RU2658556C1 - Method for obtaining aluminum-zirconium ligatures - Google Patents
Method for obtaining aluminum-zirconium ligatures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658556C1 RU2658556C1 RU2017130095A RU2017130095A RU2658556C1 RU 2658556 C1 RU2658556 C1 RU 2658556C1 RU 2017130095 A RU2017130095 A RU 2017130095A RU 2017130095 A RU2017130095 A RU 2017130095A RU 2658556 C1 RU2658556 C1 RU 2658556C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zirconium
- aluminum
- oxide
- electrolysis
- salt mixture
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C35/00—Master alloys for iron or steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/36—Alloys obtained by cathodic reduction of all their ions
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к промышленному получению алюминиевых лигатур с содержанием циркония до 15 мас. %.The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, in particular to the industrial production of aluminum alloys with a zirconium content of up to 15 wt. %
Сплавы алюминия с цирконием (Al-Zr) широко применяются в электротехнике, автомобилестроении, роботостроении, аэрокосмической и других отраслях, в то время как лигатуры Al-Zr востребованы при производстве многофункциональных алюминиевых сплавов, в том числе сплавов Al-Zr. Преимущество алюминиевых лигатур заключается в уменьшении затрат на транспортировку готовой продукции и повышенное извлечение из исходного сырья ценного компонента - циркония. Составы лигатур Al-Zr стандартизированы (ГОСТ Р 53777-2010, CEN Standard) и содержат до 15 мас. % циркония.Aluminum alloys with zirconium (Al-Zr) are widely used in electrical engineering, automotive, robotics, aerospace and other industries, while Al-Zr alloys are in demand in the production of multifunctional aluminum alloys, including Al-Zr alloys. The advantage of aluminum ligatures is to reduce the cost of transportation of finished products and increased extraction of a valuable component - zirconium from the feedstock. The compositions of Al-Zr master alloys are standardized (GOST R 53777-2010, CEN Standard) and contain up to 15 wt. % zirconium.
В настоящее время наиболее распространенным и простым способом опытно-промышленного производства лигатур Al-Zr является прямое смешение и прессование чистых порошков циркония и алюминия в брикеты с содержанием циркония до 70-80 мас. %, с последующим растворением этих брикетов в алюминии с целью получения лигатуры с необходимым содержанием циркония [1].Currently, the most common and simple method for pilot production of Al-Zr alloys is direct mixing and pressing of pure zirconium and aluminum powders into briquettes with a zirconium content of up to 70-80 wt. %, followed by dissolution of these briquettes in aluminum in order to obtain a ligature with the required zirconium content [1].
Несмотря на простоту и возможность получения лигатур Al-Zr заданного состава с высоким извлечением циркония (98-99%), способ обладает рядом существенных недостатков, среди которых использование дорогих реагентов, таких как порошки чистого циркония и чистого алюминия, необходимость использования и периодической замены, то есть регенерации покровно-рафинирующего солевого флюса, представляющего собой расплавленную солевую смесь, или инертной атмосферы. По этой причине стоимость получаемых лигатур высока.Despite the simplicity and the possibility of obtaining Al-Zr alloys of a given composition with high extraction of zirconium (98-99%), the method has several significant disadvantages, including the use of expensive reagents, such as pure zirconium and pure aluminum powders, the need for use and periodic replacement, that is, the regeneration of a coating-refining salt flux, which is a molten salt mixture, or an inert atmosphere. For this reason, the cost of the resulting ligatures is high.
Более дешевым представляется способ получения лигатур Al-Zr с содержанием циркония до 6 мас. %, заключающийся в алюминотермическом восстановлении солей циркония (K2ZrF6, Na3ZrF6, ZrCl3) в расплавленной солевой смеси, например NaCl-KCl-Na3AlF6, NaCl-KCl-NaF, LiCl-CaF2, при температуре 750-950°C в аргоне или на воздухе [2, 3, 4]. Извлечение циркония из солей в лигатуру Al-Zr в зависимости от варианта исполнения данного способа составляет от 85 до 90-95%.A cheaper way to obtain Al-Zr alloys with a zirconium content of up to 6 wt. %, consisting in aluminothermic reduction of zirconium salts (K 2 ZrF 6 , Na 3 ZrF 6 , ZrCl 3 ) in a molten salt mixture, for example NaCl-KCl-Na 3 AlF 6 , NaCl-KCl-NaF, LiCl-CaF 2 , at a temperature 750–950 ° C in argon or in air [2, 3, 4]. The extraction of zirconium from salts into the Al-Zr ligature, depending on the embodiment of this method, is from 85 to 90-95%.
