EP0570308A1 - Alloys of metals with high melting points, suitable for transformation into homogeneous and pure ingost, and preparation process of these alloys - Google Patents

Alloys of metals with high melting points, suitable for transformation into homogeneous and pure ingost, and preparation process of these alloys Download PDF

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EP0570308A1
EP0570308A1 EP93420192A EP93420192A EP0570308A1 EP 0570308 A1 EP0570308 A1 EP 0570308A1 EP 93420192 A EP93420192 A EP 93420192A EP 93420192 A EP93420192 A EP 93420192A EP 0570308 A1 EP0570308 A1 EP 0570308A1
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EP
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metals
bath
potential
alloy
electrode
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Airy Pierre Lamaze
Christophe Mennetrier
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Compagnie Europeenne du Zirconium Cezus SA
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Compagnie Europeenne du Zirconium Cezus SA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/36Alloys obtained by cathodic reduction of all their ions

Definitions

  • the present invention relates to alloys of refractory metals suitable for transformation into homogeneous and pure ingots and to processes for obtaining said alloys.
  • alloys formed from refractory metals having different melting temperatures of at least 200 ° C. such as for example the hafnium-zirconium, hafnium-titanium, niobium-titanium, niobiumzirconium, tantalum-titanium, tantalum alloys -zirconium, tantalum-niobium, niobium-tantalum-titanium and niobium-titanium-aluminum.
  • these alloys have weight compositions such that their starting solidification temperature is at least 150 ° C. lower than the solidification temperature of the least meltable metal.
  • alloys obtained initially in more or less divided form are then subjected to at least one operation of fusion so as to transform them into ingots.
  • ingots can then be rolled in the form of sheets intended for the manufacture of nuclear fuel reprocessing containers in the case of Hf-Zr alloys or of neutron retarders in the case of Hf-Ti alloys or else of superconductive compounds or superalloys aeronautics in the case of the Nb-Ti alloy.
  • the object of the invention is to obtain alloys having a homogeneous structure at the level of the elementary crystal, an improved purity compared to that of the products of the prior art and a suitable particle size so that they can be fully melted and transformed. in ingots in which this homogeneity of structure and purity is maintained.
  • the invention relates to alloys of refractory metals suitable for transformation into homogeneous ingots of purity greater than 99.9% whose melting temperatures are different by at least 200 ° C and whose weight proportions are such that for each alloy the starting solidification temperature is more than 150 ° C lower than the solidification temperature of the least fusible metal, characterized in that they are in the form of agglomerates of dimensions between 0.2 and 30 mm and compounds crystals with a specific surface of between 0.005 and 0.2 m2 / g, having a size of 0.1 to 1 mm and in which the metals are in the form of a solid solution.
  • the alloys according to the invention are characterized by crystals where the metals are in solid solution, that is to say that they are homogeneous on the atomic scale and have at most only a relative difference of composition of 20% relative to the average composition of the alloy so that this homogeneity remains during the melting and gives the ingots obtained identical properties at all points.
  • these crystals and their agglomerates have a size and a specific surface such that the problems of spontaneous oxidation which arise when this surface is too large or of shaping of the products before fusion when this size is too large are avoided. , and as we favor the dissolution in liquid metal. Hence the absence of any pollution of these products by oxygen and iron, in particular during grinding operations, and the possibility of obtaining ingots of high purity ingots.
  • the crystals have a specific surface of between 0.01 and 0.05 m2 / g and the agglomerates have dimensions of between 1.5 and 12 mm because it is within these ranges that the homogeneities and the maximum purities are obtained.
  • the invention also relates to methods for obtaining said alloys.
  • the technique for obtaining the alloy varies as a function of the difference in deposition potential of each of the elements of the alloy.
  • a first technique is applicable to metals whose electrolytic deposition potentials are very little different from each other, that is to say when they have a difference of less than 0.5 volts while a second technique is relative to metals, the difference of the deposit potentials of which is at least equal to this value.
  • the obtaining process consists in using an igneous electrolysis cell containing a bath of molten salts based on alkali chlorides and at least one fluoride ion in an amount comprised by weight between 1.5 and 5% of the weight of the bath in which are at least partially immersed a measurement electrode in relation to a reference electrode which are used to measure an electrolysis control potential, an anode assembly provided with a diaphragm based on carbon fibers and graphite, a cathode to which a continuous potential difference with respect to said assembly, an injector of material to be electrolyzed and of inert gas characterized in that the metals are simultaneously introduced into the injector in the form of gaseous chlorides in proportions corresponding to those of said alloy and in an amount such that the molar ratio of the fluorine contained in the bath to the amount of metals introduced is understood between 2.5 and 15, the value of the control potential known as the reference potential is noted
  • the method consists in carrying out electrolysis in a cell equipped with a control device.
  • an anode assembly is also used, provided with a particular diaphragm and as described in US Pat. No. 5,064,513.
  • This diaphragm is made up of carbon fibers embedded in a rigid graphite-based material and has the property of having a porosity of determined value which allows easier conduct of the electrolysis and obtaining a metallic deposit of regular structure.
  • the merit of the Applicant has been to show that these advantages are achieved when several types of ions are used simultaneously.
  • the method also uses an injector such as that described in French patent 2653139 and which has the effect of maintaining the concentration by weight of the bath within a restricted range and of adjusting it gradually and precisely.
  • This has the advantage in the present case of being able to more easily control the conditions for obtaining a deposit where the proportions of the different metals must be included within narrow limits.
  • this method is not applicable when the metals to be deposited have a deposit potential difference greater than or equal to 0.5 volts, such as, for example, in the case of niobium-titanium alloys, since a preferential deposit then occurs. the least electronegative metal and therefore an alloy in which the elements are not in the desired proportion. It is therefore necessary to find another process for obtaining it.
  • an igneous electrolysis cell containing a bath of molten salts based on alkali chlorides and at least one fluoride ion in an amount between 1 and 3% by weight of the bath in which are at least partially immersed a control electrode in relation to a reference electrode which are used to measure a control potential, an anode assembly provided with a diaphragm based on carbon fibers and graphite, a cathode of deposit to which a continuous potential difference E1 is applied with respect to said assembly, an injector of material to be electrolyzed and of inert gas characterized in that an electrode consisting of the most electronegative metal of the is introduced into the bath alloy to be deposited and by the injector the halide of the most electropositive metal of the alloy to be deposited, a positive potential difference E2 is established between said electrode and the in jector so that the metal of the electrode passes into solution in the bath, the concentrations of metal ions in the bath are adjusted so as to have a proportion in
  • the invention consists in combining in a same igneous electrolysis cell the teaching of the three patents mentioned above, but it differs from it in that at the filing of at least one metal by electrolytic reduction of its halide is associated with a deposit obtained from metal ions resulting in part from an anodic dissolution.
  • This type of process is also applicable to the case of two metals having close deposition potentials but since the chemical dissolution is then relatively low, it is necessary to strongly polarize the soluble anode to obtain the suitable concentration in the bath.
  • said crystals are washed with water to remove the salts present in the bath and then formed into ingots by fusion using a suitable means such as, for example, an arc furnace , induction, electron bombardment, inductive plasma or arc plasma.
  • a suitable means such as, for example, an arc furnace , induction, electron bombardment, inductive plasma or arc plasma.
  • alloys are in the form of agglomerates having an average size of 10 mm and composed of crystals of 3 mm in average diameter having a specific surface of 0.03 m2 / g in which the metals were in solid solution. From the purity point of view, these alloys had for composition: oxygen: 620 ppm carbon: ⁇ 10 ppm nitrogen: ⁇ 10 ppm chlorine: ⁇ 50 ppm iron: ⁇ 20 ppm chromium: ⁇ 10 ppm nickel: ⁇ 10 ppm. or a purity (Zr + Hf) greater than 99.9%.
  • the invention finds its application in obtaining alloys of refractory metals of very high purity having very good homogeneity on the microscopic scale.

