[发明专利]一种稀土添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种稀土添加剂及其制备方法和应用，属于稀土冶金技术领域。本发明提供的方法以LiLaF₄、LiF和La₂O₃为原料(或者以LiCeF₄、LiF和CeO₂为原料)，以石墨为阳极、铜为阴极，利用熔盐电解法制备得到稀土添加剂(LaCu合金或CeCu合金)，其纯度大于99.89％，具有合金相，熔点低、成分均匀，且生产成本低，避免了对掺法制备稀土添加剂存在的生产成本高、合金偏析和氧化烧损严重、合金成分不均匀、较难形成合金相的问题。此外，本发明提供的稀土添加剂的制备方法工艺简单，易实现连续生产。

技术领域

本发明涉及稀土冶金技术领域，尤其涉及一种稀土添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

铜及其合金是重要的工业原料，被广泛应用于电子、航空、航天等领域。研究表明，在杂质含量较高的铜或铜基合金中掺入适量的高丰度稀土元素镧(La)或铈(Ce)，可以实现材料的纯化，使材料性能得到改善，如可以提高材料抗拉强度及导电性、改善材料表面光泽度及其微观组织结构等。此外，在高纯铜或铜基合金中添加稀土元素镧或铈，也可以进一步改善材料性能，以达到工业要求。但由于镧/铈与铜的密度差异大，导致镧/铈较难融于铜或铜基合金中，所以需预先制备镧铜合金或铈铜合金，以其作为添加剂再配至待处理的铜或铜基合金中。

当前应用的镧铜合金或铈铜合金主要采用对掺法制备，该方法直接将稀土金属(La/Ce)与金属铜按所需配比混熔制得。然而，由于稀土金属与铜的密度差异，直接熔融金属制备稀土添加剂(即LaCu合金或CeCu合金，也可简写为La/Ce-Cu合金)容易造成偏析和氧化烧损，且杂质夹杂集中、生产成本高；而且对掺法制备的La/Ce-Cu合金中以Cu相、La/Ce相为主，很难形成Cu₂La、Cu₅La或Cu₂Ce、Cu₄Ce等低熔点合金相，致使La/Ce-Cu合金难熔于待处理的铜或铜基合金中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土添加剂及其制备方法和应用，本发明提供的方法制备的稀土添加剂能够形成合金相，成分均匀，且生产成本低；采用本发明方法制备的稀土添加剂可以用于改善铜或铜基合金的性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种稀土添加剂的制备方法，包括以下步骤：

将熔盐和活性氧化物置于电解槽中，加热使所述熔盐和活性氧化物完全熔化后，将阴极沉积物收集器置于电解槽中，以石墨为阳极、铜为阴极，进行电解，于阴极沉积物收集器中得到稀土添加剂；

所述稀土添加剂为LaCu合金或CeCu合金；

当所述稀土添加剂为LaCu合金时，所述熔盐包括LiLaF₄和LiF，活性氧化物为La₂O₃；

当所述稀土添加剂为CeCu合金时，所述熔盐包括LiCeF₄和LiF，活性氧化物为CeO₂。

优选地，制备所述LaCu合金时，所述熔盐中LiLaF₄和LiF的质量比为70～85:15～30，所述La₂O₃为熔盐质量的1～4％。

优选地，制备所述CeCu合金时，所述熔盐中LiCeF₄和LiF的质量比为70～85:15～30，所述CeO₂为熔盐质量的1～4％。

优选地，所述加热的温度为900～950℃。

优选地，所述电解的温度为900～950℃，槽电压为3.5～4.0V，阴极电流密度为5.0～7.0A/cm²，电解的时间为0.5～1h。