Способ получения алюминий-лантановых лигатур

(22) Заявлено 07.0 е к авт. свид-ву 6 (21) 2383425/ С 25 С 3/3 исоелииеиием заявки % Государственный номит СССР П изобретений тнрытнй50479 Бюллетень Ж 14ания описания 1504.79 21. 3571: 669 715 57 088.8) Опубликова ата ойублик 72) Авто изобГольдштейн, С.П.Распопи Л.Сергеев и В.А.Федоров ральскийолитехнич дена Трудового Красного Знаменкий институт им.С.М.Кирова(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИИ-ЛАНТАЯОЛИГАТУР х дкоз ий ЗО получения сплавов ллов с алюминием нтов 1,метода состоят ации непрерывноготом что сплав- сложный процесс тен способ ельных мет ием компон татки этог сти органи а также едшествует фб ка ны элредкоземсплавленНедосв труднопроцессалению пр ЭО Изобретение относится к цветнойметаллургии, в частности к способамполучения сплавов электролизом расплавленных солей; оно может бытьиспользовано при получении алюмин-лантановых лигатур.Алюминий-лантановые лигатуры находят широкое применение в различныхобластях современной техники благодря уникальным физико-механическимсвойствам. При введении в алюминийредкоземельных элементов не толькоповышается механическая прочность,но появляются и другие ценные свойсва, такие как устойчивость противкоррозии и истирания, высокие литейьые качества, свойства, необходимыедля холодной обработки, и т.д. Особый интерес представляет использование алюминия, легированного Р"М,для линий электропередач выокогонапряжения,получения индивидуальны ре емельных металлов,Известен способ получения алюминий-лантановых лигатур, включающийэлектролитическое осаждение лантанаиз расплава хлоридов на жидком алюминиевом катоде при катодной плотности тска, близкой к предельной диффу"зионной со стороны электролита.Процесс электроосаждения осуществляют из эквимолярной смеси хлорндовнатрия и калия, содержащей 10 вес.%хлорнда лантана, при 800 С и катодной рлотности тока 1 А/см . При этомиспользуют индиферентный анод 2,Недостаток известного способа зачается в невысокой эффективностицесса - содержание лантана ватуре не превышает 25 вес.%, аодный выход лантана в сплав 65-75,Цель изобретения состоит в повышении выхода по току и содержания лантана в лигатуре.Цель достигается тем, что вчестве анода используют пересыщен-й раствор лантана в алюминии,ектролитическое осаждение осуществляют при 690-700 С в импульсноморежиме с частотой 0,18-0,22 Гц,скважности 1,10-1,15 и количестве657092 40 электричества не более 0,45-0,50 ь 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 пересы- щенного алюминий-лантаноного сплава 1 О позволяет, по сравнени)о с металлическим лантаном, снизить долю его днухналентных ионов в расплане, которая при контакте электролита с металлическим лантаном достигает 1/3 от об щего числа ионов лентана и услохняет 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 нозгоны солей, существенно улучшает экономические показатели процесса за счет понижения энергетических затрат на подогрев. Указан-. ная температура обусловлена температурами плавления и электролиза, находящимися в пределах 660-680 фС.Применение пульсаций тока обеспечинает ускорение массообмена, очищает зеркало жидкометаллического катода от окисных и пассинирующих пленок, повышает коэффициент ис пользования подложки, способствует равномерному распределению интерметаллида 1.аМ 4 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 - вьключении поляризующего токаПредлагаемые 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 (1,10- 1,15). Кроме того, способ применим только в определенных временных границах максимальной длительности электролиза. Эти границы определя) ются наибольшим удельным количеством электричества, которое можно пропустить через систему до потери жидкотекучести подложки (0,45" 0,50 А ч/г) . Превышение указанной величины приводит к резкому ухудшению параметрон электроосаждения вследствие выделения лантана на твердомкатоде со всеми присущими этому недостатками.