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Abstract

These alloys are made up of crystals of the said metals in solid solution which have a particular size and specific surface. They are obtained by coelectrodeposition of the metals in a molten salt bath. In the case where the metals exhibit a difference smaller than 0.5 volt in their deposition potential, the metals are delivered into the bath in the form of chlorides. In the case where this difference is greater than 0.5 volt, the least electronegative metal is delivered in the form of a chloride whereas the most electronegative metal is delivered by means of a soluble electrode. The invention finds its application especially in the production of Nb-Ti and Hf-Zr ingots.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.-TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION.-

La présente invention est relative à des alliages de métaux réfractaires aptes à la transformation en lingots homogènes et purs et à des procédés d'obtention des dits alliages.The present invention relates to alloys of refractory metals suitable for transformation into homogeneous and pure ingots and to processes for obtaining said alloys.

Elle concerne plus particulièrement les alliages formés à partir de métaux réfractaires ayant des températures de fusion différentes d'au moins 200°C, comme par exemple les alliages hafnium-zirconium, hafnium-titane, niobium-titane, niobiumzirconium, tantale-titane, tantale-zirconium, tantale-niobium, niobium-tantale-titane et niobium-titane-aluminium.It relates more particularly to the alloys formed from refractory metals having different melting temperatures of at least 200 ° C., such as for example the hafnium-zirconium, hafnium-titanium, niobium-titanium, niobiumzirconium, tantalum-titanium, tantalum alloys -zirconium, tantalum-niobium, niobium-tantalum-titanium and niobium-titanium-aluminum.

Plus précisément, ces alliages ont des compositions pondérales telles que leur température de solidification commençante est inférieure d'au moins 150°C à la température de solidification du métal le moins fusible.More precisely, these alloys have weight compositions such that their starting solidification temperature is at least 150 ° C. lower than the solidification temperature of the least meltable metal.

Ces alliages obtenus initialement sous forme plus ou moins divisée sont ensuite soumis à au moins une opération de fusion de façon à les transformer en lingots.These alloys obtained initially in more or less divided form are then subjected to at least one operation of fusion so as to transform them into ingots.

Ces lingots peuvent alors être laminés sous forme de tôles destinées à la fabrication de conteneurs de retraitement de combustibles nucléaires dans le cas des alliages Hf-Zr ou de ralentisseurs de neutrons dans le cas des alliages Hf-Ti ou encore de composés supraconducteurs ou de superalliages aéronautiques dans le cas de l'alliage Nb-Ti.These ingots can then be rolled in the form of sheets intended for the manufacture of nuclear fuel reprocessing containers in the case of Hf-Zr alloys or of neutron retarders in the case of Hf-Ti alloys or else of superconductive compounds or superalloys aeronautics in the case of the Nb-Ti alloy.

ART ANTERIEUR.-PRIOR ART.

Il est connu que de tels alliages peuvent être obtenus par différents procédés tels que :

  • la coaluminothermie des oxydes qui a l'inconvénient de conduire à des alliages souillés par de l'aluminium et de l'oxygène et qui se présentent sous forme de blocs massifs qu'il faut concasser avant de les purifier par bombardement électronique et de les transformer en lingots.
  • la coréduction des chlorures par un métal comme le sodium ou le magnésium qui donne lieu à la formation d'éponges fortement polluées par l'agent réducteur ainsi que par du fer et des ions chlorures et qu'il faut également concasser.
  • la codéposition en phase vapeur qui fournit des whiskers très pyrophoriques, difficiles à manipuler qu'il faut compacter avant fusion.
  • la mécano-synthèse ou cobroyage des métaux à allier qui aboutit à des particules de granulométrie relativement grossière et fortement polluées et à l'obtention lors de la fusion d'un produit hétérogène dû à la présence d'infondus du métal le moins fusible.
It is known that such alloys can be obtained by different methods such as:
  • the coaluminothermy of oxides which has the disadvantage of leading to alloys contaminated by aluminum and oxygen and which are in the form of massive blocks which must be crushed before being purified by electron bombardment and transforming them in ingots.
  • the co-reduction of chlorides by a metal such as sodium or magnesium which gives rise to the formation of sponges highly polluted by the reducing agent as well as by iron and chloride ions and which must also be crushed.
  • codeposition in the vapor phase which provides very pyrophoric whiskeys, difficult to handle which must be compacted before melting.
  • mechano-synthesis or co-grinding of the metals to be alloyed, which results in particles of relatively coarse particle size and highly polluted and in obtaining during the fusion of a heterogeneous product due to the presence of unfused metals of the least fusible.

BUT DE L'INVENTION.-PURPOSE OF THE INVENTION.-

Le but de l'invention est d'obtenir des alliages ayant une structure homogène au niveau du cristal élémentaire, une pureté améliorée par rapport à celle des produits de l'art antérieur et une granulométrie convenable afin qu'ils puissent être fondus intégralement et transformés en lingots dans lesquels cette homogénéité de structure et de pureté est maintenue.The object of the invention is to obtain alloys having a homogeneous structure at the level of the elementary crystal, an improved purity compared to that of the products of the prior art and a suitable particle size so that they can be fully melted and transformed. in ingots in which this homogeneity of structure and purity is maintained.

DESCRIPTION DE L'INVENTION.-DESCRIPTION OF THE INVENTION.-

L'invention est relative à des alliages de métaux réfractaires aptes à la transformation en lingots homogènes de pureté supérieure à 99,9% dont les températures de fusion sont différentes d'au moins 200°C et dont les proportions pondérales sont telles que pour chaque alliage la température de solidification commençante est inférieure de plus de 150°C à la température de solidification du métal le moins fusible caractérisés en ce qu'ils se présentent sous la forme d'agglomérats de dimensions comprises entre 0,2 et 30 mm et composés de cristaux de surface spécifique comprise entre 0,005 et 0,2 m²/g, ayant une taille de 0,1 à 1 mm et dans lesquels les métaux sont à l'état de solution solide.The invention relates to alloys of refractory metals suitable for transformation into homogeneous ingots of purity greater than 99.9% whose melting temperatures are different by at least 200 ° C and whose weight proportions are such that for each alloy the starting solidification temperature is more than 150 ° C lower than the solidification temperature of the least fusible metal, characterized in that they are in the form of agglomerates of dimensions between 0.2 and 30 mm and compounds crystals with a specific surface of between 0.005 and 0.2 m² / g, having a size of 0.1 to 1 mm and in which the metals are in the form of a solid solution.

