Способ получения алюминий-лантановых лигатур

 

Союз Советски к

Социа к

Республик

ОПИСАИИЕ

vsosvrxvvvs <" 657092

К АВТОРС (ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заивлено 070776(21) 2383425/22-02 с присоединением заявки )Й (23) П рн ори тет

r 25 С 3/36

Государственный номитет

СССР яо делам изобретений и отирытий (53) УДК 621.357 ° 1:

:669.715. 57 (088.8) Опубликовано 150479 Бюллетень Ж 14

Дата опубликования описания 150479

{72) Авторы изобретения

С.Л.Гольдштейн, С.П.Распопин, В.Л.Сергеев и В.А.Федоров

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова

{7!) Заявитель (54) CHOCOB ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЙ-JIAHTAHUBbiX

ЛИГАТУР

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения сплавов электролизом расплавленных солей; оно может быть использовано при получении алюминий-лантановых лигатур.

Алюминий-лантановые лигатуры находят широкое применение в различных областях современной техники благодаря уникальным физикс-механическим свойствам. При введении в алюминий редкоземельных элементов не только повышается механическая прочность, но появляются и другие ценные свойства, такие как устойчивость против коррозии и истирания, высокие литейные качества, свойства, необходимые для холодной обработки, и т.д. Особый интерес представляет использование алюминия, легированного P"М, для линий электропередач вы окого напряжения, Известен способ получения сплавов редкоземельных металлов с алюминием И сплавлением компонентов(1).

Недостатки этого метода состоят в трудности организации непрерывного процесса, а также в том,. что сплавлению предшествует сложный процесс ЭО получения индивидуальйых редкоземельных металлов.

Известен способ получения алюминий-лантановых лигатур, включающий электролитическое осаждение лантана из расплава хлоридов на жидком алюминиевом катоде при катодной плотности тска, близкой к предельной диффузионной со стороны электролита.

Процесс электроосаждения осуществляют из эквимолярной смеси хлорндов натрия и калия, содержащей 10 вес.% хлорида лантана, при 800ОС и катодной плотности тока 1 А/см . При этом используют индиферентный анод (2).

Недостаток известного способа заключается в невысокой эффективности процесса — содержание лантана в лигатуре не превышает 25 вес.%, а катодный выход лантана в сплав 65-75%.

Цель изобретения состоит в повышении выхода по току и содержания лантана в лигатуре.

Uåëü достигается тем, что в качестве анода используют пересыщен- ный раствор лантана в алюминии, электролитическое осаждение осуществляют при 690-700 С в импульсном о режиме с частотой О, 18-0, 22 Гц, скважности 1,10-1,15 и количестве

657092

40 электричества не более 0 45-0, .)О я .и на грамм массы катода.

Использование растворимого анода обеспечивает неизменную концентрацию редкоземельного металла в рабочем электролите в ходе процесса, что существенно упрощает обслуживание ванны вследствие устранения операций периодической коррекции состава электролита. Применение в качестве растворимого анода пересыщенного алюминий-лантанового сплава 10 позволяет, по сравнени)о с металлическим лантаном, снизить долю его двухвалентных ионов в расплаве, которая при контакте электролита с металлическим лантаном достигает 1/3 от общего числа ионов лентана и услох<няет технологический контроль.

Температура процесса 690-700 С удовлетворяет технологическим требованиям и в то же время на 100 С ниже, чем в известном способе. Такой температурный режим делает менее жесткими требования к конструкцион ным материалам, уменьшает их коррозию и возгоны солей, существенно улучшает экономические показатели процесса за счет понижения энергетических затрат на подогрев. Указанная температура обусловлена температурами плавления и электролиза, находящимися в пределах 660-680@C °

Применение пульсаций тока обеспечивает ускорение массообмена, очищает зеркало жидкометаллического катода QT окисных и пассивирующих пленок, повышает коэффициент ис- 38 пользования подложки, способствует равномерному распределению интерметаллида LaA84 по объему лигатуры, позволяет получать богатый по осаждаемому мзталлу продукт с содержанием, близким к потере жидкотекучести, увеличивает токовую нагрузку на электропиэной ванне и катодный выход по току. Эффект от применения пульсирующего тока обусловлен возникновением гидродинамических явлений на границе солевой расплав жидкий металл за счет изменения межфазного натяжения при периодическом включении - выключении поляризующего тока °

Предлагаемые приемы эффективно реализуются лишь при определенных режимах пульсаций тока. Так, для описываемой системы необходимо обеспечить узкий диапазон частоты (0,18-0,22 Гц) и скважности (1,101,15). Кроме того, способ применим только в определенных временных границах максимальной длительности электролиза. Эти границы определя- 60 ются наибольшим удельным количеством электричества, которое можно пропустить через систему до потери жидкотекучести подложки (0,450,50 Ь ч/r) . Превышение указанной величины приводит к резкому ухудшению параметров электроосаждения вследствие выделения лантана на твердом катоде со всеми присущими этому недостатками.

