CN1236108C - 一种电解生产铝锆合金的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电解生产铝锆合金的方法，涉及一种以铝和锆的氧化物为原料，采用电解法将铝和锆同时电解析出形成合金，直接生产铝锆合金的方法。其特征在于以铝和锆的氧化物为原料，采用熔盐电解法将铝和锆电解析出形成合金。本发明采用电解的方法，在现有铝电解过程中添加锆的氧化物，通过电解使铝和锆共同析出，得到铝锆合金。该方法无需使用高纯金属锆，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锆合金的成本，有利于铝锆合金的推广应用。
Description
技术领域
一种电解生产铝锆合金的方法，涉及一种以铝和锆的氧化物为原料，采用电解法将铝和锆同时电解析出形成合金，直接生产铝锆合金的方法。
背景技术
目前，铝锆合金的生产方法现多采用融配法，是将采用高纯金属锆与铝在熔融配合，这种方法不易操作、烧损严重、合金成分容易偏析且纯金属锆的生产过程复杂，金属收率低，造价昂贵。另外还有用氟锆酸钾铝热还原法，该方法所用氟锆酸钾生产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，提供一种能有效简化生产流程，提高昂贵的金属锆的收率，降低能耗和生产成本的电解生产铝锆合金的方法。
本发明的方法是通过以下技术方案实现的。
一种电解生产铝锆合金的方法，其特征在于以铝和锆的氧化物为原料，采用熔盐电解法将铝和锆电解析出形成合金，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Al2O3：1％-10％；氧化锆ZrO2：0.1％-2％，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锆ZrO2：0.1％-3％，余量为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
一种电解生产铝锆合金的方法，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。
一种电解生产铝锆合金的方法，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。
一种电解生产铝锆合金的方法，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％的氟氟化镁MgF2。
用本发明的方法生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆：0.1％-3％，其余为铝和不可避免的杂质，其中铁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锆的氧化物，通过电解使铝和锆共同析出，得到铝锆合金。该方法无需使用高纯金属锆，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锆合金的成本，有利于铝锆合金的推广应用。
具体实施方式
一种电解生产铝锆合金的方法，以铝和锆的氧化物为原料，采用熔盐电解法将铝和锆电解析出形成合金，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Al2O3：1％-10％；氧化锆ZrO2：0.1％-2％，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锆ZrO2：0.1％-3％，余量为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，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锆合金的重量百分比化学组成为：锆：0.1％-3％，其余为铝和不可避免的杂质，其中铁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Al2O3：7％，氧化锆ZrO2：1％，余量为冰晶石；电解温度为950℃；电解槽工作电压为4.0V；电极距离为4.0cm；冰晶石分子比为2.4。电解时连续加入电解原料的重量百分比组成为：氧化锆ZrO2：1.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中：灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆1.5％，其余为铝和不可避免的杂质，其中铁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Al2O3：1.5％，氧化锆ZrO2：2％，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：氧化锆ZrO23％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆3％，其余为铝和不可避免的杂质，其中：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Al2O3：9％，氧化锆ZrO2：0.5％，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：氧化锆ZrO20.1％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆0.1％，其余为铝和不可避免的杂质，其中：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Al2O3：1.5％，氧化锆ZrO2：0.5％，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7.0cm；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：氧化锆ZrO20.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆0.5％，其余为铝和不可避免的杂质，其中：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Al2O3：1.5％，氧化锆ZrO2：1％，氟化镁8％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4.0cm；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：氧化锆ZrO22％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆2％，其余为铝和不可避免的杂质，其中：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Al2O3：1.5％，氧化锆ZrO2：2％，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：氧化锆ZrO21.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆1.5％，其余为铝和不可避免的杂质，其中：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Al2O3：2.0％，氧化锆ZrO2：2％，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4.3V，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：氧化锆ZrO21.5％，其它为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆1.5％，其余为铝和不可避免的杂质，其中：铁Fe＜0.15％、硅Si＜0.12％、其它杂质微量。
Claims (5)
1.一种电解生产铝锆合金的方法，其特征在于以铝和锆的氧化物为原料，采用熔盐电解法将铝和锆电解析出形成合金，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Al2O3：1％-10％；氧化锆ZrO2：0.1％-2％，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锆ZrO2：0.1％-3％，余量为氧化铝Al2O3和不可避免的杂质，其中灼减＜1％，氧化铁Fe2O3＜0.2％，氧化硅SiO2＜0.2％，其他杂质总和＜0.2％。
2.根据权利要求1所述一种电解生产铝锆合金的方法，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。
3.根据权利要求1所述一种电解生产铝锆合金的方法，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。
4.根据权利要求1所述一种电解生产铝锆合金的方法，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％的氟氟化镁MgF2。
5.根据权利要求1所述一种电解生产铝锆合金的方法，其特征在于生产的铝锆合金的重量百分比化学组成为：锆：0.1％-3％，其余为铝和不可避免的杂质，其中铁Fe＜0.5％、硅Si＜0.5％、其它杂质总和＜0.5％。
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