Ainsi, les alliages selon l'invention sont caractérisés par des cristaux où les métaux sont en solution solide , c'est-à-dire qu'ils sont homogènes à l'échelle atomique et ne présentent tout au plus qu'un écart relatif de composition de 20% par rapport à la composition moyenne de l'alliage de sorte que cette homogénéité subsiste au cours de la fusion et confère aux lingots obtenus des propriétés identiques en tout point.Thus, the alloys according to the invention are characterized by crystals where the metals are in solid solution, that is to say that they are homogeneous on the atomic scale and have at most only a relative difference of composition of 20% relative to the average composition of the alloy so that this homogeneity remains during the melting and gives the ingots obtained identical properties at all points.

C'est là une différence importante avec les alliages obtenus par fusion d'un mélange des constituants où les infondus forment des zones macroscopiques pouvant atteindre des dimensions de plusieurs millimètres et où notamment quand il s'agit de métaux de densité très différente, il se produit des phénomènes de décantation importants.This is an important difference with the alloys obtained by melting a mixture of the constituents where the undesirable forms macroscopic zones which can reach dimensions of several millimeters and where in particular when it is a question of metals of very different density, produces significant settling phenomena.

De plus, ces cristaux et leurs agglomérats ont une taille et une surface spécifique telles qu'on évite les problèmes d'oxydation spontanée qui se posent quand cette surface est trop grande ou de mise en forme des produits avant fusion quand cette taille est trop grande, et telle qu'on favorise la dissolution dans le métal liquide.
D'où l'absence de toute pollution de ces produits par l'oxygène et le fer, en particulier lors des opérations de broyage, et la possibilité d'obtenir par fusion des lingots de grande pureté.
In addition, these crystals and their agglomerates have a size and a specific surface such that the problems of spontaneous oxidation which arise when this surface is too large or of shaping of the products before fusion when this size is too large are avoided. , and as we favor the dissolution in liquid metal.
Hence the absence of any pollution of these products by oxygen and iron, in particular during grinding operations, and the possibility of obtaining ingots of high purity ingots.

De préférence, les cristaux ont une surface spécifique comprise entre 0,01 et 0,05 m²/g et les agglomérats ont des dimensions comprises entre 1,5 et 12 mm car c'est à l'intérieur de ces fourchettes que les homogénéités et les puretés maxima sont obtenues.Preferably, the crystals have a specific surface of between 0.01 and 0.05 m² / g and the agglomerates have dimensions of between 1.5 and 12 mm because it is within these ranges that the homogeneities and the maximum purities are obtained.

L'invention concerne également des procédés d'obtention des dits alliages .The invention also relates to methods for obtaining said alloys.

Ces procédés sont basés sur la coélectrodéposition, c'est-à-dire le dépôt électrolytique simultané des éléments formant l 'alliage.These methods are based on co-electrodeposition, that is to say the simultaneous electrolytic deposition of the elements forming the alloy.

Toutefois, la technique d'obtention de l'alliage varie en fonction de la différence de potentiel de dépôt de chacun des éléments de l'alliage.However, the technique for obtaining the alloy varies as a function of the difference in deposition potential of each of the elements of the alloy.

Une première technique est applicable aux métaux dont les potentiels de dépôt électrolytique sont très peu différents l'un de l'autre, c'est-à-dire quand ils présentent un écart inférieur à 0,5 volts tandis qu'une seconde technique est relative aux métaux dont la différence des potentiels de dépôt est au moins égale à cette valeur.A first technique is applicable to metals whose electrolytic deposition potentials are very little different from each other, that is to say when they have a difference of less than 0.5 volts while a second technique is relative to metals, the difference of the deposit potentials of which is at least equal to this value.

Dans le premier cas, qui concerne plus particulièrement les alliages hafnium-zirconium, le procédé d'obtention consiste à mettre en oeuvre une cellule d'électrolyse ignée contenant un bain de sels fondus à base de chlorures alcalins et d'au moins un ion fluorure en quantité comprise en poids entre 1,5 et 5% du poids du bain dans lequel sont au moins partiellement immergés une électrode de mesure en relation avec une électrode de référence qui servent à mesurer un potentiel de contrôle de l'électrolyse, un ensemble anodique muni d'un diaphragme à base de fibres de carbone et de graphite, une cathode à laquelle on applique une différence de potentiel continue par rapport au dit ensemble, un injecteur de matière à électrolyser et de gaz inerte
caractérisé en ce que l'on introduit simultanément dans l'injecteur les métaux sous forme de chlorures gazeux dans des proportions correspondant à celles dudit alliage et en quantité telle que le rapport molaire du fluor contenu dans le bain à la quantité des métaux introduits soit compris entre 2,5 et 15, on note la valeur du potentiel de contrôle dit potentiel de consigne, on dépose à la cathode les métaux sous forme d'alliage tout en continuant à introduire les chlorures en proportion voulue dans l'injecteur et en quantité telle que le potentiel mesuré sur l'électrode de contrôle reste en valeur absolue voisin de la valeur absolue du potentiel de consigne.
In the first case, which relates more particularly to hafnium-zirconium alloys, the obtaining process consists in using an igneous electrolysis cell containing a bath of molten salts based on alkali chlorides and at least one fluoride ion in an amount comprised by weight between 1.5 and 5% of the weight of the bath in which are at least partially immersed a measurement electrode in relation to a reference electrode which are used to measure an electrolysis control potential, an anode assembly provided with a diaphragm based on carbon fibers and graphite, a cathode to which a continuous potential difference with respect to said assembly, an injector of material to be electrolyzed and of inert gas
characterized in that the metals are simultaneously introduced into the injector in the form of gaseous chlorides in proportions corresponding to those of said alloy and in an amount such that the molar ratio of the fluorine contained in the bath to the amount of metals introduced is understood between 2.5 and 15, the value of the control potential known as the reference potential is noted, the metals are deposited at the cathode in the form of an alloy while continuing to introduce the chlorides in the desired proportion in the injector and in such quantity that the potential measured on the control electrode remains in absolute value close to the absolute value of the setpoint potential.

Ainsi, dans le cas où on veut obtenir des alliages de métaux dont les potentiels de dépôt diffèrent de moins de 0,5 volt, le procédé consiste à faire une électrolyse dans une cellule équipée d'un dispositif de contrôle.Thus, in the case where it is desired to obtain metal alloys whose deposition potentials differ by less than 0.5 volts, the method consists in carrying out electrolysis in a cell equipped with a control device.

