NO169665B - Fremgangsmaate til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern - Google Patents
Fremgangsmaate til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern Download PDFInfo
- Publication number
- NO169665B NO169665B NO864106A NO864106A NO169665B NO 169665 B NO169665 B NO 169665B NO 864106 A NO864106 A NO 864106A NO 864106 A NO864106 A NO 864106A NO 169665 B NO169665 B NO 169665B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- iron
- fluoride
- metal
- alloy
- calcium
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 14
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 31
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 27
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 20
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- SHXXPRJOPFJRHA-UHFFFAOYSA-K iron(iii) fluoride Chemical compound F[Fe](F)F SHXXPRJOPFJRHA-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 13
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 11
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910000982 rare earth metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 9
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- -1 rare earth metal fluoride Chemical class 0.000 claims description 5
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 101100274801 Caenorhabditis elegans dyf-3 gene Proteins 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- QUSDAWOKRKHBIV-UHFFFAOYSA-N dysprosium iron terbium Chemical compound [Fe].[Tb].[Dy] QUSDAWOKRKHBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- LKNRQYTYDPPUOX-UHFFFAOYSA-K trifluoroterbium Chemical compound F[Tb](F)F LKNRQYTYDPPUOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017557 NdF3 Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229910003451 terbium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003832 thermite Substances 0.000 description 2
- 229910016468 DyF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015475 FeF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 229910004299 TbF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001217 Terbium Chemical class 0.000 description 1
- PXAWCNYZAWMWIC-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Nd] Chemical compound [Fe].[Nd] PXAWCNYZAWMWIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000905 alloy phase Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910003440 dysprosium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GEZAXHSNIQTPMM-UHFFFAOYSA-N dysprosium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Dy+3].[Dy+3] GEZAXHSNIQTPMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- ZAMACTJOCIFTPJ-UHFFFAOYSA-N ethyl dibunate Chemical group CC(C)(C)C1=CC=C2C(S(=O)(=O)OCC)=CC(C(C)(C)C)=CC2=C1 ZAMACTJOCIFTPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950001503 ethyl dibunate Drugs 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 239000011872 intimate mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- FZGIHSNZYGFUGM-UHFFFAOYSA-L iron(ii) fluoride Chemical class [F-].[F-].[Fe+2] FZGIHSNZYGFUGM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- SCRZPWWVSXWCMC-UHFFFAOYSA-N terbium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Tb+3].[Tb+3] SCRZPWWVSXWCMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S75/00—Specialized metallurgical processes, compositions for use therein, consolidated metal powder compositions, and loose metal particulate mixtures
- Y10S75/959—Thermit-type reaction of solid materials only to yield molten metal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern, hvor minst ett sjeldent jordmetallfluorid blandes med et jernfluorid til dannelse av en blanding, og kalsiummetall tilsettes til blandingen til dannelse av en reaksjonsblanding.
Det er kjent et antall legeringer av sjeldne jordmetaller og jern som har interessante fysikalske egenskaper. F.eks. er legeringer av sjeldne jordmetaller og jern med magnetostriktive egenskaper kjent fra US-patentskrift 4.308.474. Materialene som er beskrevet i patentskriftet viste seg å være anvendbare i magnetostriktive transduktorer, forsinkelseslinjer samt reso-nater og filtre med variabel frekvens.
En annen serie legeringer, som er basert på kombinasjonen av sjeldent jordmetall, jern og bor, er beskrevet i Materials Letters, Vol. 2, nr. 2, okt. 1983, s. 169 og videre, samt i J. Appl. Phys., Vol. 55(6), 15. mars 1984, p. 2078 og videre. Det er omtalt Nd-Fe-B- og Pr-Fe-B-legeringer som var lovende som materialer for permanentmagneter.
