Valmistusmenetelmä High Silvey Harvinaisten maametallien metallien
Harvinainen maametalli on yleinen termi 17 metallielementille, mukaan lukien lantanidielementit, skandium ja yttrium jaksollisessa taulukossa. Elementtien välisten samanlaisten ominaisuuksien vuoksi erotus- ja puhdistusprosessi on monimutkainen, eikä yhden harvinaisen maametallituotteen saaminen ole helppoa.
High-puhtaita harvinaisia maametalleja voidaan käyttää magneettimaailmina, optisten funktionaalisten materiaalien, katalyyttisten materiaalien, ruiskuttamiskohteiden jne. Jne. Niitä käytetään laajasti elektroniikassa, viestinnässä, nestemäisissä kristallinäytöissä, uusissa energiaajoneuvoissa, teollisuuslaitteissa, merenkulussa, ilmailu- ja muissa aloissa.
Harvinaisten maametallien soveltamisen jatkuvan syventämisen myötä harvinaisten maametallien puhtauden vaatimukset ovat korkeammat ja korkeammat. Tällä hetkellä korkean puhtaan harvinaisten maametallien tärkeimmät valmistusmenetelmät ovat tyhjiön sulaminen, tyhjiötislaus, kiinteä elektrolyysi, vyöhykkeen sulaminen jne.
(1) tyhjiöjen sulamismenetelmä
Harvinaisten maametallien, joilla on pieni höyrypaine, kuten skandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodyymi, gadolinium, terbiumi ja lutetium, sulaa ja puhdistetaan tyhjiöasteessa, joka on suurempi kuin 1,33 × 10-4 PA ja lämpötila korkeammalla korkeammalla lämpötilassa korkeammalla tasolla korkeammalla kuin metallin sulamispiste 200 ~ 1000 asteessa. Tässä tapauksessa epäpuhtaudet, joilla on korkea höyrynpaine, kuten alkalimetallit, alkaliset maa-metallit, fluoridit ja matalavaleniset oksidit, voidaan tislata, mutta epäpuhtauksien poistovaikutus, jolla on korkeita kiehumispisteitä, kuten tantaali, rauta, vanadiumi ja kromi on huono. Tyhjiöjen sulaminen on tehokasta epäpuhtauksien poistamiseksi, joilla on korkea höyrynpaine (F, CA, MG jne.) Harvinaisimmista maametallien metalleista. Yleensä sähkökaari- tai elektronisäde- tai induktiouunin lämmitysmuutosta käytetään tyhjiöolosuhteissa.
(2) tyhjiötislausmenetelmä
Tyhjiötislaustekniikan ydin on tislaus-sublimation, joka käyttää kunkin elementin höyrynpaineiden eroa harvinaisten maametallien puhdistamiseen tyhjiöolosuhteissa. Tämä menetelmä vaatii suuren höyrynpaineen metallinpuhdistukseen käytännön tislauksen tai sublimaationopeuden saamiseksi, ja se on suoritettava sen oksidien rinnakkaisliikenteen tai sublimaatiolämpötilan alhaisemmassa lämpötilassa. Sitä käytetään pääasiassa raskaiden harvinaisten maametallien puhdistamiseen.
Yttrium, gadolinium, terbium ja lutetium tislataan ja puhdistetaan tyhjiöasteella 1,33 × 10- ⁴ ~ 1,33 × 10- ⁷ PA ja lämpötila 1600 ~ 1725 astetta ja skandium, dysprosumia , holmium, erbium, thulium, samarium, europium ja ytterbium tislataan ja puhdistetaan 1550 ~ 1650 asteessa. Tällaisissa olosuhteissa metalli epäpuhtaudet, joilla on alhainen höyrynpaine, kuten tantaali ja volframi, ja hiiltä, typpeä ja happea sisältäviä yhdisteitä jäävät upokkaaseen. Tätä menetelmää käytetään usein yhdessä tyhjiön sulamisen kanssa.
