CN105543901A

CN105543901A - 一种稀土铒合金的制备方法及稀土铒合金

Info

Publication number: CN105543901A
Application number: CN201511015192.4A
Authority: CN
Inventors: 陈宇昕; 张志宏; 张先恒; 郑天仓; 李坤; 于兵; 冯和云
Original assignee: Ruike Rare Earth Metallurgy and Functional Materials National Engineering Research Center Co Ltd
Current assignee: Ruike Rare Earth Metallurgy and Functional Materials National Engineering Research Center Co Ltd
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2016-05-04

Abstract

本发明涉及一种稀土铒合金的制备方法及稀土铒合金，其特征是：是以石墨块作阳极，钼棒为惰性阴极，钼或钨坩埚作为金属接受器，在氟化稀土-氟化铒-氟化锂组成的氟化物熔盐电解质体系中，加入氧化稀土和氧化铒的混合物，通以直流电电解得到稀土铒合金；其中，氟化物熔盐电解质体系中各组分质量比为，氟化稀土：氟化铒：氟化锂=（92-75）：（5-15）：（3-10），加入稀土氧化物的混合物，其用量的质量百分含量为氧化稀土：氧化铒=（99-80）：（1-20），电解温度为1030-1100℃。其优点是：以简单氟化物电解质体系电解混合氧化物制得稀土铒合金，工艺流程简单，成本低，产品成分稳定，工艺过程仅产生CO₂和少量CO，对环境污染小，属于绿色环保工艺，适于大规模生产。

Description

一种稀土铒合金的制备方法及稀土铒合金

技术领域

本发明涉及一种稀土铒合金的制备方法及稀土铒合金，属于稀土火法冶金领域。

背景技术

高熔点稀土合金的制备方法主要有对掺法、热还原法、熔盐电解法。熔盐电解法相对于前两种方法具有不需要先制备稀土金属、也不需要高成本的还原剂和复杂的设备、成本低、成分均匀且容易控制、产品质量好、易实现连续生产等诸多优点。

查阅国内外专利及文献，稀土铒合金制备工艺文献极少，大都介绍金属钬、金属铒、稀土铁合金的制备方法。日本专利（专利号49-34412）介绍了在氟盐体系下，利用Fe、Ni、Co、Cu、Ti、Mn作为可耗固体电解，可电解制备上述金属同Y、Sm、Sc、Lu、Tm、Er、Ho、Tb、Gd和Nd等的合金，但只举例了Ce-Fe、Y-Fe的制备工艺条件。中国专利CN103060853公开了一种熔盐电解制备钬铁合金的方法，通过电解氧化钬原料，在氟盐体系制备了含钬75%的Ho-Fe合金。

综上可知，制备稀土中间合金的传统方法均为自耗阴极法，此法虽较对掺法相比具有投资少、生产成本低、生产工艺简单、可连续化规模化生产等优点，但同时也存在合金中配分波动大，配分误差高达3%-5%，影响了产品的一致性。电解过程中造渣严重，导致生产成本较高，且生产中需频繁更换阴极，劳动强度较大。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提供一种稀土铒合金的制备方法及稀土铒合金。本方法成本低、易实现连续生产，产品成分均匀且容易控制、质量好。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

是以石墨块作阳极，钼棒为惰性阴极，钼或钨坩埚作为金属接受器，在氟化稀土-氟化铒-氟化锂组成的氟化物熔盐电解质体系中，加入氧化稀土和氧化铒的混合物，通以直流电电解得到稀土铒合金；其中，氟化物熔盐电解质体系中各组分质量比为，氟化稀土：氟化铒：氟化锂=（92-75）：（5-15）：（3-10），加入稀土氧化物的混合物，其用量的质量百分含量为氧化稀土：氧化铒=（99-80）：（1-20），电解温度为1030-1100℃。

所述的稀土是指镧、铈、镨、钕中的一种或多种。

所述电解过程中，阳极电流密度0.5-2.5A/cm²，阴极电流密度为5-25A/cm²。

用所述方法制得的稀土铒合金，其质量百分数组成为：稀土99～80%、铒1～20%。

用所述方法制得的稀土铒合金，其质量比组成为：镨钕95±0.5%、铒5±0.5%，组分总和为100%。

用所述方法制得的稀土铒合金，其质量比组成为：镨钕90±0.5%、铒10±0.5%，组分总和为100%。

本发明的优点是：以简单氟化物电解质体系电解混合氧化物制得稀土铒合金，工艺流程简单，成本低，产品成分稳定，工艺过程仅产生CO₂和少量CO，对环境污染小，属于绿色环保工艺，适于大规模生产。

