～1.2V的条件下，预电解0.5～1h；其中阴极为钨制金属坩埚，阳极为石墨棒；

(3)电解

将预处理的的活性物质与电解质充分混合，在温度980-1030℃、槽电压3.9-4.2V、电流密度1.0-1.2A/cm²条件下进行电解，电解时间3-4h，其中阴极为钨制金属坩埚，阳极为石墨棒；

(4)产物收集

阴极沉积物经钨坩埚收集，铸锭，去皮，包装。

不含结晶水的AlF₃、NaF、LiF和不含吸附水的Al₂O₃、CuO、RE₂O₃是由含结晶水的AlF₃、NaF、LiF和含吸附水的Al₂O₃、CuO、RE₂O₃分别在300℃温度的氮气中脱水12h获得。

主要外部控制条件及依据：