CN1184356C - 一种电解生产铝钪合金的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电解生产铝钪合金的方法，涉及一种以铝和钪的氧化物为原料生产铝钪合金的方法。其特征在于采用熔盐电解法将铝和钪电解析出形成合金，工艺条件为：控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O31%-10%；氧化钪Sc2O3：0.1%-10%，其余为冰晶石nNaF.AlF3和不可避免的杂质，且氟化钠NaF与氟化铝AlF3之比为2～3；电解温度：900℃-990℃；电解槽工作电压：3.0V-6.5V；电极距离：2.0cm-7.0cm。本发明采用电解的方法，无需使用高纯金属钪，且工艺流程比传统方法大大缩短，金属收率高，从而可大幅度降低生产铝钪合金的成本，使铝钪合金的大规模利用成为可能。
Description
技术领域
一种电解生产铝钪合金的方法，涉及一种以铝和钪的氧化物为原料，采用电解法将铝和钪同时电解析出形成合金，直接生产铝钪合金的方法。
背景技术
目前，铝钪合金的生产方法现多采用融配法，是将采用高纯金属钪与铝在氩气保护下熔融配合，这种方法不易操作、烧损严重且纯金属钪的生产过程复杂，金属收率低，造价昂贵。另外还有氟化物真空铝热还原法，该方法所用氟化钪是经反复提纯后的氧化钪与氢氟酸反应制得，流程长且金属收率低，成本高，而且残留在合金中的氟化物还严重影响合金的性能。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提供一种能有效减化生产流程，提高昂贵的金属钪的收率，降低能耗和生产成本的电解生产铝钪合金的方法。
本发明的方法是通过以下技术方案实现的。
一种电解生产铝钪合金的方法，其特征在于以铝和钪的氧化物为原料，采用熔盐电解法将铝和钪电解析出形成合金，工艺条件为：控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为：氧化铝Al2O31％-10％；氧化钪Sc2O3：0.1％-10％，其余为冰晶石nNaF.AlF3和不可避免的杂质，且氟化钠NaF与氟化铝AlF3之比为2～3；电解温度：900℃-990℃；电解槽工作电压：3.0V-6.5V；电极距离：2.0cm-7.0cm；
连续电解过程中加入的原料中含氧化钪Sc2O3：0.1％-5％，余量为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，稀土氧化物总和RE2O3＜0.5％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
一种电解生产铝钪合金的方法，其特征在于电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份中含有小于25％的氟化锂LiF。
一种电解生产铝钪合金的方法，其特征在于电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份中含有小于10％的氟化钙CaF2。
一种电解生产铝钪合金的方法，其特征在于电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份中含有小于10％的氟化镁MgF2。
用本发明的方法生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪：0.1％-3％，其余为铝和不可避免的杂质，其中稀土RE＜0.5％、铁Fe＜0.5％、硅Si＜0.5％、其它杂质总和＜0.5％。
本发明采用电解的方法，在现有铝电解过程中添加钪的氧化物，通过电解使铝和钪共同析出，得到铝钪合金。该方法无需使用高纯金属钪，且工艺流程比传统方法大大缩短，金属收率高，从而可大幅度降低生产铝钪合金的成本，使铝钪合金的大规模利用成为可能。
具体实施方式
一种电解生产铝钪合金的方法，其特征在于以铝和钪的氧化物为原料，采用熔盐电解法将铝和钪电解析出形成合金，工艺条件为：控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O31％-10％；氧化钪Sc2O3：0.1％-10％，其余为冰晶石nNaF.AlF3和不可避免的杂质，且氟化钠NaF与氟化铝AlF3之比为2～3；电解温度：900℃-990℃；电解槽工作电压：3.0V-6.5V；电极距离：2.0cm-7.0cm；
连续电解过程中加入的原料中含氧化钪Sc2O3：0.1％-5％，余量为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，稀土氧化物总和RE2O3＜0.5％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
用本发明的方法生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪：0.1％-3％，其余为铝和不可避免的杂质，其中稀土RE＜0.5％、铁Fe＜0.5％、硅Si＜0.5％、其它杂质总和＜0.5％。
实施例1
控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氟化钙CaF2：2％，氟化镁MgF2：4％，氧化铝Al2O37％，氧化钪3％，余量为冰晶石；电解温度为950℃，电解槽工作电压为4.0V-4.5V；电极距离为4.0cm；冰晶石分子比为2.4。电解时连续加入电解原料的重量百分比组成为：氧化钪Sc2O3：0.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪0.5％，其余为铝和不可避免的杂质，铁Fe＜0.15％、硅Si＜0.12％、其它杂质微量。