Un tel dispositif a déjà été décrit dans le brevet US 4567643. Il permet par le choix d'un rapport fluor/ métal à déposer de mesurer avec une grande sensibilité un potentiel électrique qui est fonction de la concentration du bain en ions dudit métal. Ainsi, une concentration optimum ayant été déterminée, on peut noter le potentiel qui lui correspond. Ce potentiel va alors servir de référence et il suffit ensuite d'alimenter la cellule en chlorure de façon à maintenir ce potentiel constant pour être sûr d'avoir en permanence dans le bain la concentration voulue en ions métalliques dissous.
Le mérite de la demanderesse est d'avoir trouvé que ce dispositif était également utilisable dans le cas où on voulait mesurer de façon simultanée la concentration de plusieurs types d'ions .
Such a device has already been described in US Pat. No. 4,567,643. It allows, by the choice of a fluorine / metal ratio to be deposited, to measure with great sensitivity an electrical potential which is a function of the concentration of the ion bath of said metal. Thus, an optimum concentration having been determined, one can note the potential which corresponds to it. This potential will then serve as a reference and it then suffices to supply the cell with chloride so as to maintain this constant potential to be sure to have permanently in the bath the desired concentration of dissolved metal ions.
The plaintiff's merit is to have found that this The device was also usable if we wanted to measure the concentration of several types of ions simultaneously.

Dans ce procédé, on utilise également un ensemble anodique muni d'un diaphragme particulier et tel qu'il est décrit dans le brevet US 5064513.In this process, an anode assembly is also used, provided with a particular diaphragm and as described in US Pat. No. 5,064,513.

Ce diaphragme est constitué par des fibres de carbone noyées dans un matériau rigide à base de graphite et a la propriété de posséder une porosité de valeur déterminée ce qui permet une conduite plus facile de l'électrolyse et l'obtention d'un dépôt métallique de structure régulière.
Ici encore, le mérite de la demanderesse a été de montrer que ces avantages étaient atteints quand on met simultanément en oeuvre plusieurs types d'ions.
This diaphragm is made up of carbon fibers embedded in a rigid graphite-based material and has the property of having a porosity of determined value which allows easier conduct of the electrolysis and obtaining a metallic deposit of regular structure.
Here again, the merit of the Applicant has been to show that these advantages are achieved when several types of ions are used simultaneously.

Le procédé recourt également à un injecteur tel que celui qui est décrit dans le brevet français 2653139 et qui a pour effet de maintenir la concentration en poids du bain dans une fourchette restreinte et de l'ajuster de façon progressive et précise. Cela a l'avantage dans le cas présent de pouvoir maîtriser plus facilement les conditions d'obtention d'un dépôt où les proportions des différents métaux doivent être comprises dans des limites étroites.The method also uses an injector such as that described in French patent 2653139 and which has the effect of maintaining the concentration by weight of the bath within a restricted range and of adjusting it gradually and precisely. This has the advantage in the present case of being able to more easily control the conditions for obtaining a deposit where the proportions of the different metals must be included within narrow limits.

La combinaison de ces différents moyens permet de conduire à l'électrolyse simultanée de plusieurs chlorures ainsi qu'au dépôt simultané des métaux de l'alliage suivant des proportions voulues et suivant une structure correspondant aux caractéristiques décrites ci-dessus.The combination of these different means allows the simultaneous electrolysis of several chlorides as well as the simultaneous deposition of the metals of the alloy in desired proportions and according to a structure corresponding to the characteristics described above.

Cependant, ce procédé n'est pas applicable quand les métaux à déposer présentent un écart de potentiel de dépôt supérieur ou égal à 0,5 volt comme par exemple dans le cas des alliages niobium-titane car il se produit alors un dépôt préférentiel du métal le moins électronégatif et donc un alliage dans lequel les éléments ne sont pas en proportion voulue. Il est donc nécessaire de trouver un autre procédé d'obtention.However, this method is not applicable when the metals to be deposited have a deposit potential difference greater than or equal to 0.5 volts, such as, for example, in the case of niobium-titanium alloys, since a preferential deposit then occurs. the least electronegative metal and therefore an alloy in which the elements are not in the desired proportion. It is therefore necessary to find another process for obtaining it.

D'où l'idée de la demanderesse qui consiste à mettre le métal le plus électronégatif en solution dans le bain non pas par électrolyse de son halogénure mais, par électrodissolution du métal lui-même à partir d'une anode soluble.From where the idea of the applicant which consists in putting the most electronegative metal in solution in the bath not by electrolysis of its halide but, by electrodissolution of the metal itself starting from a soluble anode.

D'où le procédé d'obtention où on met en oeuvre une cellule d'électrolyse ignée contenant un bain de sels fondus à base de chlorures alcalins et d'au moins un ion fluorure en quantité comprise en poids entre 1 et 3% du poids du bain dans lequel sont immergés au moins partiellement une électrode de contrôle en relation avec une électrode de référence qui servent à mesurer un potentiel de contrôle, un ensemble anodique muni d'un diaphragme à base de fibres de carbone et de graphite, une cathode de dépôt à laquelle on applique une différence de potentiel continue E1 par rapport au dit ensemble, un injecteur de matière à électrolyser et de gaz inerte caractérisé en ce que l'on introduit dans le bain une électrode constituée par le métal le plus électronégatif de l'alliage à déposer et par l'injecteur l'halogénure du métal le plus électropositif de l'alliage à déposer, on établit une différence de potentiel E2 positive entre la dite électrode et l'injecteur de sorte que du métal de l'électrode passe en solution dans le bain, on ajuste les concentrations en ions métalliques dans le bain de manière à avoir une proportion en relation avec celle de l'alliage désiré et une quantité telle que le rapport molaire du fluor contenu dans le bain à la quantité des métaux présents soit compris entre 2,5 et 15, on note la valeur du potentiel de contrôle dit potentiel de consigne, on dépose les métaux sous forme d'alliage à la cathode tout en continuant à introduire le chlorure dans l'injecteur et à maintenir la différence de potentiel E2 de manière que le potentiel mesuré sur l'électrode de contrôle reste en valeur absolue supérieur à la valeur absolue du potentiel de consigne et que E2 corresponde au passage d'au moins X/2 Faraday par mole de MClX introduit dans le bain où M est le métal le moins électronégatif et X sa valence et que E1 corresponde au passage d'au moins 1/2 Faraday par mole de MClX .Hence the process for obtaining where an igneous electrolysis cell is used containing a bath of molten salts based on alkali chlorides and at least one fluoride ion in an amount between 1 and 3% by weight of the bath in which are at least partially immersed a control electrode in relation to a reference electrode which are used to measure a control potential, an anode assembly provided with a diaphragm based on carbon fibers and graphite, a cathode of deposit to which a continuous potential difference E1 is applied with respect to said assembly, an injector of material to be electrolyzed and of inert gas characterized in that an electrode consisting of the most electronegative metal of the is introduced into the bath alloy to be deposited and by the injector the halide of the most electropositive metal of the alloy to be deposited, a positive potential difference E2 is established between said electrode and the in jector so that the metal of the electrode passes into solution in the bath, the concentrations of metal ions in the bath are adjusted so as to have a proportion in relation to that of the desired alloy and an amount such as the molar ratio of fluorine contained in the bath in the amount of metals present is between 2.5 and 15, the value of the control potential known as the reference potential is noted, the metals are deposited in the form of an alloy at the cathode while continuing to introduce the chloride into the injector and maintain the potential difference E2 so that the potential measured on the control electrode remains in absolute value greater than the absolute value of the setpoint potential and that E2 corresponds to the passage of at least X / 2 Faraday per mole of MCl X introduced into the bath where M is the least electronegative metal and X its valence and that E1 corresponds to the passage of at least 1/2 Faraday per mole of MCl X.