Disse legeringer er kostbare som følge av omkostningene ved rensing av utgangsmaterialene og de antall trinn som er nødvendig for å fremstille disse materialer. Typisk fremstilles legeringen ved å smelte sammen de rensede metaller som skal ut-gjøre legeringen. Det oppstår imidlertid vanskelighet ved fremstilling av sjeldne jordmetaller med høy renhet. F.eks. kan en terbium-dysprosium-jern-legering fremstilles ved først å omsette terbiumoksid med hydrogenfluorid til dannelse av terbiumfluorid (TbF^). Terbiumfluorid reduseres deretter med kalsiummetall til dannelse av et urent terbiummetall. Dette terbium renses deretter ved oppvarming til 1600-1700°C for å sublimere metallet bort fra forurensningen, hvoretter det kondenseres på et kaldt støpehode. Det sublimerte metall buesmeltes deretter for å fremstille en barre. Ved å benytte samme rekke trinn fremstilles dysprosium med høy renhet separat og formes til en barre. Først på dette stadium kan egnete mengder renset terbiummetall, dys-prosiummetall og renset jern buesmeltes sammen for fremstilling av en terbium-dysprosium-jern-legering.
Som eksemplet viser er fremstillingen av en legering tid-krevende og krever en betydelig mengde energi, og begge disse to faktorer medvirker til økning av kostnadene ved fremstilling av slike legeringer av sjeldne jordmetaller og jern.
Dessuten må man være oppmerksom på at ved fremstilling av rene ulegerte sjeldne jordmetaller ved anvendelse av metallo-termiske metoder må man være ytterst påpasselig med å sikre at oksygen-, nitrogen- og karbonforurensning ikke forekommer under fremstillingen. De sjeldne jordmetaller har en høy affinitet til disse forurensninger, og de kan i høy grad påvirke egenskapene til de sjeldne jordmetaller.
Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det frembrakt en fremgangsmåte til fremstilling av legeringer med høy renhet av sjeldne jordmetaller og jern, hvor legeringene kan fremstilles hurtig og økonomisk ved termittreduksjon av sjeldene jordmetall-og jernfluorider.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at det anvendes en mengde kalsium som er minst den støkiometriske mengde som er nødvendig for fullstendig reduksjon av fluoridene til metallet, at reaksjonsblandingen oppvarmes i en forseglet beholder under reduserende betingelser til en temperatur som er tilstrekkelig til at fluoridene i blandingen reagerer med kalsiummetallet til dannelse av en metallegering og en kalsiumfluoridslagg, hvorved mengden jernfluorid i reaksjonsblandingen bevirker utvikling av tilstrekkelig varme til at reduksjonsreaksjonen blir fullstendig, samt at metallegeringen avslagges for oppnåelse av legeringen av sjeldne jordmetaller og jern.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er egnet til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern, som kan inneholde ett eller flere sjeldne jordmetaller og som også kan inneholde ett eller flere ytterligere legeringsmetaller, såsom bor. Fremgangsmåten er særlig egnet til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern, såsom terbium-dysprosium-jern-legeringer, som har magnetostriktive egenskaper, og til fremstilling av praseodym- eller neodym-jern-legeringer som inneholder bor og som er egnet til fremstilling av permanentmagneter.
Det har i forbindelse med oppfinnelsen også vist seg at forurensninger, såsom oksygen, nitrogen og karbon er mindre løselige i legeringen av sjeldent jordmetall og jern enn i det ulegerte sjeldne jordmetall, og at høykvalitetslegeringer kan fremstilles av reaktantmaterialer som er av dårligere kvalitet og som følge av det har en lavere pris. Blandinger av sjeldne jordmetaller, som i naturen forekommer sammen, kan anvendes uten behov for fullstendig separering. F.eks. kan terbium- og dys-prosiumoksider som elueres fra en ionebyttersøyle etter tur, fluoreres og reduseres sammen ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvorved regulering av legeringens sammensetning ut-føres senere, slik som forklart nedenfor.
Basislegeringene av sjeldent jordmetall og jern som frem-kommer i reduksjonstrinnet kan støpes i en vannkjølt kobberform ved buesmelting eller i en egnet ildfast digel ved induksjons-smelting. I støpetrinnet fjernes gjenværende kalsiumfluoridslagg og kalsiummetall fra legeringene av sjeldent jordmetall og jern ved gravitasjonsseparering eller fordampning. Uregelmessigheter i legeringens sammensetning kan korrigeres på dette tidspunkt ved tilsetning av ytterligere mengder av det aktuelle metall til den smeltede legering.