(3) Kiinteän tilan elektrolyysimenetelmä
Kiinteän tilan elektrolyysimenetelmä, joka tunnetaan myös nimellä solid-state-sähkömuutomenetelmä, viittaa epäpuhtauksien muuttoliikkeeseen harvinaisten maametallien suhteen tasavirran sähkökentän vaikutuksesta, etenkin lähellä metallin sulamispistettä, missä liikkuvuus on korkea. Kunkin epäpuhtauselementin tehokkaan varaus- ja diffuusiokertoimen eroista johtuen myös kunkin elementin muuttoliikkeet ja liikkuvuus ovat myös erilaisia.
Harvinainen maametallitanko johdetaan suorapuheen läpi erittäin korkeassa tyhjiössä tai inertissä ilmakehässä ja ylläpidetään 100-200 asteessa alhaisempi kuin metallin sulamispiste 1-3 viikkoina. Korkean lämpötilan ja tasavirran sähkökentän vaikutuksesta erilaiset epäpuhtauselementit rikastuvat testivaraa pitkin molemmille päille niiden erilaisten tehokkaiden varausten, diffuusiokertoimen ja liikkuvuuden vuoksi. Leikkaa testitangon kaksi päätä, ja keskiosa voidaan puhdistaa sähkömuutolla uudelleen. Laboratoriossa käytetään sähkömuutosta menetelmää lantanumin, ceriumin, praseodymiumin, neodyymin, gadoliiniumin, terbiumin, yttriumin ja lutetiumin puhdistamiseen sekä epäpuhtauksien, kuten hiilen, hapen ja typpien, vaikutukseen.
Kiinteän tilan elektrolyysimenetelmässä käytetyt laitteet ovat suhteellisen yksinkertaisia ja voivat tehokkaasti poistaa interstitiaaliset epäpuhtaudet, joilla on negatiivinen tehokas varaus harvinaisten maametallien, kuten kaasun epäpuhtauksien ja ei-metallisten epäpuhtauksien kanssa. Sillä on myös hyvä poistovaikutus metallivaikutuksiin. Tällä menetelmällä on kuitenkin pitkän puhdistussyklin, alhaisen saannon ja korkean energiankulutuksen haitat.
(4) vyöhykkeen sulamismenetelmä
Harvinaisten maametallien sauvat ovat vyöhykkeitä, jotka on sulanut useita kertoja vyöhykkeen sulatusuunissa erittäin hitaasti (kuten 0. 4 mm/min puhdistettaessa yttrium). Sillä on merkittävä vaikutus metallien epäpuhtauksien, kuten raudan, alumiinin, magnesiumin, kuparin ja nikkelin, poistamiseen, mutta se on tehoton hapen, typen, hiilen ja vedyn kannalta. Lisäksi elektrolyyttisellä jalostamisella ja vyöhykkeen sulamiselektromaatioiden yhdistelmämenetelmällä harvinaisten maametallien puhdistamiseksi on myös tietty vaikutus.
Lisäksi on joitain muita menetelmiä, kuten sulan suolan uuttomenetelmä ja kaaren sulamisen hehkutuskytkentämenetelmä. Sulan suolauuttomenetelmä muuttaa epäpuhtauselementtien suhdetta koskettamalla harvinaisia maametalleja sulaa suolaa korkeassa lämpötilassa, niin että epäpuhtaudet pääsevät sulaan suolaan, saavuttaen siten puhdistuksen tarkoituksen. Kaari sulaa hehkutus uudelleenkiteytysmenetelmä lämmittää näytteen kaariuunissa ja hehkuttaa sen lämpötilassa, joka on hiukan alhaisempi kuin näytteen sulamispiste jyvien kasvattamiseksi ja puhtauden parantamiseksi.
Vuonna 1958 perustettuaan HNRE on suorittanut perusteellisen tutkimuksen ja korkean puhtauden harvinaisen maametallien teollisuusasettelun. HNRE on maailman johtavalla tasolla korkean puhtaan harvinaisten maametallien uuttamis-, puhdistamis- ja soveltamismateriaalien kehittämisessä. Nauti "skandiumin kuninkaan maailmassa" maineesta.