CN106636781B - 一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法,包括:(1)将铝、氟化钠、氟化铝和氟化钙置于反应容器(1)中,并熔化成上层为氟化钠‑氟化铝‑氟化钙熔融盐层(3),下层为铝液层(4)的熔融态;(2)将三氧化二钕制成薄板状(2)并完全置于铝液层(4)中,经过20‑30min;(3)将三氧化二钕薄板(2)提离至氟化钠‑氟化铝‑氟化钙熔融盐层(3)中,经过20‑30min;(4)再将三氧化二钕薄板(2)完全置于铝液层(4)中并旋转进行搅拌,经过20‑30min;(5)重复步骤(3)和步骤(4),直至三氧化二钕薄板消耗完;(6)将合金熔液抽出浇铸于模型中,冷却成型,所得合金为铝钕合金。本发明的优点是:流程短,易操作,成本低,合金成份易于控制。
Description
技术领域
本发明属于稀土冶金技术领域,特别涉及一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法。
背景技术
随着电脑、手机的广泛使用,全世界对平面显示器的需求不断增长,与此同时,在平面显示器的生产过程中对相关靶材的需求也随之增长。铝钕合金具有较好的抗腐蚀性、较低的电阻率,广泛用于玻璃基板电极层的镀膜靶材。目前制备稀土铝合金的生产方法主要有以下两种:直接熔合法:将稀土金属按一定比例加入到高温铝液中制得。熔盐电解法:在电解炉内,以氯化钾、稀土氧化物和稀土氯化物等作为电解质,在铝液中电解制得铝-稀土中间合金。现有制备铝钕合金的方法能耗大、成本高、合金成分易偏析。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法。
本发明采用的技术方案是:
一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法,所述方法包括以下步骤:(1)将铝、氟化钠、氟化铝和氟化钙置于反应容器(1)中,并熔化成上层为氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层(3),下层为铝液层(4)的熔融态;(2)将三氧化二钕制成薄板状(2)并完全置于铝液层(4)中,经过20-30min;(3)将三氧化二钕薄板(2)提离至氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层(3)中,经过20-30min;(4)再将三氧化二钕薄板(2)完全置于铝液层(4)中并旋转进行搅拌,经过20-30min;(5)重复步骤(3)和步骤(4),直至三氧化二钕薄板消耗完;(6)将合金熔液抽出浇铸于模型中,冷却成型,所得合金为铝钕合金。
所述三氧化二钕薄板呈长方形或正方形,厚度为0.5-1.5cm。
所述氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐中氟化钙的质量百分数为5.00%,氟化钠和氟化铝的摩尔比为2.2-2.6。
所述氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐的加热温度为960-990oC。
本发明的优点是:流程短,易操作,成本低,合金成份易于控制。
附图说明
图1为本发明的工艺装置示意图;
图2为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下述实施例仅用于说明本发明,但并不能限定本发明的保护范围。
本发明的基于铝热还原法制备铝钕合金的方法,包括以下步骤:(1)将铝、氟化钠、氟化铝和氟化钙置于反应容器1中,并熔化成上层为氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层3,下层为铝液层4的熔融态(密度差,熔融态分层);(2)将三氧化二钕制成薄板状2并完全置于铝液层4中,经过20-30min;(3)将三氧化二钕薄板2提离至氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层3中,经过20-30min;(4)再将三氧化二钕薄板2完全置于铝液层4中并旋转进行搅拌,经过20-30min;(5)重复步骤(3)和步骤(4),直至三氧化二钕薄板消耗完;(6)将合金熔液抽出浇铸于模型中,冷却成型,所得合金为铝钕合金。
实施例1