具体实施方式

按比例将氟化稀土、氟化铒、氟化锂加入电解槽中，待电解质熔化，温度达到电解温度后，插入阴极导电钼棒，使之插入到电解质液面预定深度，启动整流器，进行电解，电解一段时间后，取出合金，称重并作分析。

实施实例一：

电解质比例为氟化镨钕：氟化铒：氟化锂=82：9：9（质量比），原料比例为氧化镨钕：氧化铒=10：1（质量比）。在4000A电解炉内进行电解，电解电流强度为3800A，阴极电流密度为8A/cm²，阳极电流密度为1.5A/cm²，电解温度1050℃。合金成分分析结果如下：

（质量分数、%）

Pr	Nd	Si	Fe	Er	C
						22.7	68.3	0.018	0.3	8.5	0.037

实施实例二：

电解质比例为氟化镨钕：氟化铒：氟化锂=80:10:10（质量比），原料比例为氧化镨钕：氧化铒=9:1（质量比）。在4000A电解炉内进行电解，电解电流强度为4000A，阴极电流密度为7.5A/cm²，阳极电流密度为1.5A/cm²，电解温度1050℃。合金成分分析结果如下：

（质量分数、%）

Pr	Nd	Si	Fe	Er	C
						23.5	69.8	0.019	0.20	6.4	0.027

实施实例三：

电解质比例为氟化钕：氟化铒：氟化锂=82:9:9（质量比），原料比例为氧化钕：氧化铒=9:1（质量比）。在4000A电解炉内进行电解，电解电流强度为3600A，阴极电流密度为6A/cm²，阳极电流密度为1.5A/cm²，电解温度1030℃。合金成分分析结果如下：

（质量分数、%）

Nd	Si	Fe	Er	C
					93.61	0.019	0.20	6.04	0.02

实施实例四：

电解质比例为氟化钕：氟化铒：氟化锂=82:9:9（质量比），原料比例为氧化钕：氧化铒=88:12（质量比）。在4000A电解炉内进行电解，电解电流强度为4000A，阴极电流密度为7A/cm²，阳极电流密度为1.5A/cm²，电解温度1030℃。合金成分分析结果如下：

（质量分数、%）

Nd	Si	Fe	Er	C
					90.15	0.019	0.24	9.52	0.026

Claims

1.一种稀土铒合金的制备方法，其特征是：是以石墨块作阳极，钼棒为惰性阴极，钼或钨坩埚作为金属接受器，在氟化稀土-氟化铒-氟化锂组成的氟化物熔盐电解质体系中，加入氧化稀土和氧化铒的混合物，通以直流电电解得到稀土铒合金；其中，氟化物熔盐电解质体系中各组分质量比为，氟化稀土：氟化铒：氟化锂=（92-75）：（5-15）：（3-10），加入稀土氧化物的混合物，其用量的质量百分含量为氧化稀土：氧化铒=（99-80）：（1-20），电解温度为1030-1100℃。

2.根据权利要求1所述的稀土铒合金的制备方法，其特征是：所述的稀土是指镧、铈、镨、钕中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的稀土铒合金的制备方法，其特征是：所述电解过程中，阳极电流密度0.5-2.5A/cm²，阴极电流密度为5-25A/cm²。

4.一种根据权利要求1或2所述的稀土铒合金的制备方法制得的稀土铒合金，其特征是：其质量百分数组成为：稀土99～80%、铒1～20%。

5.一种根据权利要求2所述的稀土铒合金的制备方法制得的稀土铒合金，其特征是：用所述方法制得的稀土铒合金，其质量比组成为：镨钕95±0.5%、铒5±0.5%，组分总和为100%。

6.一种根据权利要求2所述的稀土铒合金的制备方法制得的稀土铒合金，其特征是：用所述方法制得的稀土铒合金，其质量比组成为：镨钕90±0.5%、铒10±0.5%，组分总和为100%。