專利名稱:一種電解生產鋁鈧鋯多元合金的方法
技術領域:
一種電解生產鋁鈧鋯多元合金的方法,涉及一種以鋁、鈧和鋯的氧化物為原料,采用電解法將鋁、鈧和鋯同時電解析出形成合金,直接生產鋁鈧鋯多元合金的方法。
背景技術:
鈧在鋁合金中同時具有鑭系稀土金屬和過渡金屬的有益作用,而其效果又遠比這兩類金屬高。可以說鈧是到目前為止所發現的最有效的變質劑,其效果比任何過渡元素、稀土金屬以及鋁鈦硼合金都高。鋯與鈧的物理化學性能相近,二者能形成連續溶解的固溶體,如果鋁合金中同時加入鈧和鋯,形成更復雜的三元化合物,則其性能會進一步提高。目前鋁合金中的鈧和鋯多用融配法加入,這種方法不易操作、燒損嚴重且純金屬鈧和鋯的生產過程復雜,金屬收率低,造價昂貴。
發明內容
本發明的目的是針對上述已有技術的不足,提供一種能有效減化生產流程,提高金屬的收率,降低能耗和生產成本的電解生產鋁鈧鋯多元合金的方法。
本發明的方法是通過以下技術方案實現的。
一種電解生產鋁鈧鋯多元合金的方法,其特征在于以鋁、鈧和鋯的氧化物為原料,采用熔鹽電解法將鋁、鈧和鋯共同電解析出形成合金,工藝條件為控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O31%~6%;氧化鈧Sc2O30.1%~8%;氧化鋯ZrO20.1%~2%;其余為冰晶石nNaF·AlF3和不可避免的雜質,且氟化鈉NaF與氟化鋁AIF3之比為2~3;電解溫度900℃~990℃;電解槽工作電壓3.0V~6.5V;電極距離2.0cm-7.0cm;連續電解過程中加入的原料中含氧化鈧Sc2O30.1%~3%,氧化鋯ZrO20.1%~3%,余量為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
一種電解生產鋁鈧鋯合金的方法,其特征在于電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份中含有小于20%的氟化鋰LiF。
一種電解生產鋁鈧鋯合金的方法,其特征在于電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份中含有小于10%的氟化鈣CaF2。
一種電解生產鋁鈧鋯合金的方法,其特征在于電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份中含有小于10%的氟氟化鎂MgF2。
用本發明的方法生產的鋁鈧鋯合金的重量百分比化學組成為鈧0.1%~3%;鋯0.1%~3%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<0.5%、硅Si<0.5%、其它雜質總和<0.5%。
本發明采用電解的方法,在現有鋁電解過程中添加鈧和鋯的氧化物,通過電解使鋁、鈧和鋯共同析出,得到鋁鈧鋯合金。該方法無需使用純金屬鈧和鋯,且工藝流程比傳統方法大大縮短,金屬收率高,從而可大幅度降低生產鋁鈧鋯合金的成本,有利于鋁鈧鋯合金的推廣應用。
具體實施例方式
一種電解生產鋁鈧鋯合金的方法,其特征在于以鋁、鈧和鋯的氧化物為原料,采用熔鹽電解法將鋁、鈧和鋯電解析出形成合金,工藝條件為控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O31%~6%;氧化鈧Sc2O30.1%~8%;氧化鋯ZrO20.1%~2%,其余為冰晶石nNaF·AlF3和不可避免的雜質,且氟化鈉NaF與氟化鋁AlF3之比為2-3;電解溫度900℃~990℃;電解槽工作電壓3.0V~6.5V;電極距離2.0cm~7.0cm。連續電解過程中加入的原料中含氧化鈧Sc2O30.1%~3%;氧化鋯ZrO20.1%~3%,余量為氧化鋁AI3O2和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。用本發明的方法生產的鋁鈧鋯合金的重量百分比化學組成為鈧0.1%~3%;鋯0.1%~3%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<0.5%、硅Si<0.5%、其它雜質總和<0.5%。
實施例1控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氟化鈣CaF22%,氟化鎂MgF24%,氧化鋁Al2O32%,氧化鈧Sc2O34%;氧化鋯ZrO20.5%,余量為冰晶石;電解溫度為950℃;電解槽工作電壓為4.0V;電極距離為4.0cm;冰晶石分子比為2.4。電解時連續加入電解原料的重量百分比組成為氧化鈧Sc2O32%;氧化鋯ZrO21%,其它為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
生產的鋁鈧鋯合金的重量百分比化學組成為鈧2%;鋯1%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<0.15%、硅Si<0.12%、其它雜質微量。
實施例2控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O31.5%,氧化鈧.Sc2O34%;氧化鋯ZrO22%,余量為冰晶石電解溫度為960℃,電解槽工作電壓為6.5V,電極距離為6.0cm;冰晶石分子比為2.9。電解時連續加入電解原料的重量百分比組成為氧化鈧Sc2O32%;氧化鋯ZrO23%,其它為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
生產的鋁鈧鋯合金的重量百分比化學組成為鈧2%;鋯3%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<O.15%、硅Si<0.12%、其它雜質微量。
實施例3控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O36%,氧化鈧Sc2O32%氧化鋯ZrO20.5%,氟化鋰5%,余量為冰晶石電解溫度為940℃,電解槽工作電壓為3.0V,電極距離為2.5cm;冰晶石分子比為2.6。電解時連續加入電解原料的重量百分比組成為氧化鈧Sc2O31%氧化鋯ZrO20.1%,其它為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
