一种采用混合稀土氧化物生产稀土镁合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用混合稀土氧化物制备稀土镁合金的方法，其采用如下步骤：步骤一、将混合稀土氧化物粉末分散、均匀的加入镁液；步骤二、使混合稀土氧化物与镁液不断接触；步骤三、控制混合稀土氧化物的还原量；步骤四、被还原成单质的稀土元素与熔融的镁液结合得到稀土镁合金；所述步骤一是将微米级的富镧、铈混合稀土氧化物混入镁合金用精炼剂中；所述稀土镁合金是镧、铈稀土含量分别为0.3%至1.0%和0.15%至0.5%的稀土镁合金。本发明专利技术更节约资源、保护环境、提高了材料的利用率，显著地节约了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶炼
，尤其涉及
技术介绍
镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、导电导热性能好、良好的铸造性能、易于加工成型等一系列优点，被誉为“21世纪绿色工程金属”，广泛应用于汽车、电子及航天航空等领域。近年来，随着汽车等工业的发展对更高强度和更轻质镁合金的迫切需求，稀土镁合金的研究成为一大热点。稀土的加入对改善镁合金组织、起燃温度、耐腐蚀性、力学性能具有重要作用。但是当稀土加入量过高时，则会形成稀土的化合物使稀土的强化作用减弱， 当两种以上稀土同时加入时绝对量不大于一种稀土的加入量，对镁合金性能改善更加明显，多元稀土复合强化是镁合金强化的新趋势。现有的制备稀土镁合金的方法，主要采用Mg-稀土中间合金制造稀土镁合金法，该方法往往受到稀土分离技术及分离成本的制约，导致稀土元素价格昂贵，显著地提高了稀土镁合金的生产成本，严重制约了其在工业领域中的应用。例如，公开号为 CN101831569A，名称为“一种采用稀土氧化物生产稀土镁合金的方法”的中国专利就公开了一种采用稀土氧化物生产稀土镁合金法，但是，该专利所公开的方法同样需要从混合稀土原料中分离出单一稀土氧化物原料，也会导致生产成本提升。混合稀土是潜在的多功能原料，且价格远比单一稀土原料低廉，尤其是混合稀土氧化物。因此，为了寻求低成本高附加值、充分有效地利用稀土资源，研究生产工艺便捷、价格低廉的高性能稀土镁合金，使其能够更广泛的应用于工业领域中，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种采用混合稀土氧化物制备稀土镁合金的方法，其采用如下步骤步骤一、将混合稀土氧化物粉末分散、均匀的加入镁液；步骤二、使混合稀土氧化物与镁液不断接触；步骤三、控制混合稀土氧化物的还原量；步骤四、被还原成单质的稀土元素与熔融的镁液结合得到稀土镁合金；所述步骤一是将微米级的富镧、铈混合稀土氧化物混入镁合金用精炼剂中；所述稀土镁合金是镧、铈稀土含量分别为0. 3%至I. 0%和0. 15%至0. 5%的稀土镁合金。优选的技术方案是，所述富镧、铈混合稀土氧化物中镧、铈氧化物的总量大于所述混合稀土氧化物的91%，其余为镧族其他元素氧化物；所述镧氧化物的含量在镧、铈氧化物的总量的45%至52%之间；所述精炼剂中加入的镧、铈混合稀土氧化物质量为原精炼剂的5 wt. %至25 wt. %，添加的精炼剂质量为炉料的2. 5 wt. %，纯镧、铈稀土氧化物为所述精炼剂的 0. 3 wt. % 至 I. 0 wt. %。更近一步优选的技术方 案是，所述步骤一至步骤四，还包括如下步骤步骤I、根据要制备镁合金中镧、铺的含量，选择质量为所述精炼剂的5 wt. %-25 wt. %的富镧、铺混合稀土氧化物的相应比例，将粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含一定比例的富镧、铈混合稀土氧化物精炼剂。步骤2、将上述步骤I所述的含混合稀土氧化物精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到700°C -730°C熔融的金属镁液中；步骤3、每批加入的所述精炼剂将金属镁液面全部覆盖形成2mm左右覆盖层后进行上下翻动形式的搅拌；步骤4、当覆盖的所述精炼剂沉入金属镁液后，再添加所述精炼剂进行搅拌直至将预定质量的精炼剂加完；步骤5、所述精炼剂加完搅拌时间不足30分钟，则添加普通精炼剂搅拌至30分钟；步骤6、取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，用镧或铈稀土中间合金调整成分。