DE2350406A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING AN ALLOY OF A RARE EARTH METAL - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING AN ALLOY OF A RARE EARTH METALInfo
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Description
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Ö.0KI.1973Ö.0KI.1973
Shinetsu Chemical CompanyShinetsu Chemical Company
6-1, Otemachi 2-chome, Chiyoda-ku6-1, Otemachi 2-chome, Chiyoda-ku
•Tokyo, Japan• Tokyo, Japan
Verfahren zur Herstellung einer Legierung eines seltenenMethod of making an alloy of a rare
ErdmetallsEarth metal
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Legierungen, welche seltene Erdmetalle enthalten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung von Legierungen von seltenen Erdmetallen mit Leichtmetallen.The invention relates to an improved method of making alloys containing rare earth metals. In particular, the invention relates to the manufacture of alloys of rare earth metals with light metals.
Legierungen von seltenen Erdmet'allen und Leichtmetallen wie Yttrium-Aluminium oder von Gemischen leichter seltener Erdmetalle (Mischraetall'} und Magnesium, haben umfangreiche Anwendung gefundenAlloys of rare earth metals and light metals such as Yttrium-aluminum or mixtures of light, rare earth metals (Mixed metal '} and magnesium, have found extensive use
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als Mutterlegierung für die Herstellung spezieller Eisen- und Nichteisenlegierungen, sowie andererseits als Zwischenprodukt Tür die Extraktion reiner seltener Erdmetalle, welche darin enthalten sind. Der Bedarf an solchen Legierungen ist rasch angewachsen. as a mother alloy for the production of special iron and Non-ferrous alloys, and on the other hand, as an intermediate product, the extraction of pure rare earth metals that they contain are. The demand for such alloys has grown rapidly.
Bei der elektrolytischen Herstellung seltener Erdmetalle enthaltender Legierungen wie Yttrium-Kobalt- und Yttrium-Mangan-Legierungen, wird ein Oxyd des Yttriums, welches in einem geschmolzenen Slektrolytsalzbad aufgelöst ist, unter Verwendung von Kobaltbzw. Mangankathoden als sich verzehrende Elektroden ,elektrolytisch reduziert, wobei sich die Legierungen von Yttrium mit den Metallen ergeben, aus welchen die Elektrode gebildet ist. Der Gebrauch von sich verzehrenden Elektroden ist jedoch nicht anwendbar bei der Herstellung von legierungen seltener Erdmetalle mit Leichtmetallen wie Yttrium-Aluminium- und Mischmetall-Magnesium-Le^ierun,·;«! weil bei Anwendung von Aluminium- oder Magnesiumstäben als sich verzehrenden Elektroden, diese schmelzen wurden und die Metalle infolge ihres niedrigen Schmelzpunktes und ihrer geringen Dichte auf der Oberfläche des geschmolzenen Elektrolytbades schwimmen wurden. .Containing rare earth metals in the electrolytic production Alloys like yttrium-cobalt and yttrium-manganese alloys, an oxide of yttrium, which is molten in one Slectrolytsalzbad is dissolved, using Kobaltbzw. Manganese cathodes as consuming electrodes, electrolytic reduced, resulting in the alloys of yttrium with the metals from which the electrode is formed. The use consumable electrodes is not applicable in the manufacture of alloys of rare earth metals with light metals like yttrium-aluminum and mischmetal-magnesium le ^ ierun, ·; «! because if aluminum or magnesium rods were used as consuming electrodes, they would melt and the metals float on the surface of the molten electrolyte bath due to their low melting point and low density became. .
Erfindungsgemäß soll nunmehr eine vorteilhafte Methode zur Erzeugung von legierungen seltener Erdmetalle mit -Leichtmetallen, insbesondere von Legierungen seltener Erdmetalle mit Magnesium und seltener Erdmetalle mit Aluminium geschaffen werden.According to the invention, an advantageous method of generating of alloys of rare earth metals with light metals, in particular, alloys of rare earth metals with magnesium and rare earth metals with aluminum are created.