生產的鋁鈧鋯合金的重量百分比化學組成為鈧0.3%,鋯0.1%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<O.15%、硅Si<0.12%、其它雜質微量。
實施例4控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O31.5%,氧化鈧Sc2O33%;氧化鋯ZrO20.5%,氟化鋰22%余量為冰晶石電解溫度為900℃,電解槽工作電壓為4.0V,電極距離為4.0cm;冰晶石分子比為2.1。電解時連續加入電解原料的重量百分比組成為氧化鈧Sc2O31%;氧化鋯ZrO20.5%,其它為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
生產的鋁鈧鋯合金的重量百分比化學組成為鈧1%,鋯0.5%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<O.15%、硅Si<0.12%、其它雜質微量。
實施例5控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O31.5%,氧化鈧Sc2O33%,氧化鋯ZrO21%,氟化鎂8%余量為冰晶石電解溫度為960℃,電解槽工作電壓為4.0V,電極距離為7.0cm;冰晶石分子比為2.6。電解時連續加入電解原料的重量百分比組成為氧化鈧Sc2O31%,氧化鋯ZrO22%,其它為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
生產的鋁鈧鋯合金的重量百分比化學組成為鈧1%,鋯2%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<0.15%、硅Si<0.12%、其它雜質微量。
實施例6控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O31.5%,氧化鈧Sc2O34%,氧化鋯ZrO21%,氟化鈣9%,余量為冰晶石電解溫度為960℃,電解槽工作電壓為4.5V,電極距離為3.5cm;冰晶石分子比為2.6。電解時連續加入電解原料的重量百分比組成為氧化鈧Sc2O31.0%,氧化鋯ZrO21%,其它為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
生產的鋁鋯合金的重量百分比化學組成為鈧1.0%,鋯1.0%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<O.15%、硅Si<0.12%、其它雜質微量。
實施例7控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O32.0%,氧化鈧Sc2O34%,氧化鋯ZrO21.0%,氟化鎂1%,氟化鈣2%,余量為冰晶石電解溫度為950℃,電解槽工作電壓為4.3V,電極距離為4.0cm;冰晶石分子比為2.4。電解時連續加入電解原料的重量百分比組成為氧化鈧Sc2O31%,氧化鋯ZrO21.0%,其它為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
生產的鋁鋯合金的重量百分比化學組成為鈧1.0%,鋯1.0%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<O.15%、硅Si<0.12%、其它雜質微量。
權利要求
1.一種電解生產鋁鈧鋯多元合金的方法,其特征在于以鋁、鈧和鋯的氧化物為原料,采用熔鹽電解法將鋁、鈧和鋯共同電解析出形成合金,工藝條件為控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份為氧化鋁Al2O31%~6%;氧化鈧Sc2O30.1%~8%;氧化鋯ZrO20.1%~2%;其余為冰晶石nNaF·AlF3和不可避免的雜質,且氟化鈉NaF與氟化鋁AIF3之比為2~3;電解溫度900℃~990℃;電解槽工作電壓3.0V~6.5V;電極距離2.0cm-7.0cm;連續電解過程中加入的原料中含氧化鈧Sc2O30.1%~3%,氧化鋯ZrO20.1%~3%,余量為氧化鋁Al2O3和不可避免的雜質,其中灼減<1%,氧化鐵Fe2O3<0.2%,氧化硅SiO2<0.2%,其他雜質總和<0.2%。
2.根據權利要求1所述的一種電解生產鋁鈧鋯合金的方法,其特征在于電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份中含有小于20%的氟化鋰LiF。
3.根據權利要求1所述的一種電解生產鋁鈧鋯合金的方法,其特征在于電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份中含有小于10%的氟化鈣CaF2。
4.根據權利要求1所述的一種電解生產鋁鈧鋯合金的方法,其特征在于電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成份中含有小于10%的氟氟化鎂MgF2。
5.根據權利要求1所述的一種電解生產鋁鈧鋯合金的方法,其特征在于生產的鋁鈧鋯合金的重量百分比化學組成為鈧0.1%~3%;鋯0.1%~3%,其余為鋁和不可避免的雜質,其中鐵Fe<0.5%、硅Si<0.5%、其它雜質總和<0.5%。
全文摘要
一種電解生產鋁鈧鋯多元合金的方法,涉及一種以鋁、鈧和鋯的氧化物為原料,采用電解法將鋁、鈧和鋯同時電解析出形成合金,直接生產鋁鈧鋯多元合金的方法。其特征在于工藝條件為控制電解質熔融冰晶石體系的重量百分比成分為氧化鋁A文檔編號C25C3/36GK1514043SQ0315378
公開日2004年7月21日 申請日期2003年8月21日 優先權日2003年8月21日
發明者楊昇, 顧松青, 劉鳳琴, 李強, 羅麗芬, 趙淋, 徐建華, 楊 申請人:中國鋁業股份有限公司