[發明專利]鐠釹鐵合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201611169568.1
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106835205A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 張志宏;陳宇昕;高日增;于兵;趙二雄;苗旭晨;張文燦;楊鵬飛;劉冉
• 申請（專利權）人: 包頭稀土研究院;瑞科稀土冶金及功能材料國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36;C25C7/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C33/06;C22C28/00;C22C1/03
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司11331
• 代理人: 張良

技術領域

本發明涉及一種稀土金屬材料，具體說，涉及一種鐠釹鐵合金及其制備方法。

背景技術

目前，鋼鐵是第一大金屬結構材料，被廣泛應用于建筑、能源、運輸、航空航天等領域。稀土在鋼中的應用及其研究也得到了迅猛發展，稀土加入鋼水中可起脫硫、脫氧、改變夾雜物形態等作用，可提高鋼材的塑性、沖壓性能、耐磨性能以及焊接性能。各種稀土鋼如汽車用稀土鋼板、模具鋼、鋼軌等得到了十分廣泛應用。

在稀土鋼生產過程中稀土的加入方法一直是科研工作這研究的重點，現有加入方法包括喂絲法、包芯線、稀土鐵中間合金等多種形式，目前效果比較明顯的是稀土鐵中間合金加入法。制備稀土鐵中間合金工藝技術主要有以下幾類：

(1)混溶法。

混溶法也稱作對摻法，主要利用電弧爐或中頻感應爐，將稀土金屬和鐵混溶制得合金。該方法為目前普遍采用的方法，其工藝技術簡單，能夠制得多元中間合金或應用合金，但是也存在不足：1)稀土金屬在鐵液中容易局部濃度過高，產生偏析；2)該方法采用的原料為稀土金屬，尤其對中重稀土金屬而言，制備工藝復雜，成本較高；3)熔煉溫度較高，由于以稀土金屬和純鐵為原料，熔煉溫度要求高。

(2)熔鹽電解法。

熔鹽電解法制備稀土鐵中間合金主要是采用鐵自耗陰極法。如中國專利CN1827860公開了一種熔鹽電解生產鏑鐵合金工藝及設備，提出在高溫條件下，熔解在氟化物溶體中的氧化鏑發生電離，在直流電場作用下，鏑離子在鐵陰極表面析出，還原成金屬鏑，鏑與鐵合金化形成鏑鐵合金。這種方法生產成本低、工藝簡單，但是也存在以下缺陷：合金中稀土、鐵配分波動大，難控制，配分誤差高達3％-5％，影響產品一致性。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種鐠釹鐵合金及其制備方法，制備的鐠釹鐵合金成分均勻、偏析小、雜質含量低、稀土收率高、成本低、無污染，應用到稀土鋼中稀土收率高、效果顯著，適合于大規模工業生產。

技術方案如下：

一種鐠釹鐵合金，其特征在于：鐠釹的含量為0～95wt％，余量是鐵以及總量小于0.5wt％的不可避免的雜質，其中氧≤0.01wt％，碳≤0.01wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.005wt％。

一種鐠釹鐵合金的制備方法，包括：

在電解鐠釹鐵中間合金的設備中，在氟化鐠釹和氟化鋰的氟化物熔鹽電解質體系下，以氧化鐠釹為電解原料，通入直流電電解得到鐠釹鐵中間合金；

將鐠釹鐵中間合金和鐵作為的原料，采用熔兌法制備鐠釹鐵合金；鐠釹鐵合金中，鐠釹的含量為0～95wt％，余量是鐵以及總量小于0.5wt％的不可避免的雜質，其中氧≤0.01wt％，碳≤0.01wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.005wt％。

進一步：電解鐠釹鐵中間合金的設備以石墨做電解槽，石墨板作為陽極，鐵棒作為自耗陰極，陰極下方有盛裝合金的接收器。

進一步：鐠釹鐵中間合金熔兌鐠釹鐵合金的設備為中頻感應爐，熔兌過程在真空條件下進行，坩堝采用稀土氧化物坩堝。

進一步：接收器材質選用鐵、稀土氧化物或者氮化硼。

進一步：在真空熔兌過程中還包括金屬鐠釹或鐵。

與現有技術相比，本發明技術效果包括：本發明針對現有技術中存在的問題，開發了熔鹽電解新工藝，制備的鐠釹鐵合金成分均勻、偏析小、雜質含量低、稀土收率高、成本低、無污染，應用到稀土鋼中稀土收率高、效果顯著，適合于大規模工業生產。

1、本發明中，鐠釹鐵合金優點是：

(1)雜質含量低。

本發明提供的鐠釹鐵合金由于采用純氧化鐠釹作為原料，冶煉坩堝為鐵質和稀土氧化物質，引入雜質含量少。

(2)成分均勻，鐠釹含量可控。

本發明所涉及的鐠釹鐵合金與自耗陰極相比，這種鐠釹鐵合金成分更加均勻，鐠釹含量可精確控制。實踐證明，用本發明合金可制備高性能稀土鋼產品。

2、本發明公開的鐠釹鐵合金的制備方法優點是：

(1)采用氧化鐠釹作為電解原料，所以電解過程中僅產生CO、CO₂和極少量的含氟氣體，對環境污染小。

(2)采用純鐵棒作為自耗陰極，電解析出的鐠釹與鐵形成低熔點的鐠釹鐵合金，有利于降低電解溫度。

(3)熔鹽電解獲得的鐠釹鐵中間合金經過真空熔兌后所獲得的鐠釹鐵合金成分控制精確，由于在真空下熔煉，稀土燒損小，收得率高、產品質量高。

3、開發和市場前景廣闊。