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Erfindungsgemäß werden Legierungen aus seltenen Erdmetallen mit Magnesium oder aus seltenen Erdmetallen mit Aluminium leicht hergestellt, indem man ein Oxyd seltenen Erdmetalls und ein !'!agnesium- bzw. Aluminiumoxyd der gleichzeitigen elektrolytischen Reduktion in einem geschmolzenen Salzbad unterwirft, welch letzteres aus den Fluoriden eines entsprechenden seltenen Erdmetalls und des . Lithiums, und gegebenenfalls des Bariums und/oder des Magnesiums oder Aluminiums besteht, wodurch die reduzierten Metalle ciuf einer Kathode ausgeschieden werden. Die so erzeugten Legierungen, welche einen relativ niedrigen Schmelzpunkt besitzen und in dem Ead bei der Elektrolyseteraperatur schmelzen, können mittels eines Samraelgefäßes gesammelt werden, welches unterhalb der Kathode angebracht ist und in welches die Legierungen fallen.According to the invention, alloys are made from rare earth metals Magnesium or made from rare earth metals with aluminum easily, by using an oxide of rare earth metal and a! '! or aluminum oxide is subjected to simultaneous electrolytic reduction in a molten salt bath, the latter consisting of the fluorides of a corresponding rare earth metal and des. Lithium, and optionally barium and / or magnesium or aluminum, whereby the reduced metals ciuf one Cathode are excreted. The alloys thus produced, which Have a relatively low melting point and melt in the Ead at the electrolysis device, can by means of a Samrael vessel which is attached below the cathode and into which the alloys fall.
Die Erfindung richtet sich auf die gleichzeitige elektrolytische Reduktion eines Oxyds eines seltenen Erdmetalls und eines Magnesium- oder Aluminiumoxyds, welche in einem geschmolzenen Elektrolyt salzbad aufgelöst sind, wobei das Salzbad die Fluoride wines entsprechenden seltenen Erdmetalls und des Lithiums enthalten, wobei sich mit groiSer Leichtigkeit Legierungen des seltenen Erdmetalls mit Magnesium bzw. Aluminium bilden.The invention is directed to the simultaneous electrolytic reduction of an oxide of a rare earth metal and a magnesium or alumina, which is in a molten electrolyte salt bath are dissolved, whereby the salt bath the fluoride wines corresponding rare earth metals and lithium, and alloys of the rare earth metals can be formed with great ease form with magnesium or aluminum.
Die Oxyde der seltenen Erdmetalls, in diesem Falle des Yttriums, sowie de3 Magnesiums und Aluminiums, sind sämtlich sehr stabile Verbindungen. Es besteht geringe Differenz unter jenen Oxyden hinsichtlich der Energien, welche für die elektrolytische InduktionThe oxides of the rare earth metals, in this case yttrium, as well as magnesium and aluminum, are all very stable Links. There is little difference among those oxides in terms of energies required for electrolytic induction
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erforderlich sind, da die freien Energien, welche bei 100O0G gebildet werden, sehr dicht aneinander sind wie etwa -250 bzw. -220 bzw. -200 Kcal./Mol O2* Aus dieser theoretischen Betrachtung ergab sich die vorliegende Erfindung durch die experimentelle Bestätigung, daß gemäß der oben beschriebenen elektrolytischen Methode das seltene Erdraetall und Magnesium bzw. Aluminium bei einer Temperatur von 800 C bis 1200 C gleichzeitig an der Kathode abgeschieden werden und sich dabei eine. Legierung des seltenen Erdmetalls und Magnesium bzw. Aluminium mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt bildet.are required because the free energies that are formed at 100O 0 G are very close to each other such as -250 or -220 or -200 Kcal./Mol O 2 * From this theoretical consideration, the present invention resulted from the Experimental confirmation that, according to the electrolytic method described above, the rare earth metal and magnesium or aluminum are deposited at the same time on the cathode at a temperature of 800 C to 1200 C and thereby become one. Alloy of the rare earth metal and magnesium or aluminum with a relatively low melting point.
Ferner 1st es ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß eine erfindungsgemäß erzeugte Legierung von Magnesium mit einem seltenen Erdmetall als Zwischenstufenmaterial zur Gewinnung metallischen Magnesiums verwendet werden kann, indem man das Magnesium vom seltenen Erdmetallbestandteil mittels .Vakuumdestillation abtrennt.It is also an advantage of the method according to the invention that an alloy of magnesium produced according to the invention with a Rare earth metal can be used as an intermediate material for the extraction of metallic magnesium by using the Magnesium from the rare earth metal component by means of vacuum distillation separates.