Reaksjonsblandingen må inneholde tilstrekkelig jernfluorid til å øke blandingens temperatur under reduksjonsreaksjonen til minst 1600°C for at reduksjonen skal bli fullstendig, for å samle det reduserte metall i legeringen og for å fullføre sepa-reringen av slaggen. Når mengden reaksjonsblanding økes er det behov for mindre jernfluorid i blandingen for å frembringe varme for reaksjonen.
Elementært jern i form av jernspon eller jerngranulater kan erstatte noe av jernfluoridet. Minskning av mengden jernfluorid vil også muliggjøre minskning av mengden kalsiummetall som er nødvendig for å redusere blandingen, hvorved kostnaden ved prosessen senkes.
Mengden kalsiummetall som er nødvendig for reaksjonsblandingen er den støkiometriske mengde som er nødvendig for å redusere den foreliggende mengde fluorid. Fortrinnsvis tilsettes det opptil 10% overskudd av kalsiummetall til blandingen for å sikre at reduksjonsreaksjonen blir fullstendig.
Fortrinnsvis tørkes fluoridene for fjerning av overskudd som kan påvirke reduksjonsreaksjonen ugunstig.
Partikkelstørrelsen er ikke kritisk, den må være liten nok til å kunne danne en intim blanding for å sikre en fullstendig reaksjon. En fluoridstørrelse på minst 150 mesh og en kalsium-størrelse på opptil 6,4 mm i diameter ga tilfredsstillende resultater.
Reduksjonen er av termittype, som fortrinnsvis foregår i en forseilet beholder, såsom en forseglet metalldigel foret med et ildfast materiale, i en vannkjølt kobberreduksjonsautoklav, eller fortrinnsvis i en tykkvegget jerndigel som kan forsegles. Jerndigelen foretrekkes på grunn av at den ikke er en foru-rensning i en jernlegering, og fordi jern har størst varmekapasitet. Jerndigelen må ha tilstrekkelig varmekapasitet til å oppta den eksoterme varme som dannes ved reaksjonen.
Reaksjonen kan initieres ved oppvarming av beholderen til tenningstemperatur i en ovn, eller initieres ved indre oppvarming under anvendelse av en motstandsoppvarmet jernglødetråd, med eller uten en "utløser"-blanding som består av en liten mengde kalsiummetall og jernfluorid. Anvendelse av en slik "ut-løser" er velkjent for fagfolk på området.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan benyttes til fremstilling av binære, ternære eller andre legeringer med flere be-standdeler av sjeldent jordmetall og jern fra vilkårlige av lantanid sjeldne jordmetaller, scandium og yttrium, ved å sørge for riktig forhold mellom utgangsmaterialene i reduksjons-blandingen. Uoverensstemmelser i forholdet mellom metallene i legeringen kan korrigeres ved tilsetning av riktige mengder av metallene til legeringen. Andre metaller, såsom bor, kan tilsettes til blandingen så lenge de vil danne legering med både lantanidene og jern.
Fremgangsmåten kan benyttes til fremstilling av RE-Fe-B-legeringer som har magnetiske egenskaper, hvor RE er neodyn, dysprosium, erbium, praseodym eller samarium. På tilsvarende måte er fremgangsmåten anvendbar til fremstilling av magnetostriktive legeringer av RE-Fe-type, hvor RE er ett eller flere av grunnstoffene terbium, dysprosium, holmium og samarium.
Oppfinnelsen vil bli ytterligere belyst ved hjelp av de etterfølgende eksempler.