Основными недостатками данного способа являются использование относительно дорогих реагентов, таких как соли циркония и чистый алюминий, а также необходимость периодической замены, то есть регенерации расплавленной солевой смеси ввиду накопления в ней оксидов.The main disadvantages of this method are the use of relatively expensive reagents, such as zirconium salts and pure aluminum, as well as the need for periodic replacement, that is, regeneration of the molten salt mixture due to the accumulation of oxides in it.
Известен способ получения лигатур Al-Zr путем алюминотермического восстановления оксида циркония (ZrO2) с использованием расплавленной солевой смеси KCl-NaF-AlF3 при температуре 850-1150°C, либо расплавленной оксидно-солевой смеси CaF2-CaO при температуре 1600-1650°C [5, 6].A known method of producing Al-Zr alloys by aluminothermic reduction of zirconium oxide (ZrO 2 ) using a molten salt mixture KCl-NaF-AlF 3 at a temperature of 850-1150 ° C, or a molten oxide-salt mixture CaF 2 -CaO at a temperature of 1600-1650 ° C [5, 6].
Преимуществом этого способа является использование наиболее дешевого и доступного источника циркония - оксида циркония. Однако варианты исполнения известного способа обладают такими недостатками, как относительно высокая температура, низкое извлечение циркония (30-85%) в лигатуру Al-Zr и необходимость периодической замены солевой или оксидно-солевой смеси. В случае использования оксидно-солевого флюса CaF2-CaO лигатуру приходится отделять от него при помощи дополнительных операций.The advantage of this method is the use of the cheapest and most affordable source of zirconium - zirconium oxide. However, embodiments of the known method have disadvantages such as a relatively high temperature, low extraction of zirconium (30-85%) in the Al-Zr ligature and the need for periodic replacement of the salt or oxide-salt mixture. In the case of the use of oxide-salt flux CaF 2 -CaO, the ligature has to be separated from it by additional operations.
Известен электрохимический способ получения лигатурных сплавов Al-Zr и Al-Mg-Zr с содержанием циркония до 57 мас. %, включающий анодное растворение циркония при плотности тока до 4 мА/см2 и металлотермическое восстановление образующихся ионов циркония [7]. В данном способе, который назван электрохимическим, ионы циркония задают в расплавленную солевую смесь хлоридов щелочных металлов, анодно растворяя в ней металлический цирконий. Ионы циркония химически восстанавливаются алюминием или магнием до циркония. Таким образом, электролиз в данном способе применяют лишь для анодного растворения металлического циркония в расплавленной солевой смеси хлоридов щелочных металлов.Known electrochemical method for producing alloy alloys Al-Zr and Al-Mg-Zr with a zirconium content of up to 57 wt. %, including anodic dissolution of zirconium at a current density of up to 4 mA / cm 2 and metallothermal reduction of the resulting zirconium ions [7]. In this method, which is called electrochemical, zirconium ions are introduced into a molten salt mixture of alkali metal chlorides by anodically dissolving zirconium metal in it. Zirconium ions are chemically reduced by aluminum or magnesium to zirconium. Thus, electrolysis in this method is used only for the anodic dissolution of zirconium metal in a molten salt mixture of alkali metal chlorides.
