專利名稱：一種高純鋁鈧合金的生產方法
技術領域：
一種高純鋁鈧合金的生產方法。涉及一種利用現有三層液鋁精煉電解槽，在電解質中加入氯化鈧或氟化鈧，電解生產高純鋁鈧合金的方法。
背景技術：
鋁鈧合金的生產方法現在多用融配法，是將高純金屬鈧與鋁在氬氣保護下熔融配合，這種方法不易操作、燒損嚴重且純金屬鈧的生產過程復雜，金屬收率低，造價昂貴。另外還有氟化物真空鋁熱還原法，該方法所用氟化鈧是由經反復提純后的氧化鈧與氫氟酸反應制得，流程長且金屬收率低，成本高。現有鋁鈧合金多用工業(yè)原鋁制造，原鋁中所含的硅、鐵、鉀、鈉等雜質含量較高，很難滿足航空航天工業(yè)對合金的成分要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對以上不足而研制的一種用三層液電解法生產高純鋁鈧合金的生產方法，是在基本不改變現有高純鋁電解生產設備和生產工藝的前提下，在三層液電解的電解質中加入氯化鈧或氟化鈧，電解生產高純鋁鈧合金，電解質可以采用氟氯化物，也可以采用純氟化物。該方法可大幅降低鋁鈧合金中的雜質含量，同時降低合金的生產成本，推動鋁鈧合金的大規(guī)模應用。
本發(fā)明的方法是通過以下技術方案實現的。
一種電解生產高純鋁鈧合金的方法，其特征在于將氯化鈧或氟化鈧加入三層液電解的電解質中直接電解生產高純鋁鈧合金，電解質采用氟氯化物或純氟化物，控制電解質的配比為(1)采用氟氯化物電解質的重量百分比組成為氟化鋁AlF320％～30％，氟化鈉NaF10％～15％，氯化鋇BaCl250％～60％，氯化鈉NaCl5％～10％，在電解質中加入占電解質總重量1％～20％的氯化鈧ScCl3進行電解；(2)采用純氟化物電解質的重量百分比組成為氟化鋁AlF330％～50％，氟化鈉NaF15％～30％，氟化鈣CaF215％～20％，氟化鋇BaF215％～40％，在電解質中加入入占電解質總重量1％～20％的氟化鈧ScF3進行電解；其操作控制參數為電解溫度650℃～850℃，電解槽工作電壓4.0v～7.0v，電解質厚度4.0cm～15.0cm；電解過程中加入電解質中的氯化鈧的重量百分比組成為氯化鈧ScCl3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％；電解過程中加入電解質中的氟化鈧的重量百分比組成為氟化鈧ScF3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。
用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為Sc0.1％～2.0％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
本發(fā)明采用在三層液鋁精煉電解槽中直接添加氯化鈧或氟化鈧，使鈧與鋁共同電解析出的方法，直接生產高純鋁鈧合金，可大幅提高鋁鈧合金質量，同時可提高金屬回收率，降低生產成本。
具體實施例方式
一種電解生產鋁鈧合金的方法，其特征在于將氯化鈧或氟化鈧加入三層液電解的電解質中直接電解生產高純鋁鈧合金，電解質可以采用氟氯化物，也可以采用純氟化物。工藝條件為控制電解質的配比為(1)采用氟氯化物電解質氟化鋁AlF320％～30％，氟化鈉NaF10％～15％，氯化鋇(BaCl250％～60％，氯化鈉NaCl5％～10％，在電解質中加入1％～20％的氟化鈧(ScCl3)進行電解。
(2)采用純氟化物電解質氟化鋁AlF330％～50％，氟化鈉NaF15％～30％，氟化鈣CaF215％～20％，氟化鋇BaF215％～40％，在電解質中加入1％～20％的氟化鈧ScF3進行電解。
其操作控制參數為電解溫度650℃-850℃，電解槽工作電壓4.0～7.0v，電解質厚度4.0～15.0cm。
電解過程中加入電解質中的氯化鈧或氟化鈧的化學成分要求分別為氯化鈧的化學成分要求氯化鈧ScCl3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％；氟化鈧的化學成分要求氟化鈧ScF3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。
用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc0.1％～2.0％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
實施例1控制電解質的配比為氟化鋁AlF325％，氟化鈉NaF13％，氯化鋇BaCl257％，氯化鈉NaCl5％，在電解質中加入15％的氯化鈧ScCl3。其操作控制參數為電解溫度720℃，電解槽工作電壓4.5v，電解質厚度7.0cm。電解過程中加入電解質中的氯化鈧的化學成分要求氯化鈧ScCl3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc2.0％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
實施例2控制電解質的配比為氟化鋁AlF322％，氟化鈉NaF15％，氯化鋇BaCl255％，氯化鈉NaCl8％，在電解質中加入1％的氯化鈧ScCl3。其操作控制參數為電解溫度700℃，電解槽工作電壓5.0v，電解質厚度6.0cm。電解過程中加入電解質中的氯化鈧的化學成分要求氯化鈧ScCl3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc0.1％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