实施例2
控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O31.5％，氧化钪10％，余量为冰晶石；电解温度为980℃，电解槽工作电压为6.5V；电极距离为6.0cm；冰晶石分子比为3。电解时连续加入电解原料的重量百分比组成为：氧化钪Sc2O3：4.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪3％，其余为铝和不可避免的杂质，铁Fe＜0.15％、硅Si＜0.12％、其它杂质微量。
实施例3
控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O39％，氧化钪0.5％，氟化锂5％，余量为冰晶石；电解温度为930℃，电解槽工作电压为3.0V；电极距离为2.5cm；冰晶石分子比为2.6。电解时连续加入电解原料的重量百分比组成为：氧化钪Sc2O3：0.1％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪0.1％，其余为铝和不可避免的杂质，铁Fe＜0.15％、硅Si＜0.12％、其它杂质微量。
实施例4
控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O31.5％，氧化钪2％，氟化锂22％，余量为冰晶石；电解温度为900℃，电解槽工作电压为4.0V；电极距离为4.0cm；冰晶石分子比为2.1。电解时连续加入电解原料的重量百分比组成为：氧化钪Sc2O3：0.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪0.5％，其余为铝和不可避免的杂质，铁Fe＜0.15％、硅Si＜0.12％、其它杂质微量。
实施例5
控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O31.5％，氧化钪1.5％，氟化镁10％，余量为冰晶石；电解温度为960℃，电解槽工作电压为4.0V；电极距离为3.5cm；冰晶石分子比为2.6。电解时连续加入电解原料的重量百分比组成为：氧化钪Sc2O3：0.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪0.5％，其余为铝和不可避免的杂质，铁Fe＜0.15％、硅Si＜0.12％、其它杂质微量。
实施例6
控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O32％，氧化钪1.5％，氟化钙9％，余量为冰晶石；电解温度为970℃，电解槽工作电压为4.5V；电极距离为3.5cm；冰晶石分子比为2.6。电解时连续加入电解原料的重量百分比组成为：氧化钪Sc2O3：0.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪0.5％，其余为铝和不可避免的杂质，铁Fe＜0.15％、硅Si＜0.12％、其它杂质微量。
实施例7
控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O31％，氧化钪6％，氟化镁1％，氟化钙2％，余量为冰晶石；电解温度为950℃，电解槽工作电压为4V；电极距离为3.5cm；冰晶石分子比为2.4。电解时连续加入电解原料的重量百分比组成为：氧化钪Sc2O3：2％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％；
生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为：钪2％，其余为铝和不可避免的杂质，铁Fe＜0.15％、硅Si＜0.12％、其它杂质微量。
Claims (6)
1.一种电解生产铝钪合金的方法，其特征在于以铝和钪的氧化物为原料，采用熔盐电解法将铝和钪电解析出形成合金，工艺条件为：控制电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份为氧化铝Al2O31％-10％；氧化钪Sc2O3：0.1％-10％，其余为冰晶石nNaF.AlF3和不可避免的杂质，且氟化钠NaF与氟化铝AlF3之比为2～3；电解温度：900℃-990℃；电解槽工作电压：3.0V-6.5V；电极距离：2.0cm-7.0cm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于连续电解过程中加入的原料中含氧化钪Sc2O3：0.1％-5％，余量为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼烧失量＜1％，稀土氧化物总和RE2O3＜0.5％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份中含有小于25％的氟化锂LiF。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份中含有小于10％的氟化钙CaF2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于电解质熔融冰晶石体系的重量百分比成份中含有小于10％的氟化镁MgF2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于生产的铝钪合金的重量百分比化学组成为钪：0.1％-3％，其余为铝和不可避免的杂质，其中稀土RE＜0.5％、铁Fe＜0.5％、硅Si＜0.5％、其它杂质总和＜0.5％。
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