Beispiele von Oxyden seltener Erdmetalle, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandt werden, sind die Oxyde von Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Prometheum, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium sowie Gemische dieser Oxyde. Auf einigen Anwendungsgebieten ist es vorteilhafter. Gemische der Oxyde der seltenen Erdmetalle wegen deren relativ geringer Kosten zu gebrauchen. Beispielsweise werden gemischte Oxyde leichterExamples of oxides of rare earth metals, which in the invention Processes used are the oxides of scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, prometheum, samarium, Europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and mixtures of these oxides. on it is more advantageous in some areas of application. Mixtures of Oxides of the rare earth metals to use because of their relatively low cost. For example, mixed oxides become lighter
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seltener Erdmetalle, welche sich, von natürlich, vorkommendem Monazit oder Bastnasit herleiten und welche" gewöhnlich mehr als 40 Gew.-$ Ceroxyd enthalten, mit Vorteil zur Erzeugung von Mischmetall-Magnesium- bzw. Misclimetall-Aluminium-Legierungen angewandt. Gemischte Oxyde schwerer seltener Erdmetalle, welche sich von natürlich vorkommendem Xenotim bzw. Ytterspat herleiten und welche gewöhnlich mehr als40 Gew.-^ Yttriumoxyd enthalten (bekannt unter dem Namen Yttriamkonzentrat), werden mit Vorteil zur Herstellung* von. Yttrium-Magnesium-'bzw. Yttrium-Aluminium-Legierungen in den Fällen verwendet, wo die Anwesenheit geringer Mengen anderer schwerer seltener Erden als Yttrium keine schädlichen Auswirkungen besitzt. Wenn solche gemischten seltenen Erdmetalloxyde verwendet werden, so unterscheidet sich natürlich die Zusammensetzung an seltenen Erdmetallen in den sich ergebenden Legierungen von derjenigen Zusammensetzung der gemischten seltenen Erdoxyde, welche als Ausgangsmaterial verwendet wurden.rare earth metals, which are naturally occurring monazite or bastnasite and which "usually more than 40% by weight Contain cerium oxide, with advantage for the production of mixed metal magnesium or misclimetal aluminum alloys are used. Mixed Oxides of heavy rare earth metals, which are derived from naturally occurring xenotime or ytspate and which are common contain more than 40 wt .- ^ yttrium oxide (known under the name Yttriam concentrate), are advantageous for the production * of. Yttrium-magnesium-'or. Yttrium-aluminum alloys in the cases used where the presence of small amounts of heavy rare earths other than yttrium has no deleterious effect. When such mixed rare earth metal oxides are used, of course, the composition of rare earths differs Earth metals in the resulting alloys of the composition of the mixed rare earth oxides used as the starting material were used.
Andere Oxyde, welche zusammen mit den seltenen Erdoxyden verwendet werden, sind die Oxyde des Magnesiums und des Aluminiums. Diese können handelsübliche Qualität besitzen und eine spezielle hohe Reinheit ist nicht erforderlich. .. .Other oxides used together with the rare earth oxides are the oxides of magnesium and aluminum. These can have commercial quality and a special high quality Purity is not required. ...
Die Oxyde der seltenen. Erden und das Magnesium- bzw. Aluminiumoxyd werden getrennt oder als Gemisch im Elektrolyten aufgelöst. Vor-, zugsweise liegen die Oxyde in pulvriger ^orm vor, .damit deren Auflösung im geschmolzenen Salzbad bei Elektrolysetemperatur er-The oxides of the rare. Earth and the magnesium or aluminum oxide are dissolved separately or as a mixture in the electrolyte. Before-, The oxides are preferably in powdery form, so that theirs Dissolution in a molten salt bath at electrolysis temperature
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leichtert wird. In einigen Fällen wird Stückchenform bevorzugt, da dies eine leichte Handhabung bietet.is made easier. In some cases, lump shape is preferred, as this offers easy handling.
Das geschmolzene Elektrolytsalzbad, welches beim, erfindungsgemäßen Verfahren wird, besteht im wesentlichen aus bzw. enthält im»wesentlichen das Fluorid bzw. die Fluoride eines bestimmten seltenen Erdmetalls bzw. bestimmter seltener Erdmetalle und das Fluorid eines Alkalimetalls wie Lithium, sowie gegebenenfalls das Fluorid eines Erdalkalimetalls wie Barium und das Pluorid von Magnesium ode.r Aluminium. Die Hezeptur des gemischten Fluoridbades liegt in dem nachstehend angegebenen Bereich, wobei sich sämtliche Prozentangaben auf das Gewicht beziehen:The molten electrolyte salt bath used in the invention Procedure is, consists essentially of or essentially contains the fluoride or the fluorides of a certain rare earth metal or certain rare earth metals and the fluoride an alkali metal such as lithium, and optionally the fluoride of an alkaline earth metal such as barium and the fluoride of magnesium or aluminum. The formulation of the mixed fluoride bath is in the range given below, with all Percentages relate to weight:
Seltenes Erdmetallfluorid: 20 bis 80$, vorzugsweise 40Rare earth fluoride: $ 20 to $ 80, preferably $ 40
bis 70$; Lithiumfluorid: 80 bis 20$, vorzugsweise 50to $ 70; Lithium fluoride: $ 80 to $ 20, preferably $ 50
bis 20$; Bariumfluorid: 0 bis 20$, vorzugsweise 5to $ 20; Barium fluoride: $ 0 to $ 20, preferably $ 5
bis 15$; Magnesium- bzw. Aluminiumfluorid: 0 bis 5$.to $ 15; Magnesium or aluminum fluoride: 0 to 5 $.