Ainsi, commme dans le procédé précédent, l'invention consiste à combiner dans une même cellule d'électrolyse ignée l'enseignement des trois brevets cités plus haut mais, elle s'en différencie par le fait qu'au dépôt d'au moins un métal par réduction électrolytique de son halogénure est associé un dépôt obtenu à partir d"ions métalliques issus en partie d'une dissolution anodique.Thus, as in the previous method, the invention consists in combining in a same igneous electrolysis cell the teaching of the three patents mentioned above, but it differs from it in that at the filing of at least one metal by electrolytic reduction of its halide is associated with a deposit obtained from metal ions resulting in part from an anodic dissolution.

Il est à noter que les métaux présentant un grand écart de leur potentiel de dépôt, il se produit une forte dissolution chimique de l'anode soluble dans le bain. Pour avoir la concentration voulue en ions dans le bain, il faut tenir compte de cet effet chimique et polariser plus ou moins cette anode et en même temps règler la préréduction de l'halogénure dans l'injecteur.It should be noted that since the metals have a large difference in their deposition potential, there is a strong chemical dissolution of the soluble anode in the bath. To have the desired concentration of ions in the bath, it is necessary to take account of this chemical effect and to polarize more or less this anode and at the same time regulate the prereduction of the halide in the injector.

D'où la nécessité, à la différence du procédé précédent de lier le potentiel E2 entre l'électrode soluble et l'injecteur à la quantité de chlorure introduit. Ainsi, on peut maîtriser la proportion d'ions dissous dans le bain et obtenir des alliages ayant la composition souhaitée.Hence the need, unlike the previous process, to link the potential E2 between the soluble electrode and the injector to the quantity of chloride introduced. Thus, one can control the proportion of ions dissolved in the bath and obtain alloys having the desired composition.

Ce type de procédé est également applicable au cas de deux métaux ayant des potentiels de dépôt proches mais comme la dissolution chimique est alors relativement faible, il faut polariser fortement l'anode soluble pour obtenir la concentration convenable dans le bain.This type of process is also applicable to the case of two metals having close deposition potentials but since the chemical dissolution is then relatively low, it is necessary to strongly polarize the soluble anode to obtain the suitable concentration in the bath.

Les deux procédés conduisent à la formation sur la cathode d'un dépôt de cristaux facilement détachables où les éléments sont en solution solide et présentent les caractéristiques physiques définies plus haut.Both methods lead to the formation on the cathode of a deposit of easily detachable crystals where the elements are in solid solution and have the physical characteristics defined above.

Après séparation de la cathode, les dits cristaux sont lavés à l'eau pour éliminer les sels présents dans le bain puis mis sous forme de lingots par fusion à l'aide d'un moyen convenable tel que, par exemple, un four à arc, à induction, à bombardement d'électrons, à plasma inductif ou plasma d'arc.After separation of the cathode, said crystals are washed with water to remove the salts present in the bath and then formed into ingots by fusion using a suitable means such as, for example, an arc furnace , induction, electron bombardment, inductive plasma or arc plasma.

DESSINS.-DRAWINGS.-

L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures ci-joint qui représentent :

  • figure 1 : la vue suivant une coupe transversale d'une cellule d'électrolyse mise en oeuvre dans le cas de l'obtention d'alliages dont les éléments ont un écart de leur potentiel de dépôt < 0,5 volt.
  • figure 2 : la vue suivant une coupe verticale d'une cellule d'électrolyse mise en oeuvre dans le cas de l'obtention d'alliages dont les éléments ont un écart de leur potentiel de dépôt supérieur ou égal à 0,5 volt.
  • figure 3 : une macrographie d'un alliage Zr₇₀Hf₃₀ obtenu suivant l'art antérieur à partir d'éponge de zirconium et de cristaux électrolytiques de hafnium.
  • figure 4 : une micrographie au grandissement 100 de l'alliage précédent.
  • figure 5 : une micrographie au grandissement 3 du même alliage obtenu suivant l'art antérieur à partir d'éponge de zirconium et de copeaux de hafnium.
  • figure 6 : une micrographie au grandissement 500 du même alliage obtenu suivant l'invention.
  • figure 7 : une photographie de la section d'un lingot d'un alliage de Nb₅₃Ti47 obtenu suivant l'art antérieur à partir d'éponge de titane et de copeaux de niobium.
  • figure 8 : une photographie de la section d'un lingot du même alliage que celui de l'exemple précédent obtenu suivant l'invention.
The invention will be better understood using the attached figures which represent:
  • Figure 1: the view in cross section of an electrolysis cell used in the case of obtaining alloys whose elements have a difference in their deposition potential <0.5 volt.
  • Figure 2: the view in vertical section of an electrolysis cell used in the case of obtaining alloys whose elements have a difference in their deposition potential greater than or equal to 0.5 volts.
  • Figure 3: a macrography of a Zr₇₀Hf₃₀ alloy obtained according to the prior art from zirconium sponge and hafnium electrolytic crystals.
  • Figure 4: a micrograph at 100 magnification of the previous alloy.
  • FIG. 5: a micrograph at magnification 3 of the same alloy obtained according to the prior art from zirconium sponge and hafnium shavings.
  • FIG. 6: a micrograph at 500 magnification of the same alloy obtained according to the invention.
  • Figure 7: a photograph of the section of an ingot of an alloy of Nb₅₃Ti47 obtained according to the prior art from titanium sponge and niobium shavings.
  • Figure 8: a photograph of the section of an ingot of the same alloy as that of the previous example obtained according to the invention.

Sur la figure 1, on distingue une cuve 1 contenant un bain de sels fondus 2 fermée par un couvercle 3 percé d'ouvertures à travers lesquelles passent par l'intermédiaire de bagues 4 isolantes de l'électricité pour plonger partiellement dans le bain :

  • une anode 5 en carbone entourée par un diaphragme 6 équipé d'une tubulure 7 par laquelle s'échappe l'halogène gazeux formé lors de l'électrolyse des halogénures et reliée au pôle positif d'une source de courant continu,
  • un dispositif 8 d'alimentation en halogénures gazeux qui sont introduits dans le bain suivant le sens des flèches 9,
  • une cathode 10 en acier sur laquelle se dépose l'alliage 11 et reliée au pôle négatif de la source de courant alimentant l'anode.
  • une électrode 12 de mesure reliée à une électrode de référence non représentée.
In FIG. 1, there is a tank 1 containing a bath of molten salts 2 closed by a cover 3 pierced with openings through which pass by means of rings 4 insulating from electricity to partially plunge into the bath:
  • a carbon anode 5 surrounded by a diaphragm 6 fitted with a tube 7 through which escapes the gaseous halogen formed during the electrolysis of the halides and connected to the positive pole of a direct current source,
  • a device 8 for supplying gaseous halides which are introduced into the bath in the direction of the arrows 9,
  • a steel cathode 10 on which the alloy 11 is deposited and connected to the negative pole of the current source supplying the anode.
  • a measuring electrode 12 connected to a reference electrode not shown.

