稀土改性制备铜-铝-稀土中间合金熔盐电解方法及合金技术领域本发明涉及熔盐电解制备三元中间合金技术，具体是稀土改性制备铜-铝-稀土中间合金熔盐电解方法及合金。
背景技术：
稀土元素是铜-铝合金的理想改性剂，容易与金属晶界的空穴结合，生成的稀土金属化合物存在晶界处，从而能细化晶粒、提高合金高温性能以及机械性能。目前，制备铜-铝-稀土合金主要的方法有热还原法、混溶法、熔盐电解法。传统混溶法主要特征是将Cu和稀土各元素按照不同重量百分比添加混溶，制备得到不同的铝系合金，此法设备简单、工艺条件要求低，但其所使用的原料为单一金属，成本高，且得合金成分易偏析、易氧化损失、烧损，制备的合金需重熔和二次精炼除杂等一系列问题；热还原法存在设备复杂，制备过程出现不可回收的废渣，影响产物品质同时对环境有影响等问题。进入21世纪以来，制备铜-铝系合金生产朝着低能耗、工艺流程短、经济效益高的方向发展，因此掀起了新工艺和方法的热潮，其中采用熔盐电解制备铝基合金被认为是目前一种很有前途的方法，但熔盐电解方法中也存在着体系选择不合理、电解产物纯度及稀土元素分布不均匀等问题，制备的产物多要进行后续处理。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供能有效简化生产流程，提高铜-铝-稀土中间合金纯度，降低能耗和生产成本的稀土改性制备铜-铝-稀土中间合金熔盐电解方法及合金。本发明的技术方案：一种稀土改性制备铜-铝-稀土中间合金，以不含结晶水的AlF3、NaF、LiF为支持电解质，以不含吸附水的Al2O3、CuO、RE2O3为活性物质，配比要求：Al2O3、CuO、RE2O3混合物占全部电解质质量百分含量为2-4％，其中Al2O3:CuO:RE2O3质量比为9:2:1；其余为AlF3、NaF、LiF混合盐，混合摩尔比为：NaF:AlF3:LiF＝7:4:1，其中RE为La、Ce、Pr、Nd元素中的一种。一种稀土改性制备铜-铝-稀土中间合金的熔盐电解方法，包括以下步骤：(1)配比原材料以不含结晶水的AlF3、NaF、LiF为支持电解质，以不含吸附水的Al2O3、CuO、RE2O3为活性物质，配比要求：Al2O3、CuO、RE2O3混合物占全部电解质质量百分含量为2-4％，其中Al2O3:CuO:RE2O3质量比为9:2:1；其余为AlF3、NaF、LiF混合盐，混合摩尔比为：NaF:AlF3:LiF＝7:4:1，其中RE为La、Ce、Pr、Nd元素中的一种；(2)预电解为充分除去支持电解质中水分与杂质，在温度800℃、槽电压1.3～1.5V的条件下，预电解1.2～1.5h；其中阴极为钨制金属坩埚，阳极为石墨棒；(3)电解将预处理的的活性物质与电解质充分混合，在温度800-850℃、槽电压2.5-2.8V、电流密度0.7-0.9A/cm2条件下进行电解，电解时间5-6h；其中阴极为钨制金属坩埚，阳极为石墨棒；(4)产物收集阴极沉积物经钨坩埚收集，铸锭，去皮，包装。不含结晶水的AlF3、NaF、LiF和不含吸附水的Al2O3、CuO、RE2O3是由含结晶水的AlF3、NaF、LiF和含吸附水的Al2O3、CuO、RE2O3分别在400℃温度的氮气中脱水24h获得。主要外部控制条件及依据：1、电解温度要使既定配比的电解体系充分熔化并达到适当的活度，合适范围为800-850℃。2、槽电压要高于活性物质的分解电压并低于熔盐支持体系的分解电压，合适范围为2.5-2.8V。3、电解时间要使金属的收得率达到90％以上，合适范围为5-6h。本发明原料成本低，工艺流程短、设备简单，没有固、液、气废弃物的排放，不造成二次污染，能够以较低的成本直接从Al2O3、CuO、RE2O3(其中RE＝La、Ce、Pr、Nd)电解制备Cu-Al-RE(RE为La、Ce、Pr、Nd其中之一)中间合金；同时，金属的收得率达到90％以上，合金纯度可达99％以上，经济效率显著提高。具体实施方式实施例1：将氮气中400℃脱水24h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.3V槽电压条件下，预电解1.5h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Nd2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量2％)加入电解槽，在温度800℃、电流密度0.7A/cm2、槽电压2.5V条件下电解6h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Nd中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例2：将氮气中400℃脱水24h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.4V槽电压条件下，预电解1.3h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Nd2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量3％)加入电解槽，在温度825℃、电流密度0.8A/cm2、槽电压2.7V条件下电解5.5h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Nd中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例3：将氮气中400℃脱水12h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.5V槽电压条件下，预电解1.2h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Nd2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量4％)加入电解槽，在温度850℃、电流密度0.9A/cm2、槽电压2.8V条件下电解5h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Nd中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例4：将氮气中400℃脱水24h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.3V槽电压条件下，预电解1.5h；随后，将质量比Al2O3:CuO:La2