Eksempel I
En blanding av 12 2 g DyF3 og 12 2,3 g FeF3 ble blandet med 103 g granulært kalsiummetall, som tilsvarer den støkiometriske mengde kalsium for reduksjon pluss 5% overskudd. Fluoridene ble tørket for fjerning av rester av fuktighet før bruk. Satsen ble anbrakt i en ståldigel, som hadde en diameter på 10 cm og som var utstyrt med en vibrasjonspakket foring av CaF2« En "ut-løser" -blanding som besto av 10 g FeF^ og 10 g kalsium ble anbrakt oppå satsen. En kveilet jernglødetråd var innleiret i "utløser"-blandingen og med den ene ende festet til metall-digelen og med den annen ende til én bil-tennplugg som var gjenget gjennom digelens vegg og funksjonerte som gjennføring for elektrisitet. Kalsiumfluorid ble deretter tilført for å fylle digelen. En flens med en O-ringpakning ble festet til digelen, og et termoelement ble festet til digelens side. Reaksjonen ble startet ved motstandsoppvarming av jernglødetråden som var innleiret i "utløser"-blandingen med en glødetrans-formator. Temperaturen på yttersiden av den forede digel nådde en maksimumstemperatur på 324°C etter 6,5 minutter, noe som indikerte at reaksjonen foregikk. Den resulterende legering målte 5 cm i diameter og 0,6 cm i tykkelse og var godt atskilt fra CaF2~slaggen.
Eksempel II
En blanding av 117 g TbF3, 320 g DyF3 og 435 g FeF3 ble blandet med 288 g granulært kalsiummetall, noe som tilsvarte den støkiometriske mengde kalsium for reduksjon, pluss 10% overskudd. Disse fluorider ble også tørket for fjerning av rest-fuktighet før bruk. Denne sats ble anbrakt i en CaF2~foret ståldigel som var nøyaktig den samme som i eksempel I. I dette for-søk ble 20 g FeF^ og 20 g kalsiummetall anvendt som "utløser"-blanding. Reaksjonen ble startet som i eksempel I. 8 minutter etter antenning nådde digelens ytterside en maksimumstemperatur på 364°C. Den resulterende legering av TbQ 27Dyn 73Fel 9 v e^- et 480 g og var ca. 1 cm tykk. Denne vekt tilsvarer et utbytte av legering på 89%.
Eksempel III
En blanding av 90,5 g NdF3, 158 g FeF3 og 2,2 g bor ble blandet med 119 g granulært kalsiummetall, noe som tilsvarer den støkiometriske mengde kalsium for reduksjon, pluss et overskudd på 10%. Denne sats ble anbrakt inne i en CaF2~foret ståldigel som i eksemplene I og II. Reaksjonen ble startet ved oppvarming av utløser-blandingen med en varm jernglødetråd, slik som i de to foregående eksempler. Digelens ytterside oppnådde en maksimumstemperatur på 400°C etter 6 minutter. Den resulterende blanding veide 110 g, målte ca. 0,6 cm i tykkelse og var godt atskilt fra CaF2-slaggen.
Eksempel IV
En blanding av 147 g TbF3, 401 g DyF3 og 545 g FeF3 ble blandet med 486 g granulært kalsium, noe som tilsvarer den
støkiometriske mengde kalsium for reduksjon av de vannfrie fluorider, pluss et overskudd på 10%. Satsen ble anbrakt i et hulrom i et kobbersmiestykke, hvor hulrommet hadde en diameter på 10 cm og en dybde på 35 cm. Smiestykkets ytterside målte 21 cm i diameter og var 39 cm langt. En "utløser"-blanding som besto av 20 g FeF3 og 20 g kalsium ble anbrakt oppå satsen. En kveilt jern-glødetråd ble innleiret i utløser-blandingen. Glødetrådens ene ende var festet til bunnen av en støpehodeanordning av rustfritt stål, og dens annen ende var festet til en isolert jernstang som raget gjennom støpehodeanordningen og som var forbundet med en bil-tennplugg som funksjonerte som gjennomføring for elektrisk strøm. Støpehodeanordningens underside var utstyrt med en 0-ringpakning. Et termoelement var anordnet i støpestykket, 27 cm fra toppen, noe som tilsvarte bunnen av hulrommet. Reaksjonen ble startet ved motstandsoppvarming av jernglødetråden som var
innleiret i utløser-blandingen, ved hjelp av en glødetrans-formator. Ved tenning av satsen økte kobbersmiestykkets (digelens) temperatur og nådde et maksimum på 104°C etter 2 minutter. Utmerket separering av CaF2~slaggfasen og Tbg 27°yo 73Fel 9~le9erin,?sfasen ble oppnådd. Legeringen veide 693 g, noe som tilsvarer et utbytte på 94%.