Несмотря на высокое содержание циркония в лигатурах и низкую температуру процесса (700-750°C), способ осуществляется в расплавленной солевой смеси хлоридов щелочных металлов в реакторах с защитной инертной атмосферой. Основными недостатками способа являются крайне низкие скорость (до 4 мА/см2) и производительность (до 34 г/ч⋅м2) процесса, использование гигроскопичных солей (хлориды цезия, кальция и лития), использование дорогого чистого циркония и использование защитной инертной атмосферы, а также сложность выполнения операций по извлечению лигатуры из реактора. Перечисленные недостатки делают способ неперспективным и энергетически неэффективным для крупнотоннажного производства лигатур Al-Zr в промышленных масштабах.Despite the high zirconium content in the ligatures and the low process temperature (700-750 ° C), the method is carried out in a molten salt mixture of alkali metal chlorides in reactors with a protective inert atmosphere. The main disadvantages of the method are the extremely low speed (up to 4 mA / cm 2 ) and productivity (up to 34 g / h⋅m 2 ) of the process, the use of hygroscopic salts (cesium, calcium and lithium chlorides), the use of expensive pure zirconium and the use of a protective inert atmosphere , as well as the complexity of performing operations to extract the ligature from the reactor. These shortcomings make the method unpromising and energy inefficient for large-scale production of Al-Zr master alloys on an industrial scale.
Задача изобретения заключается в разработке электрохимического способа получения лигатур Al-Zr с содержанием циркония до 15 мас. %, пригодного для промышленного производства лигатур Al-Zr.The objective of the invention is to develop an electrochemical method for producing Al-Zr alloys with a zirconium content of up to 15 wt. % suitable for industrial production of Al-Zr alloys.
Для этого предложен способ, включающий использование в качестве источника циркония его оксид ZrO2, который смешивают с солевой смесью, содержащей оксид алюминия, с последующим расплавлением полученной смеси, расплавленную оксидно-солевую смесь, содержащую ионы циркония и алюминия, подвергают электролизу при катодной плотности тока 0.20-0.75 А/см2 и температуре 700-950°C с использованием алюминиевого катода, при этом электролизу подвергают оксидно-солевую смесь, содержащую (мас. %):To this end, a method is proposed that involves using ZrO 2 oxide as a source of zirconium, which is mixed with a salt mixture containing aluminum oxide, followed by melting the resulting mixture, a molten oxide-salt mixture containing zirconium and aluminum ions is subjected to electrolysis at a cathodic current density 0.20-0.75 A / cm 2 and a temperature of 700-950 ° C using an aluminum cathode, while the electrolysis is subjected to an oxide-salt mixture containing (wt.%):
В частном случае исполнения электролиз ведут, подгружая в расплавленную смесь оксид циркония.In a particular case, electrolysis is carried out by loading zirconium oxide into the molten mixture.
В частном случае исполнения лигатуры алюминия с цирконием получают непрерывно путем периодической выгрузки лигатуры из электролизера и загрузки в электролизер алюминия и оксида циркония.In the particular case of the execution of the ligature of aluminum with zirconium is obtained continuously by periodically unloading the ligature from the cell and loading aluminum and zirconium oxide into the cell.
В отличие от способа по прототипу в заявленном способе ионы циркония и алюминия задают путем смешивания оксида циркония с оксидно-солевой смесью с последующим ее расплавлением, а электролиз применяют по его основному назначению, то есть для прямого электрохимического осаждения на жидком алюминиевом катоде цирконий и алюминий, получая лигатуры.In contrast to the prototype method in the inventive method, zirconium and aluminum ions are set by mixing zirconium oxide with an oxide-salt mixture followed by its melting, and electrolysis is used for its main purpose, that is, for direct electrochemical deposition of zirconium and aluminum on a liquid aluminum cathode, getting ligatures.
Электролиз данной смеси ведут с использованием жидкого алюминиевого катода при катодной плотности тока 0.20-0.75 А/см2 и температуре 700-950°C, в ходе которого оксиды алюминия и циркония электролитически разлагаются на кислород, цирконий и алюминий. Кислород выделяется на аноде, в то время как алюминий и цирконий выделяются на алюминии, формируя лигатуру Al-Zr. После проведения электролиза лигатуру Al-Zr частично либо полностью извлекают из электролизера, а расплавленную оксидно-солевую смесь используют для получения следующей партии лигатуры.The electrolysis of this mixture is carried out using a liquid aluminum cathode at a cathodic current density of 0.20-0.75 A / cm 2 and a temperature of 700-950 ° C, during which the aluminum and zirconium oxides are electrolytically decomposed into oxygen, zirconium and aluminum. Oxygen is released on the anode, while aluminum and zirconium are released on aluminum, forming an Al-Zr ligature. After electrolysis, the Al-Zr ligature is partially or completely removed from the electrolyzer, and the molten oxide-salt mixture is used to obtain the next batch of the ligature.