Die seltenen Erdmetalle, welche in den oben erwähnten seltenen Srdmetallfluoriden enthalten sind, sollten den seltenen Erdmetallen entsprechen, welche bei der Bereitung der Oxyde verwendet werden. Wenn beispielsweise das seltene Erdmetall, welches mit Magnesium bzw. Aluminium legiert werden soll, Yttrium, Cer, Lanthan oderThe rare earth metals contained in the rare earth metal fluorides mentioned above should be considered the rare earth metals which are used in the preparation of the oxides. For example, if the rare earth metal, which with magnesium or aluminum is to be alloyed, yttrium, cerium, lanthanum or
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Erbium ist, bq sind die Fluoride diejenigen des Yttriums, Gers, Lanthans bzw. Erbiums. Wenn die gemischten seltenen Erdmetalloxyde verwendet werden, so sollte die Zusammensetzung an seltenen Erdmetallen der seltenen -^rdmetalloxyde und derjenigen der gemischtfan seltenen Erdmetallfluoride die gleiche sein.Is erbium, bq the fluorides are those of yttrium, gers, Lanthans or Erbiums. When the mixed rare earth metal oxides are used, the composition of rare earth metals should be the rare earth metal oxides and those of the mixed fans rare earth metal fluorides be the same.
Die Oxyde von seltenem Erdmetall und Magnesium und Aluminium werden im Elektrolytbad der oben erwähnten Rezeptur bei Elektrolysetemperatur leicht aufgelöst. Ein zu hoher Gehalt an seltenem Erdmetallfluorid in der Zusammensetzung des Elektrolytbadee, nacht jedoch die Sichte.des Bades höher als die Dichte der sich ergebenden Legierung und demzufolge schwimmt die Legierung auf der Oberfläche des Bades und stört den glatten-Ablauf der Elektrolyse. Andererseits führt ein zu hoher Gehalt an " Lithiumfluorid zu einer Herabsetzung der Löslichkeit der Oxyde im ElektroiyVbad.The oxides of rare earth metals and magnesium and aluminum are in the electrolyte bath of the above-mentioned recipe at the electrolysis temperature easily resolved. Too high a content of rare earth metal fluoride in the composition of the electrolyte bath, night however, the view of the bath is higher than the density of the resulting one Alloy and consequently the alloy floats on the surface of the bath and interferes with the smooth electrolysis process. On the other hand, too high a content of "lithium fluoride" leads to a Reduction of the solubility of the oxides in the electrical bath.
Die Oxyde des Bariums, Magnesiums und Aluminiums können hinzuge- setzt werden, um die ütromausbeute zu verbessern und um gleichzeitig die ungünstigen Reaktionen zwischen dem Fluoridbad und den einmal gebildeten Legierungen zu verhindern. Eine der wichtigsten Bedingungen bei der Rezeptur des gemischten Fluoridbades richtet sich auf die Dichte des geschmolzenen Bades, welche geringer sein muß als die Dichte der Legierungen seltenen Erdmetalls mit Magnesium bzw. seltenen Erdmetalls mit Aluminium, welche hergestellt werden sollen.The oxides of barium, magnesium and aluminum can be added to improve the electricity yield and at the same time to avoid the unfavorable reactions between the fluoride bath and the once to prevent alloys formed. One of the most important conditions in the formulation of the mixed fluoride bath is established refers to the density of the molten bath, which must be less than the density of the rare earth metal alloys Magnesium or rare earth metal with aluminum, which is produced should be.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Elektrolyse in einer Zelle aus rostfreiem Stahl mit Graphitauskleidungen durchgeführt, wobei die hinzugegebenen gemischten Fluoride geschmolzen werden, indem man durch geeignete Maßnahmen erhitzt. Die Oxyde des seltenen Erdmetalls-und des Magnesiums bzw. Aluminiums werden entweder getrennt oder als Gemisch in das geschmolzene Fluoridbad hineingegeben, wo sie sich leicht auflösen. Bei der Elektrolyse dient die mit Graphit ausgekleidete Elektrolytzelle als Anode, während ein feuerfester Stab aus Molybdän, Wolfram oder Tantal dazu vorgesehen ist, als Kathode zu dienen. In einigen Fällen ist es erforderlich., die umgebende Atmosphäre inert zu halten, indem man ein inertes Gas wie'Stickstoff, Argon oder Helium verwendet. Wenn ein Graphitstab als Anode angewandt wird, so ist es bevorzugt, daß dessen Oberfläche geriffelt ist, wodurch der Oberflächenbezirk vergrößert wird.In a preferred embodiment of the invention, the Electrolysis is carried out in a stainless steel cell with graphite linings, with the added mixed Fluorides can be melted by heating by suitable means. Oxides of rare earth metals and magnesium and aluminum are added either separately or as a mixture to the molten fluoride bath, where they dissolve easily. In electrolysis, the graphite-lined electrolyte cell serves as the anode, while a refractory rod made of molybdenum, Tungsten or tantalum is intended to serve as a cathode. In some cases it is necessary to improve the surrounding atmosphere Keeping inert by using an inert gas such as nitrogen, argon or helium is used. When a graphite rod is applied as an anode is, it is preferred that the surface thereof is corrugated, thereby increasing the surface area.