Analyse av legeringen ved titréranalytiske og spektrofoto-metriske metoder viste at legeringen inneholdt 562 ppm C, 60 ppm 02, 12 ppm N2 og 7 9 ppm H2. Legeringen viste seg å inneholde 14,74 vekt% Tb, 37,16 vekt% Dy og 82,0 vekt% Fe.
Eksempel V
En blanding av 2 79 g NdF3, 2 71 g Fe, 54 8 g FeF3, 7,5 g bor og 413 g granulært kalsium ble blandet, noe som tilsvarte den støkiometriske mengde kalsium for reduksjon av de vannfrie fluorider, pluss et overskudd på 10%. Satsen ble anbrakt i et kobbersmiestykke som i eksempel IV, og tenning og satsen var nøyaktig som i dette eksempel. Ved tenning av satsen økte kobbersmiestykkets (digelens) temperatur og nådde et maksimum på 13 2°C etter 2 minutter. Det ble oppnådd utmerket skilling av Nd2Fe^B-legeringsfasen og CaF2~slaggfasen. Legeringen veide 752 g, noe som tilsvarer et utbytte på 87%.
Ved analyse som beskrevet i eksempel IV viste det seg at legeringen inneholdt 330 ppm C, 18-120 ppm N2, 38 ppm 02 samt 15 ppm H2. Legeringen inneholdt 17,3 6 vekt% Nd, 82,3 0 vekt% Fe og 1,24 vekt% B. Dette tilsvarer en teoretisk sammensetning av 26,73 vekt% Nd, 72,43 vekt% Fe og 0,83 vekt% B.
Eksempel VI
En blanding som var nøyaktig lik den som er beskrevet i eksempel IV ble anbrakt inne i en tykkvegget jerndigel isteden-for et kobbersmiestykke. Hulrommet inne i jerndigelen målte også 10 cm i diameter og var 35 cm langt. Jerndigelens ytterside var
25 cm i diameter og 50 cm lang. Etter tenning av satsen nådde
jerndigelen 110°C etter 2,5 minutter. CaF2~slaggfasen ble godt skilt fra Tbg 27D^0 73Fel 9~le9erin9sfasen' °9 det ^ le oppnådd et legeringsutbytte på 95%.
Ved analyse viste legeringen seg å inneholde 97 ppm 02, 13 0 ppm N2, 40 ppm H2 og 500 ppm C. Legeringen inneholdt 14,5 vekt% Tb, 3 5,5 vekt% Dy og 50,5 vekt% Fe.
Som det fremgår av beskrivelsen og eksemplene ovenfor er det med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen frembrakt en effek-tiv, hurtig og relativt rimelig fremgangsmåte til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern.
Claims (7)
1. Fremgangsmåte til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern, hvor minst ett sjeldent jordmetallfluorid blandes med et jernfluorid til dannelse av en blanding, og kalsiummetall tilsettes til blandingen til dannelse av en reaksjonsblanding, karakterisert ved at det anvendes en mengde kalsium som er minst den støkiometriske mengde som er nødvendig for fullstendig reduksjon av fluoridene til metallet, at reaksjonsblandingen oppvarmes i en forseglet beholder under reduserende betingelser til en temperatur som er tilstrekkelig til at fluoridene i blandingen reagerer med kalsiummetallet til dannelse av en metallegering og en kalsiumfluoridslagg, hvorved mengden jernfluorid i reaksjonsblandingen bevirker utvikling av tilstrekkelig varme til at reduksjonsreaksjonen blir fullstendig, samt at metallegeringen avslagges for oppnåelse av legeringen av sjeldne jordmetaller og jern.
2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at reaksjonsblandingen oppvarmes til minst 1600°C.
3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karak-terisert ved at det som jernfluorid anvendes jern-III-fluorid og/eller jern-II-fluorid.
4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det anvendes en reaksjonsblanding som inneholder et 10 prosents overskudd utover den støkiometriske mengde kalsium som er nødvendig for fullstendig reduksjon av fluoridene.
5. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at metallegeringen etter av-slagging smeltes for å fjerne rester av kalsiumfluorid og kalsiummetall fra legeringen.
6. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at ytterligere renset metall tilsettes til legeringen under smeltingen for å justere forholdet mellom metallene i legeringen.
7. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at det som sjeldent jord-metallf luorid anvendes et fluorid av lantan, praseodym, erbium, dysprosium, neodym, terbium, holmium eller samarium.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/791,972 US4612047A (en) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | Preparations of rare earth-iron alloys by thermite reduction |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO864106D0 NO864106D0 (no) | 1986-10-15 |
| NO864106L NO864106L (no) | 1987-04-29 |
| NO169665B true NO169665B (no) | 1992-04-13 |
| NO169665C NO169665C (no) | 1992-07-22 |
Family
ID=25155411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO864106A NO169665C (no) | 1985-10-28 | 1986-10-15 | Fremgangsmaate til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4612047A (no) |
| CA (1) | CA1275810C (no) |
| DE (1) | DE3636643A1 (no) |
| FR (1) | FR2592394B1 (no) |
| GB (1) | GB2182678B (no) |
| NO (1) | NO169665C (no) |
| SE (1) | SE500699C2 (no) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3627775A1 (de) * | 1986-08-16 | 1988-02-18 | Demetron | Verfahren zur herstellung von targets |
| FR2607520B1 (fr) * | 1986-11-27 | 1992-06-19 | Comurhex | Procede d'elaboration par metallothermie d'alliages purs a base de terres rares et de metaux de transition |
| GB2238797A (en) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Philips Electronic Associated | Manufacture of rare-earth materials and permanent magnets |
| US5073337A (en) * | 1990-07-17 | 1991-12-17 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Rare earth/iron fluoride and methods for making and using same |
| US5174811A (en) * | 1990-10-01 | 1992-12-29 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Method for treating rare earth-transition metal scrap |
| US5087291A (en) * | 1990-10-01 | 1992-02-11 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Rare earth-transition metal scrap treatment method |
| US5129945A (en) * | 1990-10-24 | 1992-07-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Scrap treatment method for rare earth transition metal alloys |
| US5188711A (en) * | 1991-04-17 | 1993-02-23 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrolytic process for making alloys of rare earth and other metals |
| US5238489A (en) * | 1992-06-30 | 1993-08-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Leaching/flotation scrap treatment method |
| US6273966B1 (en) * | 1998-12-03 | 2001-08-14 | Etrema Products, Inc. | High performance rare earth-transition metal magnetostrictive materials |
| US9147524B2 (en) | 2011-08-30 | 2015-09-29 | General Electric Company | High resistivity magnetic materials |
| DE102012218498A1 (de) * | 2012-10-11 | 2014-04-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Dynamoelektrische Maschine mit einem mehrpoligen Rotor mit Permanentmagneten und deren Herstellung |
| US9771634B2 (en) | 2014-11-05 | 2017-09-26 | Companhia Brasileira De Metalurgia E Mineração | Processes for producing low nitrogen essentially nitride-free chromium and chromium plus niobium-containing nickel-based alloys and the resulting chromium and nickel-based alloys |
| US10041146B2 (en) | 2014-11-05 | 2018-08-07 | Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineraçäo | Processes for producing low nitrogen metallic chromium and chromium-containing alloys and the resulting products |
| RU2596563C1 (ru) * | 2015-04-23 | 2016-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения магнитотвердого материала |