Экспериментальным путем было показано, что наиболее выгодным с точки зрения стабильности процесса и расходования материалов представляется ведение электролиза в расплавленной вышеуказанной оксидно-солевой смеси, солевые компоненты которой, а также их соотношение обеспечивают достаточную растворимость оксидов Al2O3 и ZrO2 в образующейся оксидно-солевой смеси. Снижение температуры электролиза ниже 700°C приводит к нестабильности катодного процесса, особенно при высоких катодных плотностях тока, а повышение температуры электролиза выше 950°C приводит к резкому снижению катодных выходов при электровыделении алюминия и циркония, снижению извлечения циркония из его оксида и повышению удельных энергозатрат.It has been experimentally shown that the most advantageous from the point of view of process stability and material consumption is conducting electrolysis in the molten oxide-salt mixture mentioned above, the salt components of which, as well as their ratio, ensure sufficient solubility of the Al 2 O 3 and ZrO 2 oxides in the resulting oxide salt mixture. A decrease in the electrolysis temperature below 700 ° C leads to instability of the cathodic process, especially at high cathodic current densities, and an increase in the electrolysis temperature above 950 ° C leads to a sharp decrease in cathodic yields during electrowinning of aluminum and zirconium, a decrease in the extraction of zirconium from its oxide and an increase in specific energy consumption .
В зависимости от температуры и состава расплавленной оксидно-солевой смеси KF-NaF-AlF3-Al2O3-ZrO2 величина максимальной катодной плотности тока, необходимой для электролиза, подбирается индивидуально при помощи стационарных поляризационных измерений. Для указанного диапазона составов оксидно-солевых смесей она составила 0.20-0.75 А/см2. Ведение электролиза расплавленной оксидно-солевой смеси KF-NaF-AlF3-Al2O3-ZrO2 при катодной плотности тока выше максимальной (для конкретного состава смеси и условий) приводит к нестабильности катодного процесса и досрочной остановке электролиза. Снижение катодной плотности тока ниже 0.20 А/см2 приводит к резкому снижению катодных выходов по току при электровыделении алюминия и циркония, снижению извлечения циркония из его оксида и повышению удельных энергозатрат. Содержание циркония в извлекаемой лигатуре определяется длительностью электролиза, током электролиза, соотношением компонентов расплавленной оксидно-солевой смеси, соотношением масс жидкого алюминиевого катода и расплавленной оксидно-солевой смеси. Подбор выше перечисленных параметров позволяет получать лигатуры алюминия с постоянным заданным содержанием циркония. Извлечение циркония из его оксида превышает 96%. При этом способ характеризуется относительно высокой скоростью процесса, о чем свидетельствует катодная плотность тока 0.20-0.75 А/см2 при электролизе, а также высокой, до 1.6-6.3 кг/ч⋅м2 производительностью.Depending on the temperature and composition of the molten oxide-salt mixture KF-NaF-AlF 3 -Al 2 O 3 -ZrO 2, the maximum cathodic current density required for electrolysis is selected individually using stationary polarization measurements. For the specified range of compositions of oxide-salt mixtures, it amounted to 0.20-0.75 A / cm 2 . The electrolysis of the molten oxide-salt mixture KF-NaF-AlF 3 -Al 2 O 3 -ZrO 2 at a cathodic current density higher than the maximum (for a specific composition of the mixture and conditions) leads to instability of the cathodic process and premature stop of electrolysis. A decrease in the cathodic current density below 0.20 A / cm 2 leads to a sharp decrease in the cathodic current outputs during the electrowinning of aluminum and zirconium, a decrease in the extraction of zirconium from its oxide, and an increase in specific energy consumption. The zirconium content in the recoverable ligature is determined by the duration of the electrolysis, the electrolysis current, the ratio of the components of the molten oxide-salt mixture, the mass ratio of the liquid aluminum cathode and the molten oxide-salt mixture. The selection of the above parameters allows to obtain aluminum alloys with a constant predetermined zirconium content. Extraction of zirconium from its oxide exceeds 96%. The method is characterized by a relatively high speed of the process, as evidenced by the cathodic current density of 0.20-0.75 A / cm 2 during electrolysis, as well as high, up to 1.6-6.3 kg / h ⋅ m 2 productivity.
Технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в повышении скорости и производительности электрохимического получения лигатур алюминия с содержанием циркония до 15 мас. %.The technical result achieved by the claimed method is to increase the speed and productivity of the electrochemical production of aluminum alloys with a zirconium content of up to 15 wt. %
Кроме того, в отличие от известных способов заявленным способом может быть организовано непрерывное получение лигатуры без необходимости остановки электролиза, а также без замены или регенерации расплавленной оксидно-солевой смеси.In addition, in contrast to the known methods, the claimed method can be organized to continuously obtain a ligature without the need to stop electrolysis, as well as without replacing or regenerating the molten oxide-salt mixture.
Изобретение иллюстрируется таблицей, в которой приведены варианты состава оксидно-солевой смеси и параметров электролиза, их влияние на содержание циркония в лигатуре Al-Zr, а также его извлечение из оксида ZrO2. Изобретение иллюстрируется также фиг. 1 и фиг. 2, где при разном увеличении представлены микрофотографии шлифа лигатуры AlZr15 в ГОСТ Р 53777-2010, EN АМ-94004 в CEN Standard с содержанием циркония 14.8-15.5 мас. %.The invention is illustrated in the table, which shows options for the composition of the oxide-salt mixture and electrolysis parameters, their effect on the zirconium content in the Al-Zr ligature, as well as its extraction from ZrO 2 oxide. The invention is also illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, where at different magnifications micrographs of a thin section of the AlZr15 ligature in GOST R 53777-2010, EN AM-94004 in CEN Standard with a zirconium content of 14.8-15.5 wt. %
Пример 1. Способ реализован в лабораторном электролизере, который размещают в печи сопротивления. В корундовый тигель электролизера загружают 400 г алюминия и 200 г предварительно очищенной от влаги и примесей оксидно-солевой смеси (мас. %):Example 1. The method is implemented in a laboratory electrolyzer, which is placed in a resistance furnace. In a corundum crucible of the electrolyzer, 400 g of aluminum and 200 g of a pre-purified from moisture and impurities oxide-salt mixture (wt.%) Are loaded:
Электролизер нагревают до температуры 825°C, доводя алюминий и оксидно-солевую смесь до плавления. После этого в расплавленную оксидно-солевую смесь электролизера помещают графитовый анод, а в жидкий алюминий - графитовый токоподвод, экранированный от расплавленной смеси корундовой трубкой. Далее ведут электролиз расплавленной смеси при токе 8 А и катодной плотности тока 0.45 А/см2 в течение 150 мин. Для повышения содержания циркония в лигатуре в ходе электролиза в расплавленную оксидно-солевую смесь подгружают оксид ZrO2 со скоростью 2 грамма за полчаса, что определяется условиями электролиза. По окончании электролиза из электролизера извлекают анод и токоподвод к алюминию, сливают расплавленную смесь в графитовую изложницу и алюминиевую лигатуру с цирконием - в металлическую. Элементный состав оксидно-солевой смеси и лигатуры Al-Zr определяют при помощи химического анализа. По аналогичной схеме проведена серия электролизных испытаний, условия проведения и результаты которых приведены в таблице.The cell is heated to a temperature of 825 ° C, bringing the aluminum and oxide-salt mixture to melting. After that, a graphite anode is placed in the molten oxide-salt mixture of the electrolyzer, and a graphite current lead shielded from the molten mixture by a corundum tube is placed in liquid aluminum. Then, the molten mixture is electrolyzed at a current of 8 A and a cathode current density of 0.45 A / cm 2 for 150 minutes. To increase the zirconium content in the ligature during electrolysis, ZrO 2 oxide is loaded into the molten oxide-salt mixture at a rate of 2 grams per half hour, which is determined by the electrolysis conditions. At the end of the electrolysis, the anode and current lead to the aluminum are removed from the electrolyzer, the molten mixture is poured into a graphite mold and the aluminum ligature with zirconium into metal. The elemental composition of the oxide-salt mixture and Al-Zr ligatures are determined by chemical analysis. According to a similar scheme, a series of electrolysis tests was carried out, the conditions and results of which are shown in the table.