Was die proportionale Verwendung der Oxyde des seltenen Erdmetalle und des Magnesiums bzw. Aluminiums betrifft, so beobachtet man, daß zuviel Magnesium- bzw. Aluminiumoxyd zur Ansammlung einer großen Menge nicht aufgelösten Rückstandes am Boden der Elektrolysezelle während des Ablaufs der Elektrolyse führt, was die Fortsetzung der Elektrolysereaktionen sehr schwierig macht. Außerdem ergibt zuviel Magnesium- bzw. Aluminiumoxyd einen geringeren Gehalt an seltenem Erdmetall in der sich bildenden Legierung. Andererseits führt zuviel seltenes Erdmetalloxyd dazu, daß der Schmelzpunkt der sich ergebenden Legierung höher wird als die Elektrolytetempe-As for the proportional use of the oxides of the rare earth metals and magnesium or aluminum, it is observed that too much magnesium or aluminum oxide to accumulate a large amount of undissolved residue at the bottom of the electrolytic cell during the course of the electrolysis, which makes the continuation of the electrolysis reactions very difficult. Also results too much magnesium or aluminum oxide a lower content of rare earth metal in the alloy being formed. on the other hand too much rare earth metal oxide causes the melting point of the resulting alloy to be higher than the electrolyte temperature
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ratur und demzufolge scheidet sich die sich ergebende Legierung in f-estem Zustand und nicht in geschmolzenem Zustand auf der Kathode ab und fällt nicht abwärts in ein Sammelgefäß, welches zur Gewinnung unterhalb der Kathode angebracht ist, wodurch der gewünschte, glatte Ablauf der Elektrolyse gestört wird. Gewöhnlich wählt man den Gehalt an seltenem Erdmetalloxyd in den gemischten Oxyden im Bereich zwischen 30 und 90 Gew.-$, und den Gehalt an Magnesium- bzw. Aluminiumoxyd im Bereich zwischen 70 und 10 Gew.-$. x -temperature and consequently the resulting alloy is deposited in the solid state and not in the molten state on the cathode and does not fall down into a collecting vessel which is mounted below the cathode for recovery, thereby disrupting the desired, smooth course of the electrolysis . Usually the content of rare earth metal oxide in the mixed oxides is chosen in the range between 30 and 90% by weight, and the content of magnesium or aluminum oxide in the range between 70 and 10% by weight. x -
Die Elektrolysespannung hält man vorzugsweise unterhalb 15 Volt mit Rücksicht auf die Energieausbeute und die Sicherheit. Irgendwelche Spannungen, welche so niedrig wie 3 Volt sind, können angewandt werden, obgleich diese wegen geringer Produktivität unerwünscht sind. Der elektrische Strom der Elektrolyse ist weitgehend abhängig von:den Abmessungen und der Konstruktion der elektro-1-ytischen Zelle und der Elektroden. Beispielsweise wendet man einen Strom von 50 bis. 150 A für eine Zelle an, welche durchmessermäßig so groß wie 100 mm ist; und man wendet einen Strom von 500 A für eine Zelle an, welche einen Durchmesser von 200 mm besitzt. . 'The electrolysis voltage is preferably kept below 15 volts with regard to the energy yield and safety. Any Voltages as low as 3 volts can be used, although these are undesirable because of poor productivity are. The electric current of the electrolysis is largely depending on: the dimensions and construction of the electro-1-ytic Cell and electrodes. For example, one applies a current of 50 to. 150 A for a cell with a diameter of is as large as 100 mm; and a current of 500 A is applied to a cell which is 200 mm in diameter. . '
Die Temperatur, bei welcher die Elektrolyse durchgeführt wird, wählt man je nach der Zusammensetzung der herzustellenden Legierungen· und der Zusammensetzung des angewandten Elektrolytsalzbades im Bereich zwischen 800 und 12000C. Bei einer solchen TemperaturThe temperature at which the electrolysis is carried out is selected depending on the composition of the alloys to be produced and the composition of the electrolyte salt bath used in the range between 800 and 1200 ° C. At such a temperature
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befindet sich die sich ergebende, auf der Kathode abgeschiedene .legierung in geschmolzenem Zustand und fällt leicht nach abwärts in ein Sammelgefäß, welches unterhalb der Kathode im Salzbad aufgestellt ist. Das Sammelgefäß besteht aus einem feuerfesten Metall wie Molybdän, welches mit dem Fluoridbad oder mit den im Elektrolytbad erzeugten Legierungen nicht reagiert.the resulting alloy deposited on the cathode is in a molten state and falls slightly downward into a collecting vessel, which is placed below the cathode in the salt bath. The collecting vessel consists of a fire-proof one Metal such as molybdenum, which does not react with the fluoride bath or with the alloys produced in the electrolyte bath.