所述富镧、铈混合稀土氧化物的相应比例是指，富镧、 铈混合稀土氧化物还原出的单质镧、铈的量不超过要制备的镁合金中镧、铈的含量的任意一种。本专利技术直接采用价格更低廉的混合稀土氧化物来代替镁-稀土中间合金生产稀土镁合金，省略了原来先用混合稀土氧化物分离出稀土氧化物，再由稀土氧化物还原制成金属稀土，用金属稀土和镁制成镁-稀土中间合金，再在镁液中添加镁-稀土中间合金生产稀土镁合金这样的生产工艺过程；与稀土氧化物生产稀土镁合金相比，省略了把自然界以混合氧化物形式自然存在的东西，再把它们分离提纯后使用这一过程。本专利技术与采用镁-稀土中间合金法、单一稀土氧化物法制造出的稀土总含量相同的稀土镁合金进行比较，三者组织相同，性能较采用Mg-稀土中间合金法、纯稀土氧化物法制造出的稀土镁合金高15%左右和10%左右，更节约资源、保护环境、提高了材料的利用率，显著地节约了成本。具体实施例方式本专利技术，主要采用如下的步骤I、将微米级的富镧、铈混合稀土氧化物分散、均匀地加入到镁液中。选择精炼剂为将微米级的富镧、铈混合稀土氧化物带入镁液的载体，利用精炼剂与镁液的润湿性、易分散性使微米级的富镧、铈混合稀土氧化物分散、均匀地加入到镁液中。2、控制微米级的富镧、铈混合稀土氧化物在镁液中的还原量。稀土的还原是在固液界面上进行的，还原反应的速度决定了稀土的还原量，影响还原反应速度的因素有反应物的量，生成物的扩散速度、反应时的温度，试验决定了工业生产条件下经济的还原量，以此优化出影响扩散速度的搅拌方式和时间、加入时镁液的温度及相同条件下微米级的富镧、铈混合稀土氧化物加入量等参数。3、防止还原生成的氧化镁再次污染镁液。将氧化物还原的时间定在镁合金精炼净化时间，不这样把镁合金精炼净化过程和还原过程有机地结合，在精炼剂净化镁液中同时也将还原生成的氧化物一起带走。如果单独加微米级的富镧、铈混合稀土氧化物进行还原， 加入的氧化物会在镁液中聚团，怎么搅拌也不易分散且始终漂浮在表面，氧化物被还原的效果非常差，还原产生的镁氧化物也残留在镁液中，需要特殊净化处理否则大量增加镁液的夹杂物，降低镁合金的质量和性能。下面对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。 实施例I :生产含La、Ce量分别为0. 30%,0. 15%的稀土镁合金。将质量为原精炼剂的8. 5wt. %的混合稀土氧化物粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含混合稀土氧化物精炼剂，将所配置的含混合稀土氧化物精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样进行光谱分析稀土 La、Ce含量为0. 38%、0. 20%。加少量镁合金将稀土 La、Ce含量控制在0. 30%、0.15%后，将镁液浇注成锭。实施例2 生产含La、Ce量分别为0. 3%、0. 5%的稀土镁合金。将质量为原精炼剂的11. 5wt. %的混合稀土氧化物0粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含混合稀土氧化物精炼剂，将所配置的含混合稀土氧化物精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm 左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土 La、Ce含量为0. 32%、0. 46%。加少量镁合金将稀土 La、Ce含量控制在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏，郑堤，王义强，王龙山，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：