Sur la figure 2, on distingue une cellule d'électrolyse 21 contenant un bain 22 de sels fondus fermée par un couvercle 23 percé d'ouvertures à travers lesquelles passent par l'intermédiaire de bagues 24 en matière isolante pour plonger partiellement dans le bain :

  • une anode 25 en carbone entourée par un diaphragme 26 équipé d'une tubulure 27 par laquelle s'échappe l'halogène gazeux qui se dégage au cours de l'électrolyse et reliée au pôle positif d'une source de courant continu,
  • une électrode 28 consommable constituée par le métal le plus électronégatif de l'alliage à déposer et reliée au pôle positif d'une source de courant continu,
  • un dispositif 29 d'alimentation en halogénure du métal le moins électronégatif de l'alliage à déposer et qui est introduit dans le bain à l'état gazeux suivant les flèches 30 ; ce dispositif est relié au pôle négatif de la source de courant alimentant l'électrode consommable,
  • une cathode 31 sur laquelle se dépose l'alliage 32 à fabriquer et qui est reliée au pôle négatif de la source de courant alimentant l'anode 25.
  • une électrode 33 de mesure reliée à une électrode de référence non représentée.
In FIG. 2, there is an electrolysis cell 21 containing a bath 22 of molten salts closed by a cover 23 pierced with openings through which pass through rings 24 of insulating material to partially plunge into the bath:
  • a carbon anode 25 surrounded by a diaphragm 26 fitted with a tube 27 through which escapes the halogen gas which is released during the electrolysis and connected to the positive pole of a source of direct current,
  • a consumable electrode 28 consisting of the most electronegative metal of the alloy to be deposited and connected to the positive pole of a direct current source,
  • a device 29 for supplying the least electronegative metal of the alloy to be deposited with halide and which is introduced into the bath in the gaseous state according to the arrows 30; this device is connected to the negative pole of the current source supplying the consumable electrode,
  • a cathode 31 on which the alloy 32 to be produced is deposited and which is connected to the negative pole of the current source supplying the anode 25.
  • a measuring electrode 33 connected to a reference electrode not shown.

Sur la figure 3, on distingue, indiquées par des flèches, des zones noires correspondant à des morceaux de hafnium infondus.In Figure 3, we can see, indicated by arrows, black areas corresponding to pieces of unfounded hafnium.

Sur la figure 4, on distingue des zones blanches correspondant aux mêmes infondus.In FIG. 4, a distinction is made between white areas corresponding to the same unfounded.

Sur la figure 5, on voit des traits blancs qui représentent des restes de copeaux de hafnium infondus.In Figure 5, we see white lines representing the remains of unfounded hafnium chips.

Sur la figure 6, la structure de l'alliage est parfaitement homogène.In FIG. 6, the structure of the alloy is perfectly homogeneous.

Sur la figure 7, on distingue en noir les copeaux de niobium infondus.In Figure 7, we distinguish in black the unfused niobium shavings.

Sur la figure 8, on ne note aucune présence d'infondus.In FIG. 8, we do not note any presence of unfunded.

EXEMPLES D'APPLICATION.-APPLICATION EXAMPLES.

L'invention peut être illustrée à l'aide des exemples d'application suivants :The invention can be illustrated using the following application examples:

Exemple 1.-Example 1.-

Dans une cellule d'électrolyse en Inconel 600 contenant un bain de sels fondus formé d'un mélange équimoléculaire de NaCl-KCl + 3,5% en poids de NaF porté à 720°C, la dite cellule étant équipée de :

  • une anode en graphite entourée d'un diaphragme en fibres de carbone noyées dans du graphite suivant la technique décrite dans le brevet US 5064513,
  • un dispositif d'alimentation en halogénures du type décrit dans le brevet français 2653139,
  • une cathode de dépôt en acier,
  • un dispositif de contrôle du potentiel par rapport à une électrode de référence du type décrit dans le brevet US 4657643,

on a fait passer un courant de 1500 Ampères ( soit une intensité cathodique de 75 mA/cm² ) entre l'anode et la cathode tout en introduisant par le dispositif d'alimentation un mélange de ZrCl₄ et de HfCl₄ de manière à avoir en poids 66,2% de Hf et 33,8% de Zr et une quantité telle dans le bain que le rapport molaire du fluor à la quantité de métaux introduits soit égal à 5, on a noté le potentiel de référence mesuré sur le dispositif de contrôle. Puis, on a alimenté la cellule en continu pendant 10 heures à la fois en courant électrique et en chlorures de manière que le potentiel mesuré reste en valeur absolue voisin de la valeur absolue du potentiel de consigne.In an Inconel 600 electrolysis cell containing a bath of molten salts formed from an equimolecular mixture of NaCl-KCl + 3.5% by weight of NaF brought to 720 ° C., said cell being equipped with:
  • a graphite anode surrounded by a carbon fiber diaphragm embedded in graphite according to the technique described in patent US 5064513,
  • a halide supply device of the type described in French patent 2,653,139,
  • a steel deposition cathode,
  • a device for controlling the potential with respect to a reference electrode of the type described in US Pat. No. 4,676,643,

a current of 1500 amperes (a cathode current of 75 mA / cm²) was passed between the anode and the cathode while introducing a mixture of ZrCl₄ and HfCl₄ through the supply device so as to have a weight of 66 , 2% Hf and 33.8% Zr and an amount such that in the bath that the molar ratio of fluorine to the amount of metals introduced is equal to 5, the reference potential measured on the control device was noted. Then, the cell was supplied continuously for 10 hours with both electric current and chlorides so that the measured potential remains in absolute value close to the absolute value of the set potential.