Die Zusammensetzung der nach dem erfindtmgsgemäßen Verfahren erzeugten Legierungen wird bestimmt durch (a) das Verhältnis des seltenen Erdmetalloxyds zu Magnesium- bzw* Aluminiumoxyd, (b) die Zusammensetzung des gemischten Fluoridbades und (c) die Elektrolysebedingungen hinsichtlich Temperatur, "Spannung und Stromdichte. Befriedigende Ergebnisse können erhalten werden, indem man diese Kennwerte in den oben erwähnten Bereichen auswählt.The composition of the process according to the invention The alloys produced are determined by (a) the ratio of the rare earth metal oxide to magnesium or aluminum oxide, (b) the Composition of the mixed fluoride bath and (c) the electrolysis conditions in terms of temperature, voltage and current density. Satisfactory results can be obtained by doing this Selects characteristic values in the areas mentioned above.
Beispielhaft für die Wirkungen des erfindtmgsgemäßen Verfahrens sind die folgenden speziellen Ausführtmgsbeispiele, bei denen sich sämtliche Prozentangaben auf das Gewicht beziehen.Exemplary of the effects of the method according to the invention are the following specific examples where all percentages relate to weight.
Einen Graphittiegel (100 mm Durchmesser und 150 mm tief) mit einer Kathode aus einem Molybdänstab in der Mitte und einem Aufnahmegefäß aus Molybdän, welches sich unterhalb der Kathode auf dem Tiegelboden befindet, beschickt man mit etwa 3 kg remisclitez Fluoride aus 50$ Yttriumfluorid, 45$ Lithlumfluorid und 5'·' Barium-A graphite crucible (100 mm diameter and 150 mm deep) with a cathode made of a molybdenum rod in the middle and a receptacle made of molybdenum, which is located below the cathode is on the bottom of the pan, you load with about 3 kg of remisclitez Fluoride from 50 $ yttrium fluoride, 45 $ lithium fluoride and 5 '' barium
fluorid und man hält bei 95O°C in geschmolzenem Zustand. Gemischtesfluoride and it is kept in the molten state at 95O ° C. Mixed things
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Oxydpulver aus 60$ Yttriumoxyd und 40$. Magnesiumoxyd führt man in das geschmolzene Bad mit einer Geschwindigkeit von 2 g/min, ein. Dann führt man die elektrolytische Heduktion 2 Stunden lang mit der mittleren Spannung von 5,5 Volt und dem mittleren Strom von 110 Ampere durch. Im Aufnahmegefäß bzw. Sammelgefäß sammeln sien 80 g Yttrium-Magnesium-Legierung mit einem Yttriumgehalt von 73$.Oxide powder made from $ 60 yttrium oxide and $ 40. Magnesium oxide goes into the molten bath at a rate of 2 g / min. The electrolytic heduction is then carried out for 2 hours the mean voltage of 5.5 volts and the mean current of 110 amps. Collect them in the receiving vessel or collecting vessel 80 g yttrium-magnesium alloy with an yttrium content of $ 73.
In einem Graphittiegel, welcher dem in Beispiel 1 verwendeten ähnlich ist, bildet man ein gemischtes ^'luoridbad aus 50$ Yttriumfluorid, 45$ Lithiumfluorid und 5$ Bariumfluorid. Während das Bad bei 115O0C in geschmolzenem Zustand gehalten wird, führt man das gemischte Oxydpulver aus 40$ Yttriumoxyd und 60$ Aluminiumoxyd mit einer Geschwindigkeit von 1,0 g/min, in das geschmolzene Bad ein. Die Elektrolyse wird 2" Stunden mit der mittleren Spannung von 5,2 Volt und dem mittleren Strom von 120 Ampere durchgeführt. Man erhält 55 g Yttrium-Aluminium-Legierung mit einem Gehalt an 30$ Yttrium.A mixed fluoride bath of 50 $ yttrium fluoride, 45 $ lithium fluoride and 5 $ barium fluoride is formed in a graphite crucible similar to that used in Example 1. While the bath is kept in the molten state at 115O 0 C, the mixed oxide powder of 40 $ yttrium oxide and 60 $ aluminum oxide is introduced into the molten bath at a rate of 1.0 g / min. The electrolysis is carried out for 2 "hours with an average voltage of 5.2 volts and an average current of 120 amperes. 55 g of yttrium-aluminum alloy with a content of 30% yttrium are obtained.