Пример 2. Непрерывное получение лигатуры Al-Zr (без охлаждения расплавленной оксидно-солевой смеси) производится следующим образом. Опытным путем в зависимости от параметров электролиза определяется время получения лигатуры с заданным содержанием циркония. По достижении этого времени часть лигатуры Al-Zr (до 90% от общей массы) извлекается из электролизера, и электролиз расплавленной оксидно-солевой смеси продолжают, подгружая оксид ZrO2. Для сокращения времени получения следующей партии лигатуры в электролизер загружают чистый алюминий массой, преимущественно соответствующей массе извлеченной лигатуры.Example 2. The continuous receipt of the Al-Zr ligature (without cooling the molten oxide-salt mixture) is as follows. Empirically, depending on the electrolysis parameters, the time for obtaining the ligature with a given zirconium content is determined. Upon reaching this time, part of the Al-Zr ligature (up to 90% of the total mass) is removed from the electrolyzer, and the electrolysis of the molten oxide-salt mixture is continued by loading ZrO 2 oxide. To reduce the time to obtain the next batch of the ligature, pure aluminum is loaded into the electrolyzer with a mass, mainly corresponding to the mass of the recovered ligature.
Такой вариант исполнения способа реализован в крупно-лабораторном графитовом электролизере на силу тока до 100 А. В графитовый тигель электролизера загружают 4 кг алюминия и 4 кг предварительно очищенной от влаги оксидно-солевой смеси, содержащей (мас. %):This embodiment of the method is implemented in a large laboratory graphite electrolyzer with a current strength of up to 100 A. In a graphite crucible of the electrolyzer, 4 kg of aluminum and 4 kg of an oxide-salt mixture preliminarily purified from moisture are loaded, containing (wt.%):
Электролизер нагревают до температуры 790°C, доводя алюминий и оксидно-солевую смесь в нем до плавления. После этого в расплавленную оксидно-солевую смесь электролизера помещают графитовый анод, а подвод тока к жидкому алюминию осуществляется через дно графитового тигля электролизера. Далее ведут электролиз расплавленной смеси при токе 80 А и катодной плотности тока 0.4 А/см2, подгружая по 20 г (0.5 мас. %) оксида ZrO2 каждые полчаса. Первую частичную выгрузку лигатуры Al-Zr массой 1.8-2.2 кг производят через 7 часов, загружая 2 кг чистого алюминия в электролизер. Вторую и последующие выгрузки лигатуры Al-Zr производят через 4 часа. Содержание элементов в слитках лигатуры Al-Zr составляет (мас. %): циркония - 5.0-5.3; кремния - 0.05; железа - 0.1; меди - менее 0.001. Данный состав соответствует стандартизированным составам лигатур AlZr5 (А) и AlZr5 (В) (ГОСТ Р 53777-2010) и EN АМ-94001 (CEN Standard).The cell is heated to a temperature of 790 ° C, bringing the aluminum and the oxide-salt mixture therein to melting. After that, a graphite anode is placed in the molten oxide-salt mixture of the electrolyzer, and the current is supplied to the liquid aluminum through the bottom of the graphite crucible of the electrolyzer. Then, the molten mixture is electrolyzed at a current of 80 A and a cathode current density of 0.4 A / cm 2 , loading 20 g (0.5 wt.%) Of ZrO 2 oxide every half hour. The first partial unloading of Al-Zr ligatures weighing 1.8-2.2 kg is carried out after 7 hours, loading 2 kg of pure aluminum into the cell. The second and subsequent unloading of the Al-Zr ligature is performed after 4 hours. The content of elements in the Al-Zr alloy ingots is (wt.%): Zirconium - 5.0-5.3; silicon - 0.05; iron - 0.1; copper - less than 0.001. This composition corresponds to the standardized compositions of AlZr5 (A) and AlZr5 (B) master alloys (GOST R 53777-2010) and EN AM-94001 (CEN Standard).