| CN108517457B (zh) * | 2018-05-15 | 2021-01-08 | 鞍钢股份有限公司 | 一种含稀土合金的制备方法 |
| CN111777080B (zh) * | 2020-07-28 | 2022-06-07 | 辽宁中色新材科技有限公司 | 一种铝热法生产钨的硼化物的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5112443B1 (no) * | 1965-12-13 | 1976-04-20 | ||
| GB1579978A (en) * | 1977-07-05 | 1980-11-26 | Johnson Matthey Co Ltd | Production of yttrium |
| LU83361A1 (de) * | 1981-05-13 | 1983-03-24 | Alloys Continental Sa | Verfahren zum erhoehen der ausbeuten im rahmen von metallothermischen prozessen |
| JPS5873734A (ja) * | 1981-07-09 | 1983-05-04 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 希土類金属合金の製造方法 |
| FR2551769B2 (fr) * | 1983-07-05 | 1990-02-02 | Rhone Poulenc Spec Chim | Alliages de neodyme et leur procede de fabrication |
| FR2555611B1 (fr) * | 1983-11-25 | 1986-04-18 | Rhone Poulenc Spec Chim | Procede de preparation d'alliages d'aluminium et de terres rares |
-
1985
- 1985-10-28 US US06/791,972 patent/US4612047A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-10-14 GB GB8624573A patent/GB2182678B/en not_active Expired
- 1986-10-15 NO NO864106A patent/NO169665C/no unknown
- 1986-10-17 CA CA000520724A patent/CA1275810C/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-10-21 SE SE8604482A patent/SE500699C2/sv unknown
- 1986-10-27 FR FR8614897A patent/FR2592394B1/fr not_active Expired
- 1986-10-28 DE DE19863636643 patent/DE3636643A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE8604482L (sv) | 1987-04-29 |
| SE500699C2 (sv) | 1994-08-08 |
| GB2182678A (en) | 1987-05-20 |
| FR2592394A1 (fr) | 1987-07-03 |
| GB8624573D0 (en) | 1986-11-19 |
| NO864106L (no) | 1987-04-29 |
| GB2182678B (en) | 1989-09-20 |
| CA1275810C (en) | 1990-11-06 |
| US4612047A (en) | 1986-09-16 |
| DE3636643A1 (de) | 1987-04-30 |
| NO864106D0 (no) | 1986-10-15 |
| SE8604482D0 (sv) | 1986-10-21 |
| NO169665C (no) | 1992-07-22 |
| FR2592394B1 (fr) | 1989-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO169665B (no) | Fremgangsmaate til fremstilling av legeringer av sjeldne jordmetaller og jern | |
| US7404941B2 (en) | Medium purity metallurgical silicon and method for preparing same | |
| US8329133B2 (en) | Method and apparatus for refining metallurgical grade silicon to produce solar grade silicon | |
| US11230751B2 (en) | Processes for producing low nitrogen metallic chromium and chromium-containing alloys and the resulting products | |
| US4216010A (en) | Aluminum purification system | |
| Kroll et al. | Ductile zirconium from zircon sand | |
| KR20170087867A (ko) | 저질소, 본질적으로 질화물을 함유하지 않는 크롬 및 크롬과 니오븀-함유 니켈계 합금의 제조 방법 및 수득된 크롬 및 니켈계 합금 | |
| US4786319A (en) | Proces for the production of rare earth metals and alloys | |
| US4446120A (en) | Method of preparing silicon from sodium fluosilicate | |
| US4767455A (en) | Process for the preparation of pure alloys based on rare earths and transition metals by metallothermy | |
| US2950962A (en) | Reduction of fluoride to metal | |
| US3425826A (en) | Purification of vanadium and columbium (niobium) | |
| Sharma | Neodymium production processes | |
| US5174811A (en) | Method for treating rare earth-transition metal scrap | |
| Spedding et al. | Production of pure rare earth metals | |
| US3597192A (en) | Preparation of tantalum metal | |
| US4177059A (en) | Production of yttrium | |
| US4375371A (en) | Method for induction melting | |
| Gilbert et al. | Forging of Arc-Melted Chromium | |
| Biswas et al. | Synthesis of neodymium aluminide by aluminothermic reduction of neodymium oxide | |
| RU2082793C1 (ru) | Способ получения гафния | |
| Murad et al. | Preparation of Neodymium Metal by Pyro-Metallurgical Process Using Fluoride Salt | |
| SU1444383A1 (ru) | Способ получени фосфористой меди | |
| RU980446C (ru) | Способ получени лигатур гафни с никелем | |
| NO863566L (no) | Fremgangsmaate til fremstilling av en jern-bor-silisiumlegering. |