In einem Graphittiegel, welcher dem in Beispiel 1 verwendeten ähnlich ist, bildet man ein gemischtes Fluoridbad aus 60$ Cerfluorid, 20$ Lithiumfluorid, 15$ Bariumfluorid und 5$ Magnesiumfluorid. Das Bad hält man bei 8500G in geschmolzenem Zustand und das gemischte Oxydpulver aua 60$ Ceroxyd und 40$ Magnesiumoxyd führt man in das geschmolzene Bad mit einer Geschwindigkeit von 1,5 g/min, ein. ■L>ie Elektrolyse wird 1,5 Stunden mit der mittleren Spannung vonA mixed fluoride bath of 60 $ cerium fluoride, 20 $ lithium fluoride, 15 $ barium fluoride and 5 $ magnesium fluoride is formed in a graphite crucible similar to that used in Example 1. The bath is maintained at 850 0 G in a molten state and the mixed oxide powder aua 60 $ ceria and $ 40 Magnesium oxide is introduced into the molten bath at a rate of 1.5 g / min, a. ■ L> he electrolysis is 1.5 hours with the mean voltage of
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5,8 Volt und dem mittleren Strom von 150 Ampere durchgeführt. Man erhält 83 g Cer-Magnesium-Legierung mit einem Gehalt an 7-fn'·' Cer.5.8 volts and the mean current of 150 amperes. 83 g of cerium-magnesium alloy with a 7- f n '·' cerium content are obtained.
In einem Graphittiegel, welcher dem in Beispiel 1 verwendeten, ähnlich ist, bildet man ein gemischtes Fluorxdbad aus 50$ Lanthanfluorid, 40$ Lithiumfltiorid und 10fi Bariumfluorid. Das Bad wird in geschmolzenem Zustand bei 1100°C gehalten und das gemisch',β Oxydpulver aus 30$ Lanthanoxyd vind 70$ Aluminiumoxyd führt man in das geschmolzene Bad mit einer Geschwindigkeit vor:. 1,0 g/min., ein. Me Elektrolyse wird 1,5 Stunden mit der mittleren Spannung von t>,3 Volt und. dem mittleren Strom von 125 Ampere durchgerührt. Man erhält 40 g Lanthan-Aluminium-Legierung, welche 37$ Lanthan enthält.In a graphite crucible similar to that used in Example 1, a mixed fluorine bath of 50 $ lanthanum fluoride, 40 $ lithium fluoride, and 10% barium fluoride is formed. The bath is kept in the molten state at 1100 ° C. and the mixture of oxide powder of 30 $ lanthanum oxide and 70 $ aluminum oxide is introduced into the molten bath at a rate:. 1.0 g / min., A. Me electrolysis is 1.5 hours with the mean voltage of t>, 3 volts and. the mean current of 125 amps. 40 g of lanthanum-aluminum alloy containing 37% of lanthanum are obtained.
In einem Graphittiegel, welcher dem in Beispiel 1 verwendeten ähnlich ist, bildet man etwa 3 kg eines Fluoridbades aus 63'/'· gemischter Fluoride seltener Erdmetalle (bestehend aus etwa 60$ Yttrium, etwa 10$ Dysprosium, etwa 8$ Erbium und Ytterbium und etwa 22$ anderer Elemente der seltenen Erden), 21$ Lithiurafluorid, 14$ Bar-iumf luorid und 2$ Magne siumf luorid. Man hält das Fluoridbad dann in geschmolzenem Zustand bei 1OOO0C. liun wird ein Oxydpulvergemisch aus 65$ gemischter Oxyde seltener Erdmetalle ("bestehend aus etwa 60$ Yttrium, etwa 10$ Dysprosium, etwa 8$ ErbiumIn a graphite crucible similar to that used in Example 1, about 3 kg of a fluoride bath is formed from 63 '/' mixed fluorides of rare earth metals (consisting of about 60 $ yttrium, about 10 $ dysprosium, about 8 $ erbium and ytterbium and about 22 $ other rare earth elements), 21 $ Lithiurafluorid, 14 $ Bar-iumf luorid and 2 $ Magne siumf luorid. Maintaining the fluoride bath then in a molten state at 1OOO 0 C. Liun a Oxydpulvergemisch of 65 $ mixed oxides of rare earth metals ( "consisting of about 60 $ yttrium, about 10 $ dysprosium, erbium about $ 8
409816/089 0409816/089 0
und Ytterbium und etwa 22% anderer Elemente der seltenen Erden) und 35% Magnesiumoxyd in das Fluoridbad mit einer Geschwindigkeit von 1,0.g/min, eingeführt. Die Elektrolyse führt man 2 Stunden mit der mittleren Spannung von 5,6 Volt und dem mittleren Strom von 160 Ampere durch. Man erhält 82 g einer Legierung aus· seltenen Erdmetallen und Magnesium, wobei die Legierung 66% der gemischten seltenen Erdmetalle enthält.and ytterbium and about 22% other rare earth elements) and 35% magnesia in the fluoride bath at one speed of 1.0 g / min. The electrolysis is carried out for 2 hours with the mean voltage of 5.6 volts and the mean current of 160 amps. 82 g of an alloy from rare Earth metals and magnesium, the alloy being 66% of the mixed contains rare earth metals.