П р и м е р, В качестве примерапривецены полученные в лабораторныхусловиях результаты приготовлеияЫ - Ьа лигатур нысокотемпературнымимпульсным электроосаждением лантана из расплава КСС- КаС 1 - 3,3 мас.%(,а на жидкий алюминиевый катод.В табл.1 представлены данные, характеризующие влияние скважности ,частоты (й) и амплитуды импульса(1) на выход по току.Опыты проводят при количествеэлектричества 0,056 й ч/г массы катода ( ) и температуре 700 С натмосФере аргона. Рабочий электролитпомещают н алундовый тигелЫ катодчистый алюминий (М к 0,7 г; Я=г К фк=10 см) . Поляризующую цепь питают отлабораторного пульсатора ЛП; количество электричества контролируюткулометром. Сплавы после опыта отмывают от электролита и анализируютна содержание лантана,Из таблицы видно, что наиболееоптимальному значению выхода по току( ) - 98) соответствуют следующиезначения Факторов: с=1,10-1,15;1=0,18-0,22 Гц; Х = 0,27-0,29 й.Диапазоны значения 1и 1, проводятся с учетом абсолютной ошибки приих определении. Полученная плотностьполяризуюцего тока н импульсе 1==0,245-0,265 к/см 2 соответствуетпредельной диффузионной со стороныэлектролита.Во второй серии опытов устанавливают предельное количество электричества, пропускаемого на 1 г исходноймассы катода, т.е. выявляют максимальную продолжительность электролиза.Критериями служат выход по току лантана в сплав и компактность катодногопродукта. При этом значения Я, 1 и1 А соответствуют оптимальным,полученным по результатам первойсерии. Результаты опытон приведенын табл.2, в которой показана зависимость результатов приготовления алюминий-лантановой лигатуры импульснымзлектролизом с оптимальными значениями с,и 1 А от длительности процесса.Равномерность распределения частиц интерметаллида )аА,4 в насыщенном металлическом растворе подтверждается микрофотографироаанием шлифон.Таким образом, приготовление алюминий-лантановых лигатур высоко- температурным электроосаждением лантана на жидкий алюминий импульсным током с амплитудой импульсов, близкой к предельному диффузионному657092 скваж, 18 про- превыой масТ а б л и ц а 1 Выходпо токур 3 Продолжительность электролиза 7;, мнн Режим электролиза Г,Гц 1 А,ДоС 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 Таблица 2 СодержаниеМасса катода, г-- ,А ч/гОМ Вид королька исходная конечная 98,7 8,76 16,61 29,81 38,40 45,000,7042 0,7718 0,6995 0,8265 Компактный 0,056 0,117 96,2 95,097,88 0,9930 7,6730 О, 6970 4,9985 0,261 0,348 0,456 95,00 Компактный, потерял жидкотекучесть 4,9980 8,3187 Рыхлый с порошком лантана наповерхности 42,00 0,600 6,8000 11,7000 Формула изобретения Составитель В.БадовскийТехред П Бабурка Корректор А.ГриценкоТираж 719 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, )К, Раушская наб., д.4/5 Редактор Н.КорченкоЗаказ 1749/30 филиал ППП Патент, г,ужгород, Ул.Проектная,4 со стороны электролита току, ностью 1,10-),15 и частотой 0 0,22 Гц при общем количестве пускаемого электричества, не шающем 0,45-0,50 А ч/г исходи Способ 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 ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода по току и содержания лантана в лигатуре , в ка честве анода используют пересыщенный раствор лантана в алюминии, электролитическое сы като,ид, по 1 воляет получать алюминиевые с плавы, содержащие до50 мас.Ъ лантана (потеря жилкотекучестн) с кзтолным выходом по току 95-99%,40осаждение осуществляют при 690-700 ОСв импульсном режиме с частотой 0,180,22 Гц, скважности 1,10-1,15 иколичестве электричества не более0,45-0,50 А ч на грамм массы катода.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Сообщения АН Грузинской ССР,т.77, Р 2, с,393-396,2, ИофФе В.М. и др, Получениелигатур АЮ-Се, АС-Ьа, Мд-Се, Мд-Ьа,Мд-Бд методом электролиза,Сб.Редкие металлы и сплавы, М.,Металлургиэдат, 1960,с.181-188.