Аналогично была получена представленная на микрофотографии шлифа лигатура AlZrl5 в ГОСТ Р 53777-2010, EN АМ-94004 в CEN Standard с содержанием циркония 14.8-15.5 мас. %.Similarly, the AlZrl5 alloy in GOST R 53777-2010, EN AM-94004 in CEN Standard with a zirconium content of 14.8-15.5 wt. %
Таким образом, разработан новый производительный электрохимический способ получения лигатур Al-Zr с содержанием циркония до 15 мас. %, пригодный для промышленного производства.Thus, a new productive electrochemical method for producing Al-Zr alloys with a zirconium content of up to 15 wt. %, suitable for industrial production.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2232827, 03.02.2003. Знаменский Л.Г. Способ приготовления лигатуры алюминий-тугоплавкий металл, публ. 20.07.2004. Бюл. №20.1. RF patent No. 2232827, 02/03/2003. Znamensky L.G. A method of preparing a ligature aluminum-refractory metal, publ. 07/20/2004. Bull. No. 20.
2. Яценко С.П., Скачков В.М., Варченя П.А. Получение лигатур на основе алюминия методом высокотемпературных обменных реакций в расплавах солей // Расплавы. 2010. №2. С. 89-94.2. Yatsenko S.P., Skachkov V.M., Varchenya P.A. Obtaining aluminum-based alloys by the method of high-temperature exchange reactions in molten salts // Melts. 2010. No2. S. 89-94.
3. Патент РФ №2482209, 19.03.2012. Махов С.В., Москвитин В.И., Попов Д.А. Способ получения лигатуры алюминий-цирконий (варианты), публ. 20.05.2013. Бюл. №14.3. RF patent No. 2482209, 03.19.2012. Makhov S.V., Moskvitin V.I., Popov D.A. A method of obtaining a ligature aluminum-zirconium (options), publ. 05/20/2013. Bull. No. 14.
4. Огородов Д.В., Попов Д.А., Трапезников А.В. Способы получения лигатуры Al-Zr (обзор) // Труды ВИАМ, 2015, №11, с. 2.4. Ogorodov D.V., Popov D.A., Trapeznikov A.V. Methods of obtaining Al-Zr ligatures (review) // Proceedings of VIAM, 2015, No. 11, p. 2.
5. Напалков В.И., Махов С.В. Легирование и модифицирование магния и алюминия // М.: МИСИС, 2002, 376 с; Расплавы, 2015, №2, 60-64.5. Napalkov V.I., Makhov S.V. Doping and modification of magnesium and aluminum // M .: MISIS, 2002, 376 s; Melts, 2015, No. 2, 60-64.
6. Агафонов С.Н., Красиков С.А., Ведмидь Л.Б., Жидовинова С.В., Пономаренко А.А. Металлотермическое восстановление циркония из оксидов // Цветные металлы. 2013. №12 (852). С. 66-70.6. Agafonov S. N., Krasikov S. A., Vedmid L. B., Zhidovinova S. V., Ponomarenko A. A. Metallothermic reduction of zirconium from oxides // Non-ferrous metals. 2013. No. 12 (852). S. 66-70.
7. Патент РФ №2515730, 16.11.2012. Елшина Л.А. Электрохимический способ получения лигатурных алюминий-циркониевых сплавов, публ. 20.05.2014. Бюл. №14.7. RF patent No. 2515730, 11.16.2012. Elshina L.A. The electrochemical method for producing ligature aluminum-zirconium alloys, publ. 05/20/2014. Bull. No. 14.