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量2％)加入电解槽，在温度800℃、电流密度0.7A/cm2、槽电压2.5V条件下电解6h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-La中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例5：将氮气中400℃脱水24h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.4V槽电压条件下，预电解1.3h；随后，将质量比Al2O3:CuO:La2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量3％)加入电解槽，在温度825℃、电流密度0.8A/cm2、槽电压2.7V条件下电解5.5h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-La中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例6：将氮气中400℃脱水12h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.5V槽电压条件下，预电解1.2h；随后，将质量比Al2O3:CuO:La2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量4％)加入电解槽，在温度850℃、电流密度0.9A/cm2、槽电压2.8V条件下电解5h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-La中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例7：将氮气中400℃脱水24h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.3V槽电压条件下，预电解1.5h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Pr2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量2％)加入电解槽，在温度800℃、电流密度0.7A/cm2、槽电压2.5V条件下电解6h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Pr中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例8：将氮气中400℃脱水24h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.4V槽电压条件下，预电解1.3h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Pr2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量3％)加入电解槽，在温度825℃、电流密度0.8A/cm2、槽电压2.7V条件下电解5.5h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Pr中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例9：将氮气中400℃脱水12h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.5V槽电压条件下，预电解1.2h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Pr2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量4％)加入电解槽，在温度850℃、电流密度0.9A/cm2、槽电压2.8V条件下电解5h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Pr中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例10：将氮气中400℃脱水24h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.3V槽电压条件下，预电解1.5h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Ce2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量2％)加入电解槽，在温度800℃、电流密度0.7A/cm2、槽电压2.5V条件下电解6h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Ce中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例11：将氮气中400℃脱水24h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.4V槽电压条件下，预电解1.3h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Ce2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量3％)加入电解槽，在温度825℃、电流密度0.8A/cm2、槽电压2.7V条件下电解5.5h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Ce中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。实施例12：将氮气中400℃脱水12h后的摩尔比NaF:AlF3:LiF＝7:4:1混合盐放入电解槽，加热到800℃熔化，将石墨阳极插入熔盐，在1.5V槽电压条件下，预电解1.2h；随后，将质量比Al2O3:CuO:Ce2O3＝9:2:1的混合氧化物(氮气中400℃脱水24h，总量占电解质总质量4％)加入电解槽，在温度850℃、电流密度0.9A/cm2、槽电压2.8V条件下电解5h，用钨坩埚收集液态合金，铸锭，去皮得到Cu-Al-Ce中间合金，经分析合金纯度可达99％以上。