CaCaCl2熔盐法制备低氧金属钇的研究.pdfVIP

维普资讯 第29卷 第 1期 稀 土 V01．29．No．1 20O8年 2月 C}line3；eRareEarths February2008 Ca—CaC12熔盐法制备低氧金属钇的研究 张常在，李国栋，云月厚，刘永林 (内蒙古大学 理工学院，内蒙古 呼和浩特 010021) 摘 要：主要开展了用Ca—CaCl2熔盐法制备低氧金属钇(Y)的研究。采用Ca—CaCl2熔盐法 ，在高温电阻炉内， 利用溶解于CaCh中的化学活性钙与氧的反应，除去钇中的氧，而熔融的ca 可降低副产品CaO的活度，从而得到 低氧金属钇。通过对不同助熔剂用量、不同材质坩埚、不同脱氧时间、不同脱氧温度进行的研究 ，我们找到了在钇 试样为5g时，用Ca—CaCh熔盐法脱氧的最佳助熔剂用量为40g，较佳脱氧时间为7天，较佳脱氧温度为95O℃，使用 钽坩埚可以使块状的钇脱氧后的最低氧含量达到0．17％(质量分数，下同)，使氧的去除率达到了73％。 关键词：Ca—Ca 熔盐法；脱氧；金属钇 中图分类号：TF111．152；O614．33 文献标识码：A 文章编号：1004．0277(2008)01．0019．04 金属钇由于其特殊的电子结构，在 电子器件中 1 理论基础、实验装置及工艺 【0J 得到大量应用…。钇的纯度、特别是钇中氧含量的 多少是直接影响材料性能的重要因素。氧是钇中最 由于稀土金属内部氧的浓度与外面熔盐中氧的 有害且最难去除的元素，低氧钇的制备成为新材料 浓度不同，因而会改变氧在稀土金属与熔盐之间的 研制过程重要的组成部分，由于金属钇与氧有很强 配分，使这些杂质(氧)从金属进入到助熔剂中从而 的化学亲和力及对氧的高溶解度 J，所 以从钇 中 达到提纯 目的。用Ca—CaC12熔盐法脱氧提纯金属 除去氧是很困难的，因此降低氧含量成为制备低氧 钇时，在高温下(850℃～950℃)，熔融的Ca可以在 金属钇的重要研究课题 。Carlson[5]等人运用固态 电 不锈钢管内形成饱和Ca蒸汽，Ca蒸汽能渗透于熔 输运(SSE)的方法可除去钇中填隙的杂质，得到了较 融的CaC12中，这种活性 Ca和 Y样 品表面的氧进行 低氧含量的钇。虽然SSE是一个最有效的除杂质的 反应 ，反应方程式如下 ： 方法，但是它有许多限制，如要求开始的原材料杂质 O(Y中)+Ca(助熔剂 中)=CaO(助熔剂中) 含量要很低 ，样品要有一定的几何形状及超高真空 Ca和其副产品CaO共存于熔融的CaC12中，随 环境等。Corbettf6]等人通过利用卤氧化物的方法， 着反应的进行，Y样品表面周围CaO逐渐增加，而熔 在 1000K的温度 ，用了 14天时间，使钇中的氧含量 融的CaC12就起到了一个稀释的作用，从而可降低 降低到大约0．034％，虽然这种方法也是有效的，但 CaO的活度 ，以有利于反应的继续进行。 它时间太长，而且对真空条件要求比较高，不利于实 用 Ca—CaC12熔盐法脱氧的实验装置示意图如 现工业化生产。李国云等人用熔盐萃取法 J也能将 图1。工艺如下：首先把钛 (钽)坩埚 (高70ram，直径 钇的氧含量从 0．35％降到0．1％，但该方法所得产 40ram)用稀释后的盐酸浸泡，再和其它所需实验用 品的稀土总量有所下降。1992年，日本科学家用 具依次用 自来水和无水乙醇清洗，并在低于50Y：的 “Ca—CaC12熔盐法”0【J得到氧含量为 20×10～～60 环境下烘干。用 电子天平称