一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法，具体方法为：将含有碳酸钪的熔盐与铝锭升温至1000～1200℃熔炼，得到铝钪中间合金液，然后经过扒渣、浇铸和冷却得到铝钪中间合金。本发明专利技术利用碳酸钪作为钪原料制备铝钪中间合金，减少碳酸钪到氧化钪或金属钪的加工流程，能够节省生产成本50～75元/kg。同时，钪以碳酸盐形式参与反应，分解温度低，反应更充分。充分。

【技术实现步骤摘要】
一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法


[0001]本专利技术涉及铝合金
，具体涉及一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法。

技术介绍

[0002]近年来，含钪铝合金产品广泛应用于航天、动车组用高强高性能合金、航天器、铝钪合金3D打印粉等领域。苏联在20世纪70年代已经对Sc在变形铝合金中的作用与机制做了大量研究，开发出Al
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Mg
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Sc、Al
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Zn
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Mg
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Sc、Al
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Zn
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Mg
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Cu
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Sc、Al
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Mg
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Li
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Sc和Al
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Cu
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Li
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Sc等5系列近20个含Sc的变形铝合金，主要用于制造航空航天器、舰船、交通运输装备的焊接结构件。美国航空航天局研发出几种含Sc与Zr的Al
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Mg合金用于制造NASA的过氧化氢燃料槽及其他零部件，新的含Sc铝合金屈服强度比过去用的5254
‑
H112铝合金的高，而且对储存H2O2品质没有任何不良影响。欧洲空中客车飞机公司研发出一种牌号为Scalmalloy的新一代Al
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Mg
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Sc合金，有极为优秀的激光熔焊性能，抗拉强度与屈服强度比AlSi10Mg合金的约高70％。这无疑是钪系产品开发研究与扩大应用的强大推动力，并逐渐延伸到民用领域，成为钪的开发与应用新的里程碑。
[0003]目前铝钪中间合金主要以氧化钪或金属钪为钪原料进行制备，二者生产成本相对较高，且所需反应温度较高，熔炼时间较长，能耗大。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中制备铝钪中间合金成本高、能耗大的问题，本专利技术提供了一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法。
[0005]一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法，包括：
[0006]将含有碳酸钪的熔盐与铝锭升温至1000～1200℃熔炼，得到铝钪中间合金液，然后经过扒渣、浇铸和冷却得到铝钪中间合金。
[0007]进一步地，所述含有碳酸钪的熔盐包括：碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石。
[0008]进一步地，所述碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石的质量比10～15：1～2：8～10：5～6：8～10：25～35。
[0009]进一步地，所述碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石的质量比12.5：1.5：9：5.5：9：30。
[0010]进一步地，所述铝锭为铝锭。
[0011]进一步地，所述含有碳酸钪的熔盐与所述铝锭的质量比为57～78:100。
[0012]进一步地，还包括对所述碳酸钪进行预处理，具体为：将碳酸钪在100～150℃烘干，然后球磨。
[0013]进一步地，所述熔炼为：在非真空中频炉中进行，以10～20kW/h匀速升温，达到熔炼温度后搅拌10～30min。
[0014]进一步地，所述浇铸温度为750～800℃。
[0015]进一步地，所述冷却为循环水急冷。
[0016]本专利技术的一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法，利用碳酸钪作为钪原料进行铝钪中间合金制备，减少碳酸钪到氧化钪或金属钪的加工流程，能够节省生产成本50～75元/kg。同时，钪以碳酸盐形式参与反应，分解温度低，反应更充分。
具体实施方式
[0017]本专利技术实施例提供了一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法，具体如下：
[0018]将含有碳酸钪的熔盐与铝锭升温至1000～1200℃熔炼，得到铝钪中间合金液，然后经过扒渣、浇铸和冷却得到铝钪中间合金。
[0019]在该技术方案中，利用碳酸钪作为钪原料进行铝钪中间合金制备，减少碳酸钪到氧化钪或金属钪的加工流程，能够节省生产成本50～75元/kg。同时，钪以碳酸盐形式参与反应，分解温度低，反应更充分。
[0020]进一步地，所述含有碳酸钪的熔盐包括：碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石。所述碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石的质量比10～15：1～2：8～10：5～6：8～10：25～35。优选地，所述碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石的质量比12.5：1.5：9：5.5：9：30。
[0021]在该技术方案中，熔盐成分和配比选择充分考虑降低反应熔点和熔盐黏度，促进反应充分。熔炼反应前，将熔盐碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石，按照质量配比加入混料机混合均匀，然后再将熔盐与铝锭投入熔炼炉进行熔炼。经过大量实验验证，熔盐选择碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石，且质量配比在10～15：1～2：8～10：5～6：8～10：25～35范围，制备的铝钪中间合金含钪2
±
0.2％，当碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石的质量比12.5：1.5：9：5.5：9：30时，铝钪中间合金的含钪最接近2％，达到2％
±
0.1％。
[0022]进一步地，所述含有碳酸钪的熔盐与所铝锭的质量比为57～78:100。优选为，所述含有碳酸钪的熔盐与所述铝锭的质量比为68:100。
[0023]在该技术方案中，含有碳酸钪的熔盐与铝锭在质量比为57～78:100时，制备的铝钪中间合金含钪2
±
0.2％，杂质满足行标《XBT 402
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2016铝钪合金》要求，专利技术人经过大量实验得出，当含有碳酸钪的熔盐与铝锭的质量比为68:100时，制备的铝钪中间合金的钪含量最接近2％。
[0024]进一步地，还包括对所述碳酸钪进行预处理，具体为：将碳酸钪在100～150℃烘干，然后球磨。
[0025]在该技术方案中，烘干去除碳酸钪中的水分，然后球磨20～40min，可以使碳酸钪颗粒变细，球磨后粒径在20目左右，这样在反应时增大了反应物之间的接触面积，提高碳酸钪在熔炼过程中的反应活性，促进反应发生。
[0026]进一步地，所述熔炼为：在非真空中频炉中进行，以10～20kW/h匀速升温，达到熔炼温度后搅拌10～30min。
[0027]在该技术方案中，非真空中频炉设备简单，控制10～20Kw/h的升温速率，便于熔炼反应。如果升温过快，加速熔盐的挥发，如果升温慢，增加熔盐黏度，不利于反应进行。将含
有碳酸钪的熔盐与铝锭先升温到1000～1200℃，此时熔盐和铝锭完全熔融，用石墨棒保温搅拌10～30min使熔炼反应更充分。
[0028]进一步地，所述浇铸温度为750～800℃。
[0029]通过实验发现，浇铸温度在750～800℃时，得到的铝钪中间合金质量较好，成分偏析程度较低。浇铸温度低于750℃，会导致合金液冷凝，成分偏析。
[0030]进一步地，所述冷却为循环水急冷。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法，其特征在于：包括：将含有碳酸钪的熔盐与铝锭升温至1000～1200℃熔炼，得到铝钪中间合金液，然后经过扒渣、浇铸和冷却得到铝钪中间合金。2.如权利要求1所述的利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法，其特征在于：所述含有碳酸钪的熔盐包括：碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石。3.如权利要求2所述的利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法，其特征在于：所述碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石的质量比10～15：1～2：8～10：5～6：8～10：25～35。4.如权利要求3所述的利用碳酸钪制备铝钪中间合金的方法，其特征在于：所述碳酸钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石的质量比12.5：1.5：9：5.5：9：30。5.如权利要求3所述的利用碳酸钪制备铝钪中间合金的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文浩，叶宏明，沈金武，田广涛，
申请(专利权)人：中冶瑞木新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：