一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法,包括以下步骤:(1)原材料为铝、三氧化二钕、氟化钠、氟化铝和氟化钙;(2)在一坩埚中,将2327.25g铝块(Al含量>99.8%)、氟化钠(氟化钠含量>98%)、氟化铝(氟化铝含量>98%)和氟化钙(氟化钙含量>98%)2168.25g(氟化钙的质量百分数为5.00%,氟化钠和氟化铝的摩尔比为2.2)熔化成熔融态,熔融盐的加热温度为960oC;(3)将56g三氧化二钕粉(三氧化二钕含量>98%)压制成40mm×5mm×40mm(长×宽×高)薄板状并完全置于铝液层中,经过20-30min;(4)将三氧化二钕薄板提离至氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层中,经过20-30min,使生成的氧化铝溶解于氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐中;(5)将三氧化二钕板完全置于铝液层中并旋转进行充分搅拌,经过20-30min,使生成的Nd与Al形成合金,同时三氧化二钕薄板表面将有新的三氧化二钕被还原生成氧化铝;(6)重复步骤(4)和步骤(5),直至三氧化二钕薄板消耗完;(7)将合金熔液抽出浇铸于模型中,冷却成型,所得合金为钕含量2%的铝钕合金。
实施例2
一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法,包括以下步骤:(1)原材料为铝、三氧化二钕、氟化钠、氟化铝和氟化钙;(2)在一坩埚中,将2327.25g铝块(Al含量>99.8%)、氟化钠(氟化钠含量>98%)、氟化铝(氟化铝含量>98%)和氟化钙(氟化钙含量>98%)2168.25g(氟化钙的质量百分数为5.00%,氟化钠和氟化铝的摩尔比为2.4)熔化成熔融态,熔融盐的加热温度为975oC;(3)将85g三氧化二钕粉(三氧化二钕含量>98%)压制成50mm×5mm×40mm(长×宽×高)薄板状并完全置于铝液层中,经过20-30min;(4)将三氧化二钕薄板提离至氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层中,经过20-30min,使生成的氧化铝溶解于氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐中;(5)将三氧化二钕板完全置于铝液层中并旋转进行充分搅拌,经过20-30min,使生成的Nd与Al形成合金,同时三氧化二钕薄板表面将有新的三氧化二钕被还原生成氧化铝;(6)重复步骤(4)和步骤(5),直至三氧化二钕薄板消耗完;(7)将合金熔液抽出浇铸于模型中,冷却成型,所得合金为钕含量3%的铝钕合金。
实施例3
一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法,包括以下步骤:(1)原材料为铝、三氧化二钕、氟化钠、氟化铝和氟化钙;(2)在一坩埚中,将2327.25g铝块(Al含量>99.8%)、氟化钠(氟化钠含量>98%)、氟化铝(氟化铝含量>98%)和氟化钙(氟化钙含量>98%)2168.25g(氟化钙的质量百分数为5.00%,氟化钠和氟化铝的摩尔比为2.6)熔化成熔融态,熔融盐的加热温度为990oC;(3)将114.32g三氧化二钕粉(三氧化二钕含量>98%)压制成40mm×8mm×40mm(长×宽×高)薄板状并完全置于铝液层中,经过20-30min;(4)将三氧化二钕薄板提离至氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层中,经过20-30min,使生成的氧化铝溶解于氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐中;(5)将三氧化二钕板完全置于铝液层中并旋转进行充分搅拌,经过20-30min,使生成的Nd与Al形成合金,同时三氧化二钕薄板表面将有新的三氧化二钕被还原生成氧化铝;(6)重复步骤(4)和步骤(5),直至三氧化二钕薄板消耗完;(7)将合金熔液抽出浇铸于模型中,冷却成型,所得合金为钕含量4%的铝钕合金。
Claims (2)
1.一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(a)将铝、氟化钠、氟化铝和氟化钙置于反应容器(1)中,并熔化成上层为氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层(3),下层为铝液层(4)的熔融态;(b)将三氧化二钕制成薄板状(2)并完全置于铝液层(4)中,经过20-30min;(c)将三氧化二钕薄板(2)提离至氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐层(3)中,经过20-30min;(d)再将三氧化二钕薄板(2)完全置于铝液层(4)中并旋转进行搅拌,经过20-30min;(e)重复步骤(c)和步骤(d),直至三氧化二钕薄板消耗完;(f)将合金熔液抽出浇铸于模型中,冷却成型,所得合金为铝钕合金;所述三氧化二钕薄板呈长方形或正方形,厚度为0.5-1.5cm;所述氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐中氟化钙的质量百分数为5.00%,氟化钠和氟化铝的摩尔比为2.2-2.6。
2.根据权利要求1所述的一种基于铝热还原法制备铝钕合金的方法,其特征在于,所述氟化钠-氟化铝-氟化钙熔融盐的加热温度为960℃-990℃。
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