Пример. В качестве примера привецены полученные в лабораторных условиях Результаты приготовле..ия

AQ — La лигатур высокотемпературным импульсным электроосаждением лантана из расплава КСС- NaCC — 3,3 мас.% (.а на жидкий алюминиевый катод.

В табл.1 представлены данные, характеризующие влияние скважности (g), частоты (й) и амплитуды импульса (I+) на выход по току.

Опыты проводят при количестве электричества О 056 ь ° ч/г массы катода (- -„- ) и температуре 700 С в атмосФере аргона. Рабочий электролит помещают в алундовый тигель; катод чистый алюминий (М < 0,7 г; S= с к

=1,1 см); анод-пересыщенный лантаналюминиевый сплав (Мо -"20 г; S> =

=10 см ) . Поляризующую цепь питают от лабораторного пульсатора ЛП-2; количество электричества контролируют кулометром. Сплавы после опыта отмывают от электролита и анализируют н содержание лантана.

Из таблицы видно, что наиболее оптимальному значению выхода по току () — 98%) соответствуют следующие значения факторов: о=1,10-1,15;

f=O,18-О,22 Гц; Х = 0,27-0,29 й.

Диапазоны значения q, f u IA проводятся с учетом абсолютной ошибки при их определении„ Полученная плотность поляризуюцего ток- в импульсе

=0,245-0,265 к/см 2 соответствует предельной диффузионной со стороны электролита.

Во второй серии опытов устанавливают предельное количество электричества, пропускаемого на 1 г исходной массы катода, т.е. выявляют максимальную продолжительность электролиза.

Критериями служат выход по току лантана в сплав и компактность катодного продукта. При этом значения Я, f u

I A соответствуют оптимальным, полученным по результатам первой серии. Результаты опытов приведены в табл.2, в которой показана зависимость результатов приготовления алюминий-лантановой лигатуры импульсным злектролизом с оптимальными значениями Я,, и I A от длительности процесса.

Равномерность распределения частиц интерметаллида )аАГ4 в насыщенном металлическом растворе подтверждается микрофотографироаанием шлифов.

Таким образом, приготовление алюминий-лантановых лигатур высокотемпературным электроосаждением лантана на жидкий алюминий импульсным током с амплитудой импульсов, близкой к предельному диффузионному

657092

Т а б л и ц а 1

Выход по тс ку

Г р%

Продолжительность электролиза ;, мнн

Режим электролиза

f Гц 1,,Д t вС

94 0

97,9

95,0

11, 6.

0,25 700

0,28 700

0,31 700

1,20 0,30

1,13 0,20

1,06 0,10

9,8

8,3

Т а б л и ц а 2

Содержание

La в Af

С,С,А, вес.%

Масса катода, r — —,А ч/г

О

Вид королька исходная конечная

98,7

8,76

16,61

29,81

38,40

45,ОО

0,7042 0,7718

0,6995 0,8265

Компактный

0,056

0,117

96,2

95,0

97,88

0,9930

7 6730

О, 6970

4,9985

0,261

0,348

0,456

95,00

Компактный, потерял жидкотеку честь

4,9980 8,3187

Рыхлый с порошком лантана на поверхности

42,00

0,600 6,8000 11,7000

Формула изобретения

Составитель В.Бадовский

Техоед П Бабурка Корректор A.Гриценко

Тираж 719 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д.4/5

Редактор Н.Колченко

Заказ 1749/30

Филиал ППП Патент, r,ужгород, ул.Проектная,4 со стороны электролита току, скважностью 1,10-,15 и частотой 0,180,22 Гц при общем количестве пропускаемого электричества, не превышающем 0,45-0,50 A ч/г исходной масСпособ получения алюминий-лантановых лигатур, включающий электролитическое осаждение лантана из расплава хлоридов на жидком алюминиевом катоде при катодной плотности тока, близкой к предельной диффузионной со стороны электролита, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения выхода по току и содержания лантана в лигатуре,в ка естве анода используют пересыщенный раствор лантана в алюминий, электролитическое сы катод:, по в< няет получать алюминиевыс ..илавы, содержащие до

50 мас.% лантана (потеря жилкотекучестн) с катод ым выходом по току 95-99%.

40 осаждение осуществляют при 690-700ОС в импульсном режиме с частотой 0,18

0,22 Гц, скважности 1,10-1,15 и количестве электричества не более

45 0,45-0,50 А ч на грамм массы катода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сообщения AH Грузинской ССР, т.77, Р 2, с,393-396. 2. Иоффе В.М. и др. Получение лигатур А8-Се, АС-La, Ng-Ce, Mg-La, Ng-Nd методом электролиза.

Сб. Редкие металлы и сплавы, М., Металлургиэдат, 1960,с.181-188.