常见的有色金属大多为铝、铜、邬、镁四类, 因其具有高强度及高延展性的特点, 常被应用于工业制造之中。作为高活性的稀土元素, 对有色金属的提纯及改善性能有着很大的作用, 使其高度应用于航空航天、电子等领域。
稀土元素具有较大的半径, 因此性质较部分有色金属活泼。将其溶于有色金属中, 能够促进金属内部组织及性能的变化。并填补金属表面的缺陷, 从而使得新旧界面张力减弱, 使得内部晶粒在表面形成氧化活性膜。在高温的作用下, 稀土元素可以改变晶粒的形态, 改变晶粒之间的间距, 有色金属的可应用度较高。
有色金属中包含着其他杂质, 这类杂质的存在会使有色金属无法形成可应用的化合物。稀土元素可以有效净化这些杂质, 例如在铝中进行反应, 改变原有的固溶方式, 使铝的电阻降低。此外, 稀土金属还可降低有色金属中氢的含量。例如, 稀土元素可与氧或硫等元素进行反应, 生成RE2O3、RES等较为稳定的化合物。在高温的作用下还可生成难溶于水的REN。且稀土元素对氢元素的吸附力较大, 能够有效的将其溶解, 从而去除。
稀土在有色金属的存在主要以固溶的方式, 通过固溶与增加阻力, 促进金属内部错位, 从而实现强化, 并使其内部形成包含稀土元素的新相, 分布在晶粒内部。从而对金属实现合金化处理。
将稀土进行混合, 并加入有色金属或合金中, 会使合金内部具有耐腐蚀性及耐高温性的特点。相较于普通的有色金属, 应用性能很高。其晶粒半径约为1.06×10-10m到0.84×10-10m。在工业应用中, 具备着合金的高标准。
本文主要以铝、铜、镁、钨四类有色金属合金为例, 分析稀土元素在其中的化学分析及应用。
将25%的氢氧化钾溶液作为稀土元素与有色金属分析的基本介质, 利用铝合金作电化测试, 将金属铂作为另一辅助性电极进行实验。将纯铝放置于电化学溶液中作为实验对照组。将电极铝合金表面覆盖的反应物利用丙酮进行去除, 从而观察实验结果。可知稀土元素在铝合金中, 降低着铝的活性, 使其不易在溶液中发生反应, 抗腐蚀能力有所提高。而且, 稀土元素有效的抑制了铝合金的放电现象, 使其在氢氧化钾这类的强碱性溶液中保持稳定。通过实验结果可以看出稀土元素的应用对铝合金起到了强化的作用, 提高铝合金的稳定性, 此外, 将稀土元素添加入纯铝中, 亦可协助铝参加化学反应, 从而形成大量的化合物。例如Me AL4等类型的化合物, 此类化合物一经析出, 能够有效提高合金的强度, 使金属合金达到应用的需求, 并被广泛应用于汽车制造、工业产品、航天等方面。
稀土元素主要包含镧系元素及ⅢB族钇元素, 但在铜合金中, 镧系元素被广泛应用。其中对La盐的利用频率较多, 可对铜合金的耐腐蚀性有效提高。因此, 笔者选择硝酸溶液作为反应溶液, 利用点滴的方法研究稀土元素在铜合金中的反应。首先, 对硝酸溶液进行提纯, 保持试验温度在恒温的撞他下, 获取强度转化膜, 利用SEM手段, 分析转化膜的元素、性能。转化膜通常体现为铜离子与镧系元素的共同化合物, 且其耐腐蚀性能较强, 能够有效保护铜合金的内部构造。根据调查发现, 稀土铜合金通常被应用于大电流的开关以及电线, 不仅因其耐腐蚀性能, 也因其具有高导电性能。将0.45mg的含有0.011%左右镧系元素与含有0.12%磷的铜合金进行加工, 可将导电率提高至95%。
将镁合金与稀土元素中的La元素进行合成, 利用Hdo4溶液作为点解溶液, 保持反应PH值在2.0左右, 并利用二甲酚橙作为实验指示剂, 将合成镁合金进行对照, 发现当稀土元素保障在0.5%的含量时, 镁合金的稳定性较强, 且具有强度高、延展性高的特点。因此, 稀土镁合金通常被应用于汽车零件、航天等行业中, 保障所生产的零件稳定性高, 不易在高温、高氧的环境下发生反应。
众所周知钨合金具有耐高温、稳定性等特点, 因此被广泛应用于航天、冶金、工业等行业。但稀土钨合金更使其具备高强度、高延展性等特点。究其原因, 与稀土元素将钨元素内部晶粒进行细化有着很大的关系。首先, 稀土将钨合金的结合力进行提高, 利用钨合金的电触头因素, 并将其进行改性, 从而添加0.01%的镧系元素, 分散钨合金的晶体, 使金属元素深入至钨合金的内部, 晶粒得到细化, 耐压性与耐腐蚀性得以提高。而且经过实验结果分析, 对稀土元素的不同添加方法与含量, 对钨合金的左右也略有不同。需要根据当代工业的需求进行进一步探索, 最终合成稳定性最合适的钨合金。此外, 部分钨合金中含有镍、铁等金属元素, 化合价大多为3+, 此类钨合金具有高延展性, 但没有顺磁性。因此将稀土元素添加入其中, 对其内部显微结构进行细化与分散, 且因稀土元素具有较高的顺磁性, 可将此类钨合金进行改质, 使得钨合金在原有优良性能的基础上, 具有较高的延展性、强度、耐高温性。从而被普遍应用于现代工业技术中, 为我国工业做出贡献。
稀土元素作为有色金属的有效改性元素, 可提高其或合金的强度, 为此, 本文通过研究稀土元素在有色金属中的化学分析, 使合金因其内部特点, 被广泛应用于各领域之中, 为我国科技制造行业做出贡献。
摘要：稀土元素包括ⅢB族钇及镧系元素, 其化学性质较为相似。因其呈现顺磁性的特点, 所以常被应用一电子、冶金等用途。有色金属的高熔点与高强度可同稀土元素进行反应, 并被其精华境界, 从而对有色金属进行提纯。本文将通过举例说明, 分析稀土元素在有色金属中的化学作用。
关键词：稀土元素,有色金属,化学分析,应用
[1] 陈鹏.有色金属中稀土元素的化学分析及应用[J].中国高新技术企业, 2015 (22) :54-55.
[2] 王峥琳.浅谈有色金属中稀土元素的化学分析[J].2016 (10) :34.
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