實施例3控制電解質的配比為氟化鋁AlF327％，氟化鈉NaF15％，氯化鋇BaCl250％，氯化鈉NaCl8％，在電解質中加入10％的氯化鈧ScCl3。其操作控制參數為電解溫度750℃，電解槽工作電壓6.0v，電解質厚度13cm。電解過程中加入電解質中的氯化鈧的化學成分要求氯化鈧ScCl3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc1.0％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
實施例4控制電解質的配比為氟化鋁AlF327％，氟化鈉NaF15％，氯化鋇BaCl252％，氯化鈉NaCl6％，在電解質中加入5％的氯化鈧ScCl3。其操作控制參數為電解溫度800℃，電解槽工作電壓6.0v，電解質厚度13cm。電解過程中加入電解質中的氯化鈧的化學成分要求氯化鈧ScCl3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc0.5％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
實施例5控制電解質的配比為氟化鋁AlF340％，氟化鈉NaF25％，氟化鈣CaF216％，氟化鋇BaF219％，在電解質中加入18％的氯化鈧ScF3。其操作控制參數為電解溫度820℃，電解槽工作電壓6.0v，電解質厚度13cm。電解過程中加入電解質中的氟化鈧的化學成分要求氟化鈧ScF3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc1.5％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
實施例6控制電解質的配比為氟化鋁AlF345％，氟化鈉NaF23％，氟化鈣CaF216％，氟化鋇BaF216％，在電解質中加入1％的氯化鈧ScF3。其操作控制參數為電解溫度800℃，電解槽工作電壓5.0v，電解質厚度15cm。電解過程中加入電解質中的氟化鈧的化學成分要求氟化鈧ScF3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc0.2％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
實施例7控制電解質的配比為氟化鋁AlF335％，氟化鈉NaF26％，氟化鈣CaF215％，氟化鋇BaF224％，在電解質中加入10％的氯化鈧ScF3。其操作控制參數為電解溫度750℃，電解槽工作電壓6.5v，電解質厚度10cm。電解過程中加入電解質中的氟化鈧的化學成分要求氟化鈧ScF3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc1.0％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
實施例8控制電解質的配比為氟化鋁AlF335％，氟化鈉NaF20％，氟化鈣CaF217％，氟化鋇BaF228％，在電解質中加入15％的氯化鈧ScF3。其操作控制參數為電解溫度780℃，電解槽工作電壓6.5v，電解質厚度12cm。電解過程中加入電解質中的氟化鈧的化學成分要求氟化鈧ScF3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。用本發(fā)明的方法生產的高純鋁鈧合金的重量百分比化學組成為鈧Sc1.5％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
權利要求
一種電解生產高純鋁鈧合金的方法，其特征在于將氯化鈧或氟化鈧加入三層液電解的電解質中直接電解生產高純鋁鈧合金，電解質采用氟氯化物或純氟化物，控制電解質的配比為(1)采用氟氯化物電解質的重量百分比組成為氟化鋁AlF320％～30％，氟化鈉NaF10％～15％，氯化鋇BaCl250％～60％，氯化鈉NaCl5％～10％，在電解質中加入占電解質總重量1％～20％的氯化鈧ScCl3進行電解；(2)采用純氟化物電解質的重量百分比組成為氟化鋁AlF330％～50％，氟化鈉NaF15％～30％，氟化鈣CaF215％～20％，氟化鋇BaF215％～40％，在電解質中加入入占電解質總重量1％～20％的氟化鈧ScF3進行電解；其操作控制參數為電解溫度650℃～850℃，電解槽工作電壓4.0v～7.0v，電解質厚度4.0cm～15.0cm；電解過程中加入電解質中的氯化鈧的重量百分比組成為氯化鈧ScCl3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％；電解過程中加入電解質中的氟化鈧的重量百分比組成為氟化鈧ScF3＞98.5％，灼減＜1％，氧化物總和＜0.2％，其他雜質總和＜0.3％。
2.根據權利要求1所述的一種電解生產高純鋁鈧合金的方法，其特征在于生產的鋁鈧合金重量百分比組成為鈧Sc0.1％～2.0％，其余為鋁Al和不可避免的雜質，其中鐵Fe＜0.01％，硅Si＜0.01％，其他雜質總和＜0.02％。
全文摘要
一種高純鋁鈧合金的生產方法。涉及一種利用現有三層液鋁精煉電解槽，在電解質中加入氯化鈧或氟化鈧，電解生產高純鋁鈧合金的方法。其特征在于將氯化鈧或氟化鈧加入三層液電解的電解質中直接電解生產高純鋁鈧合金，電解質采用氟氯化物或純氟化物，其操作控制參數為電解溫度650℃～850℃，電解槽工作電壓4.0V～7.0V，電解質厚度4.0cm～15.0cm；本發(fā)明采用在三層液鋁精煉電解槽中直接添加氯化鈧或氟化鈧，使鈧與鋁共同電解析出的方法，直接生產高純鋁鈧合金，可大幅提高鋁鈧合金質量，同時可提高金屬回收率，降低生產成本。
文檔編號C25C3/00GK1514042SQ0315378
公開日2004年7月21日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權日2003年8月21日
發(fā)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(yè)股份有限公司