On a recueilli au cours de cinq opérations successives et avec un rendement Faraday moyen de 92%, 87,6 kg d'alliages dans lesquels les proportions en métaux étaient les suivantes : 1 Hf : 60,5% Zr : 39,5% 2 Hf : 67% Zr : 33% 3 Hf : 66% Zr : 34% 4 Hf : 66,5% Zr : 33,5% 5 Hf : 67% Zr : 33% 87.6 kg of alloys in which the metal proportions were as follows were collected in five successive operations and with an average Faraday yield of 92%. 1 Hf: 60.5% Zr: 39.5% 2 Hf: 67% Zr: 33% 3 Hf: 66% Zr: 34% 4 Hf: 66.5% Zr: 33.5% 5 Hf: 67% Zr: 33%

Ces alliages se présentent sous la forme d'agglomérats ayant une taille moyenne de 10 mm et composés de cristaux de 3 mm de diamètre moyen ayant une surface spécifique de 0,03 m²/g dans lesquels les métaux étaient en solution solide.
Du point de vue pureté, ces alliages avaient pour composition :
oxygène : 620 ppm
carbone : < 10 ppm
azote : < 10 ppm
chlore : < 50 ppm
fer : < 20 ppm
chrome : < 10 ppm
nickel : < 10 ppm.
soit une pureté (Zr + Hf) supérieure à 99,9%.
These alloys are in the form of agglomerates having an average size of 10 mm and composed of crystals of 3 mm in average diameter having a specific surface of 0.03 m² / g in which the metals were in solid solution.
From the purity point of view, these alloys had for composition:
oxygen: 620 ppm
carbon: <10 ppm
nitrogen: <10 ppm
chlorine: <50 ppm
iron: <20 ppm
chromium: <10 ppm
nickel: <10 ppm.
or a purity (Zr + Hf) greater than 99.9%.

Exemple 2.-Example 2.-

Dans une cellule d'électrolyse présentant les mêmes caractéristiques que celles de l'exemple 1 sauf :

  • une teneur en NaF de 2,5%,
  • une température du bain de 725°C,
  • la présence d'une électrode consommable en titane polarisée positivement et en relation électrique avec l'injecteur de chlorure polarisé négativement,

on a fabriqué un alliage niobium-titane équimolaire. Pour cela, on a alimenté l'injecteur avec du chlorure de niobium et fait passer un courant de 100 Ampères entre l'anode et la cathode et un courant de 20 Ampères entre l'électrode consommable et l'injecteur de manière à obtenir dans le bain une concentration en ions métalliques telle que le rapport de la quantité de fluor à la quantité de métal dissous dans le bain soit égal à 6. On a alors noté le potentiel de référence indiqué par le dispositif de contrôle. Puis, on a règlé la polarisation de l'injecteur de manière à faire passer 5 Faraday par mole de NbCl₅ introduit et celle de la cathode de manière à faire passer 2 Faraday par mole également, tout en contrôlant le potentiel du dispositif de contrôle qui reste compris entre - 1,85 et - 1,95 volt.
On a constaté que la concentration en ions Ti dans le bain se maintenait entre 1,5 et 2,5% en poids avec une valence moyenne comprise entre 2 et 2,3 tandis que la concentration en ions Nb variait entre 0,1 et 0,15%en poids pour une valence moyenne comprise entre 3,4 et 3,7.In an electrolysis cell having the same characteristics as those of Example 1 except:
  • an NaF content of 2.5%,
  • a bath temperature of 725 ° C.,
  • the presence of a consumable electrode of positively polarized titanium and in electrical relation with the negatively polarized chloride injector,

an equimolar niobium-titanium alloy was made. For this, the injector was supplied with niobium chloride and a current of 100 amperes passed between the anode and the cathode and a current of 20 amperes between the consumable electrode and the injector so as to obtain in the bath a concentration of metal ions such that the ratio of the quantity of fluorine to the quantity of metal dissolved in the bath is equal to 6. The reference potential indicated by the control device is then noted. Then, the polarization of the injector was adjusted so as to pass 5 Faraday per mole of NbCl₅ introduced and that of the cathode so as to pass 2 Faraday per mole also, while controlling the potential of the control device which remains between - 1.85 and - 1.95 volts.
It was found that the concentration of Ti ions in the bath was maintained between 1.5 and 2.5% by weight with an average valence of between 2 and 2.3 while the concentration of Nb ions varied between 0.1 and 0 , 15% by weight for an average valence of between 3.4 and 3.7.

Pour une valence du titane égale à 2,15, le bilan matière met en évidence une attaque chimique complémentaire à l'attaque électrochimique et globalement représentée par

        2 Nb⁵⁺ + 2e⁻ = 2 Nb⁴⁺



        Ti = Ti²⁺ + 2 e⁻ puis,



        2 Nb⁴⁺ + Ti²⁺ = 2Nb(4-x)+ + Ti(2+2x)+.

For a valence of titanium equal to 2.15, the material balance highlights a chemical attack complementary to the electrochemical attack and generally represented by

2 Nb⁵⁺ + 2e⁻ = 2 Nb⁴⁺



Ti = Ti²⁺ + 2 e⁻ then,



2 Nb⁴⁺ + Ti²⁺ = 2Nb (4-x) + + Ti (2 + 2x) + .

Dans ces conditions, on a obtenu avec un rendement chlore de 95% et métal de 90% suivant un débit de 473 g/h un alliage contenant des cristaux de Nb-Ti en solution solide à 50% + ou - 10% atomique ayant une dimension moyenne de 0,5 mm et une surface spécifique de 0,02 m²/g sous forme d'agglomérats de 10 mm ayant la composition suivante :
oxygène : 500 ppm ; carbone : 20 ppm ; azote : < 20 ppm ; fer : < 20 ppm ; chrome < 10 ppm ; nickel < 10 ppm ; chlore < 100 ppm ; fluor < 10 ppm ; sodium : < 10 ppm ; potassium : < 10 ppm ; solde niobium et titane.
Under these conditions, there was obtained with a chlorine yield of 95% and metal of 90% at a flow rate of 473 g / h an alloy containing Nb-Ti crystals in solid solution at 50% + or - 10% atomic having a average dimension of 0.5 mm and a specific surface of 0.02 m² / g in the form of agglomerates of 10 mm having the following composition:
oxygen: 500 ppm; carbon: 20 ppm; nitrogen: <20 ppm; iron: <20 ppm; chromium <10 ppm; nickel <10 ppm; chlorine <100 ppm; fluorine <10 ppm; sodium: <10 ppm; potassium: <10 ppm; balance niobium and titanium.

L'invention trouve son application dans l'obtention d'alliages de métaux réfractaires de très grande pureté ayant une très bonne homogénéité à l'échelle microscopique.The invention finds its application in obtaining alloys of refractory metals of very high purity having very good homogeneity on the microscopic scale.