Beispiel β ' -Example β '-
In einem Graphittiegel , welcher dem in Beispiel 1. verwendeten ähnlich ist^ bildet man etwa 5 kg Fluoridbad aus 70% gemischten Fluoriden seltener Erdmetalle (bestehend aus etwa 50% Cer, etwa 20% Lanthan, etwa 10% iFeodym und etwa 20% anderer Elemente seltener Erden), 24% Lithiumfluorid, 5% Bariumfluorid und 1% Al'uminiumfluorid. Man hält nun das Eluoridbad bei 95O0O in geschmolzenem Zustand. Dann wird ein Öxydpulvergemisch aus 85% gemischten Oxyden seltener Erdmetalle (bestehend aus etwa 50% Cer, etwa 20% Lanthan, etwa 10% Neodym und etwa 20% anderer Elemente seltener Erden) und 15% Aiuminiumöxyd in daa Fluöridbäd mit einer Geschwindigkeit von 1,3 g/min, eingeführt* Die Elektrolyse führt man 1,5 Stunden mit der mittleren Spannung von 5*5 Volt und der durchschnittlichen Stromstärke von 130 Ampere durch» Man erhält 75 g einer Legierung aus seltenen Erdmetällen und Aluminium, wobei die Legierung 94% der gemischten seltenen Erdmetalle enthält.In a graphite crucible similar to that used in Example 1, about 5 kg of fluoride bath is formed from 70% mixed fluorides of rare earth metals (consisting of about 50% cerium, about 20% lanthanum, about 10% iFeodymium and about 20% other elements rare earths), 24% lithium fluoride, 5% barium fluoride and 1% aluminum fluoride. The eluoride bath is now kept in the molten state at 95O 0 O. Then, a Öxydpulvergemisch of 85% of mixed oxides is rare earth metals (consisting of rare of approximately 50% cerium, approximately 20% lanthanum, about 10% neodymium, and about 20% of other elements earth) and 15% A iuminiumöxyd in daa Fluöridbäd at a rate of 1 , 3 g / min, introduced * The electrolysis is carried out for 1.5 hours with an average voltage of 5 * 5 volts and an average current of 130 amperes % of mixed rare earth metals.
409816/0890409816/0890
In einem Graphittiegel, welcher dem in Seispiel 1 verwendeten ähnlich ist, bildet man etwa 3 kg eines gemischten Fluoridbades aus- 60$ Erbiumfluorid, 35$ Lithiumfluorid und 5$ Bariurafluorid. Man hält das Bad bei 1GOO0C in geschmolzenem Zustand. Eun wird ein Oxydpulvergemisch aus 60$ Erbiumoxyd und 4-0$ Magnesiumoxyd dem geschmolzenen Pluoridbad mit einer Geschwindigkeit von 1,0 g/min. zugeführt. Die Elektrolyse führt man 1,5 Stunden mit der durchschnittlichen Spannung von 5»7 Volt und der durchschnittlichen Stromstärke von 120 Ampere durch. Man erhält 73 g Srbiura-Ka^nesiuin-Legierung, welche 70$ Erbium enthält.In a graphite crucible, which is used in the Seispiel 1 similar forms is about 3 kg of a mixed fluoride bath Removing 60 $ erbium fluoride, lithium fluoride $ 35 and $ 5 Bariurafluorid. The bath is maintained at 1GOO 0 C in a molten state. An oxide powder mixture of 60 $ erbium oxide and 4-0 $ magnesium oxide is poured into the molten fluoride bath at a rate of 1.0 g / min. fed. The electrolysis is carried out for 1.5 hours with an average voltage of 5-7 volts and an average current of 120 amperes. 73 g of Srbiura-Ca ^ nesiuin alloy are obtained, which contains 70 $ erbium.
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