где ik - катодная плотность тока, А/см2;where i k is the cathode current density, A / cm 2 ;
М - отношение массы расплавленной смеси к массе алюминия, г/г;M is the ratio of the mass of the molten mixture to the mass of aluminum, g / g;
ϕZr - содержание циркония в лигатуре Al-Zr, мас. %;ϕ Zr — zirconium content in Al-Zr ligature, wt. %;
ηZr - извлечение циркония из его оксида при получении лигатуры Al-Zr, %.η Zr - extraction of zirconium from its oxide upon receipt of the Al-Zr ligature,%.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130095A RU2658556C1 (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Method for obtaining aluminum-zirconium ligatures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130095A RU2658556C1 (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Method for obtaining aluminum-zirconium ligatures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658556C1 true RU2658556C1 (en) | 2018-06-21 |
Family
ID=62713403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017130095A RU2658556C1 (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Method for obtaining aluminum-zirconium ligatures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658556C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716727C1 (en) * | 2019-08-16 | 2020-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Electrolytic method of producing aluminum ligatures from oxide material |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6139653A (en) * | 1999-08-12 | 2000-10-31 | Kaiser Aluminum & Chemical Corporation | Aluminum-magnesium-scandium alloys with zinc and copper |
| RU2482209C1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-05-20 | Сергей Владимирович Махов | Method for production of aluminium-zirconium ligature (versions) |
| RU2515730C1 (en) * | 2012-11-16 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Chemical-electric method for production of aluminium-zirconium master alloys |
-
2017
- 2017-08-24 RU RU2017130095A patent/RU2658556C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6139653A (en) * | 1999-08-12 | 2000-10-31 | Kaiser Aluminum & Chemical Corporation | Aluminum-magnesium-scandium alloys with zinc and copper |
| RU2482209C1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-05-20 | Сергей Владимирович Махов | Method for production of aluminium-zirconium ligature (versions) |
| RU2515730C1 (en) * | 2012-11-16 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Chemical-electric method for production of aluminium-zirconium master alloys |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Агафонов С.Н. и др. Металлотермическое восстановление циркония из оксидов.Цветные металлы, Металлургия, 2013, N 12, с.66-70. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716727C1 (en) * | 2019-08-16 | 2020-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Electrolytic method of producing aluminum ligatures from oxide material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107532317B (en) | Method for producing an aluminium-scandium alloy and reactor for carrying out said method | |
| JP7361058B2 (en) | Method for producing aluminum-scandium alloy | |
| CN101724769A (en) | Rare earth aluminum alloy, and method and device for preparing same | |
| RU2593246C1 (en) | Method for obtaining aluminium-scandium foundry alloy | |
| Suzdaltsev et al. | Extraction of scandium and zirconium from their oxides during the electrolysis of oxide–fluoride melts | |
| EP3859052A1 (en) | Method for preparing titanium-aluminum alloy | |
| RU2658556C1 (en) | Method for obtaining aluminum-zirconium ligatures | |
| CN109797318B (en) | Preparation of Al3Method for Ti reinforcing aluminum-based material | |
| RU2716727C1 (en) | Electrolytic method of producing aluminum ligatures from oxide material | |
| RU2697127C1 (en) | Method of magnesium-neodymium alloy ligature obtaining | |
| US3098021A (en) | Process for producing ductile vanadium | |
| RU2621207C1 (en) | Method for producing aluminium-based alloy and device for its implementation | |
| CN108018465A (en) | A kind of method that aluminothermic reduction ilmenite prepares Al-Ti-Fe alloys in ice crystal ground mass fused salt | |
| RU2777071C1 (en) | Method for obtaining zirconium by electrolysis of molten salts | |
| RU2515730C1 (en) | Chemical-electric method for production of aluminium-zirconium master alloys | |
| US3769185A (en) | Electrolytic preparation of zirconium and hafnium diborides using a molten, cryolite-base electrolyte | |
| US3951764A (en) | Aluminum-manganese alloy | |
| RU2629418C1 (en) | Method of continuous production of aluminium ligature with 2 wt % of scandium | |
| CN103132108B (en) | Method for preparing heat resistance magnesia-alumina-neodymium alloy through electrolysis in fused salt system | |
| RU2811340C1 (en) | Method of electrolytic production of aluminum alloys with yttrium | |
| US4627898A (en) | Electrolytic production of praseodymium | |
| JPWO2019178537A5 (en) | ||
| RU2782229C1 (en) | Method for production of aluminum-scandium alloy | |
| Shimada et al. | Electrochemical reduction of uranium oxide in molten fluoride mixture | |
| RU2654222C1 (en) | Method for obtaining aluminium-erbium ligature |