Claims (5)

1.- Alliages de métaux réfractaires aptes à la transformation en lingots homogènes de pureté supérieure à 99,9% qui sont composés de métaux réfractaires dont les températures de fusion sont différentes d'au moins 200°C et dont les proportions pondérales sont telles que pour chaque alliage la température de solidification commençante est inférieure de plus de 150°C à la température de solidification du métal le moins fusible caractérisés en ce qu'ils se présentent sous la forme d'agglomérats de dimensions comprises entre 0,2 et 30 mm et composés de cristaux de surface spécifique comprise entre 0,005 et 0,2 m²/g, ayant une taille de 0,1 à 1 mm et dans lesquels les métaux sont à l'état de solution solide. 1.- Alloys of refractory metals suitable for transformation into homogeneous ingots of purity greater than 99.9% which are composed of refractory metals whose melting temperatures are different by at least 200 ° C and whose weight proportions are such that for each alloy, the starting solidification temperature is more than 150 ° C lower than the solidification temperature of the least fusible metal, characterized in that they are in the form of agglomerates of dimensions between 0.2 and 30 mm and compounds of crystals with a specific surface of between 0.005 and 0.2 m² / g, having a size of 0.1 to 1 mm and in which the metals are in the form of a solid solution. 2.- Alliages selon la revendication 1, caractérisés en ce que les cristaux ont une surface spécifique comprise entre 0,01 et 0,05 m²/g. 2.- Alloys according to claim 1, characterized in that the crystals have a specific surface of between 0.01 and 0.05 m² / g. 3.- Alliages selon la revendication 1, caractérisés en ce que les agglomérats ont une dimension comprise entre 1,5 et 12 mm. 3.- Alloys according to claim 1, characterized in that the agglomerates have a dimension between 1.5 and 12 mm. 4.- Procédé d'obtention d'alliages selon la revendication 1 dans lequel les métaux ont des potentiels de dépôt qui différent de moins de 0,5 volt et où on met en oeuvre une cellule (1) d'électrolyse ignée contenant un bain (2) de sels fondus à base de chlorures alcalins et d'au moins un ion fluorure en quantité comprise en poids entre 1,5 et 5% du poids du bain dans lequel sont au moins partiellement immergés une électrode (12) de mesure en relation avec une électrode de référence qui servent à mesurer un potentiel de contrôle de l'électrolyse, un ensemble anodique (5) muni d'un diaphragme (6) à base de fibres de carbone et de graphite, une cathode (10) à laquelle on applique une différence de potentiel continue par rapport au dit ensemble, un injecteur (8) de matière à électrolyser et de gaz inerte
caractérisé en ce que l'on introduit simultanément dans l'injecteur les métaux sous forme de chlorures gazeux dans des proportions correspondant à celles dudit alliage et en quantité telle que le rapport molaire du fluor contenu dans le bain à la quantité des métaux introduits soit compris entre 2,5 et 15, on note la valeur du potentiel de contrôle dit potentiel de consigne, on dépose à la cathode les métaux sous forme d'alliage tout en continuant à introduire les chlorures en proportion voulue dans l'injecteur et en quantité telle que le potentiel mesuré sur l'électrode de contrôle reste en valeur absolue voisin de la valeur absolue du potentiel de consigne.
4. A process for obtaining alloys according to claim 1 wherein the metals have deposition potentials which differ by less than 0.5 volts and where an igneous electrolysis cell (1) containing a bath is used. (2) of molten salts based on alkali chlorides and at least one fluoride ion in an amount ranging by weight between 1.5 and 5% of the weight of the bath in which are at least partially immersed an electrode (12) for measuring relationship with a reference electrode used to measure an electrolysis control potential, an anode assembly (5) provided with a diaphragm (6) based on carbon fibers and graphite, a cathode (10) at which we apply a potential difference continuous with respect to said assembly, an injector (8) of material to be electrolyzed and of inert gas
characterized in that the metals are simultaneously introduced into the injector in the form of gaseous chlorides in proportions corresponding to those of said alloy and in an amount such that the molar ratio of the fluorine contained in the bath to the amount of metals introduced is understood between 2.5 and 15, the value of the control potential known as the reference potential is noted, the metals are deposited at the cathode in the form of an alloy while continuing to introduce the chlorides in the desired proportion in the injector and in such quantity that the potential measured on the control electrode remains in absolute value close to the absolute value of the setpoint potential.
5.- Procédé d'obtention d'alliages selon la revendication 1 dans lequel les métaux ont des potentiels de dépot qui différent d'au moins 0,5 volt et où on met en oeuvre une cellule (21) d'électrolyse ignée contenant un bain (22) de sels fondus à base de chlorures alcalins et d'au moins un ion fluorure en quantité comprise en poids entre 1 et 3% du poids du bain dans lequel sont immergés au moins partiellement une électrode (33) de contrôle en relation avec une électrode de référence qui servent à mesurer un potentiel de contrôle, un ensemble anodique (25) muni d'un diaphragme (26) à base de fibres de carbone et de graphite, une cathode (31) de dépôt à laquelle on applique une différence de potentiel continue E1 par rapport au dit ensemble, un injecteur (29) de matière à électrolyser et de gaz inerte caractérisé en ce que l'on introduit dans le bain une électrode (28) constituée par le métal le plus électronégatif de l'alliage à déposer et par l'injecteur (29) l'halogénure du métal le plus électropositif de l'alliage à déposer, on établit une différence de potentiel positive E2 entre la dite électrode et l'injecteur de sorte que du métal de l'électrode (28) passe en solution dans le bain, on ajuste les concentrations en ions métalliques dans le bain de manière à avoir une proportion en relation avec celle de l'alliage désiré et une quantité telle que le rapport molaire du fluor contenu dans le bain à la quantité des métaux présents soit compris entre 2,5 et 15, on note la valeur du potentiel de contrôle dit potentiel de consigne, on dépose les métaux sous forme d'alliage à la cathode tout en continuant à introduire le chlorure dans l'injecteur et à maintenir la différence de potentiel E2 de manière que le potentiel mesuré sur l'électrode de contrôle reste en valeur absolue voisin de la valeur absolue du potentiel de consigne et que E2 corresponde au passage d'au moins X/2 Faraday par mole de MClX introduit dans le bain où M est le métal le moins électronégatif et X sa valence et que E1 corresponde au passage d'au moins 1/2 Faraday par mole de MClX. 5. A process for obtaining alloys according to claim 1 in which the metals have deposit potentials which differ by at least 0.5 volts and in which an igneous electrolysis cell (21) containing a bath (22) of molten salts based on alkali chlorides and at least one fluoride ion in an amount ranging by weight between 1 and 3% of the weight of the bath in which are at least partially immersed an electrode (33) of control in relation with a reference electrode which are used to measure a control potential, an anode assembly (25) provided with a diaphragm (26) based on carbon fibers and graphite, a deposition cathode (31) to which a difference in continuous potential E1 with respect to said assembly, an injector (29) of material to be electrolyzed and inert gas characterized in that an electrode (28) consisting of the most electronegative metal of the is introduced into the bath alloy to be deposited and injected ur (29) the most electropositive metal halide of the alloy to be deposited, a positive potential difference E2 is established between said electrode and the injector so that the metal of the electrode (28) goes into solution in the bath, the concentrations of metal ions in the bath so as to have a proportion in relation to that of the desired alloy and a quantity such that the molar ratio of the fluorine contained in the bath to the quantity of metals present is between 2.5 and 15, the value of the control potential known as setpoint potential, the metals are deposited in the form of an alloy at the cathode while continuing to introduce the chloride into the injector and to maintain the potential difference E2 so that the potential measured on the electrode control remains in absolute value close to the absolute value of the setpoint potential and that E2 corresponds to the passage of at least X / 2 Faraday per mole of MCl X introduced into the bath where M is the least electronegative metal and X its valence and E1 corresponds to the passage of at least 1/2 Faraday per mole of MCl X.
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