李婷婷（中礦（天津）巖礦檢測(cè)有限公司，天津 300270）

分析稀土元素在有色金屬中的化學(xué)分析及應(yīng)用

李婷婷（中礦（天津）巖礦檢測(cè)有限公司，天津 300270）

稀土元素包括ⅢB族釔及鑭系元素，其化學(xué)性質(zhì)較為相似。因其呈現(xiàn)順磁性的特點(diǎn)，所以常被應(yīng)用一電子、冶金等用途。有色金屬的高熔點(diǎn)與高強(qiáng)度可同稀土元素進(jìn)行反應(yīng)，并被其精華境界，從而對(duì)有色金屬進(jìn)行提純。本文將通過舉例說明，分析稀土元素在有色金屬中的化學(xué)作用。

稀土元素；有色金屬；化學(xué)分析；應(yīng)用

常見的有色金屬大多為鋁、銅、鄔、鎂四類，因其具有高強(qiáng)度及高延展性的特點(diǎn)，常被應(yīng)用于工業(yè)制造之中。作為高活性的稀土元素，對(duì)有色金屬的提純及改善性能有著很大的作用，使其高度應(yīng)用于航空航天、電子等領(lǐng)域。

1 稀土元素在有色金屬中的作用

1.1 變質(zhì)處理

稀土元素具有較大的半徑，因此性質(zhì)較部分有色金屬活潑。將其溶于有色金屬中，能夠促進(jìn)金屬內(nèi)部組織及性能的變化。并填補(bǔ)金屬表面的缺陷，從而使得新舊界面張力減弱，使得內(nèi)部晶粒在表面形成氧化活性膜。在高溫的作用下，稀土元素可以改變晶粒的形態(tài)，改變晶粒之間的間距，有色金屬的可應(yīng)用度較高。

1.2 凈化處理

有色金屬中包含著其他雜質(zhì)，這類雜質(zhì)的存在會(huì)使有色金屬無法形成可應(yīng)用的化合物。稀土元素可以有效凈化這些雜質(zhì)，例如在鋁中進(jìn)行反應(yīng)，改變?cè)械墓倘芊绞?，使鋁的電阻降低。此外，稀土金屬還可降低有色金屬中氫的含量。例如，稀土元素可與氧或硫等元素進(jìn)行反應(yīng)，生成RE2O3、RES等較為穩(wěn)定的化合物。在高溫的作用下還可生成難溶于水的REN。且稀土元素對(duì)氫元素的吸附力較大，能夠有效的將其溶解，從而去除。

1.3 合金化處理

稀土在有色金屬的存在主要以固溶的方式，通過固溶與增加阻力，促進(jìn)金屬內(nèi)部錯(cuò)位，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，并使其內(nèi)部形成包含稀土元素的新相，分布在晶粒內(nèi)部。從而對(duì)金屬實(shí)現(xiàn)合金化處理。

1.4 提高金屬性能

將稀土進(jìn)行混合，并加入有色金屬或合金中，會(huì)使合金內(nèi)部具有耐腐蝕性及耐高溫性的特點(diǎn)。相較于普通的有色金屬，應(yīng)用性能很高。其晶粒半徑約為1.06×10-10m到0.84×10-10m。在工業(yè)應(yīng)用中，具備著合金的高標(biāo)準(zhǔn)。

2 稀土元素在部分有色金屬中的化學(xué)分析及應(yīng)用

本文主要以鋁、銅、鎂、鎢四類有色金屬合金為例，分析稀土元素在其中的化學(xué)分析及應(yīng)用。

2.1 鋁合金

將25%的氫氧化鉀溶液作為稀土元素與有色金屬分析的基本介質(zhì)，利用鋁合金作電化測(cè)試，將金屬鉑作為另一輔助性電極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將純鋁放置于電化學(xué)溶液中作為實(shí)驗(yàn)對(duì)照組。將電極鋁合金表面覆蓋的反應(yīng)物利用丙酮進(jìn)行去除，從而觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。可知稀土元素在鋁合金中，降低著鋁的活性，使其不易在溶液中發(fā)生反應(yīng)，抗腐蝕能力有所提高。而且，稀土元素有效的抑制了鋁合金的放電現(xiàn)象，使其在氫氧化鉀這類的強(qiáng)堿性溶液中保持穩(wěn)定。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出稀土元素的應(yīng)用對(duì)鋁合金起到了強(qiáng)化的作用，提高鋁合金的穩(wěn)定性，此外，將稀土元素添加入純鋁中，亦可協(xié)助鋁參加化學(xué)反應(yīng)，從而形成大量的化合物。例如MeAL4等類型的化合物，此類化合物一經(jīng)析出，能夠有效提高合金的強(qiáng)度，使金屬合金達(dá)到應(yīng)用的需求，并被廣泛應(yīng)用于汽車制造、工業(yè)產(chǎn)品、航天等方面。

2.2 銅合金

稀土元素主要包含鑭系元素及ⅢB族釔元素，但在銅合金中，鑭系元素被廣泛應(yīng)用。其中對(duì)La鹽的利用頻率較多，可對(duì)銅合金的耐腐蝕性有效提高。因此，筆者選擇硝酸溶液作為反應(yīng)溶液，利用點(diǎn)滴的方法研究稀土元素在銅合金中的反應(yīng)。首先，對(duì)硝酸溶液進(jìn)行提純，保持試驗(yàn)溫度在恒溫的撞他下，獲取強(qiáng)度轉(zhuǎn)化膜，利用SEM手段，分析轉(zhuǎn)化膜的元素、性能。轉(zhuǎn)化膜通常體現(xiàn)為銅離子與鑭系元素的共同化合物，且其耐腐蝕性能較強(qiáng)，能夠有效保護(hù)銅合金的內(nèi)部構(gòu)造。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，稀土銅合金通常被應(yīng)用于大電流的開關(guān)以及電線，不僅因其耐腐蝕性能，也因其具有高導(dǎo)電性能。將0.45mg的含有0.011%左右鑭系元素與含有0.12%磷的銅合金進(jìn)行加工，可將導(dǎo)電率提高至95%。

2.3 鎂合金

將鎂合金與稀土元素中的La元素進(jìn)行合成，利用Hdo4溶液作為點(diǎn)解溶液，保持反應(yīng)PH值在2.0左右，并利用二甲酚橙作為實(shí)驗(yàn)指示劑，將合成鎂合金進(jìn)行對(duì)照，發(fā)現(xiàn)當(dāng)稀土元素保障在0.5%的含量時(shí)，鎂合金的穩(wěn)定性較強(qiáng)，且具有強(qiáng)度高、延展性高的特點(diǎn)。因此，稀土鎂合金通常被應(yīng)用于汽車零件、航天等行業(yè)中，保障所生產(chǎn)的零件穩(wěn)定性高，不易在高溫、高氧的環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)。

2.4 鎢合金

眾所周知鎢合金具有耐高溫、穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于航天、冶金、工業(yè)等行業(yè)。但稀土鎢合金更使其具備高強(qiáng)度、高延展性等特點(diǎn)。究其原因，與稀土元素將鎢元素內(nèi)部晶粒進(jìn)行細(xì)化有著很大的關(guān)系。首先，稀土將鎢合金的結(jié)合力進(jìn)行提高，利用鎢合金的電觸頭因素，并將其進(jìn)行改性，從而添加0.01%的鑭系元素，分散鎢合金的晶體，使金屬元素深入至鎢合金的內(nèi)部，晶粒得到細(xì)化，耐壓性與耐腐蝕性得以提高。而且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，對(duì)稀土元素的不同添加方法與含量，對(duì)鎢合金的左右也略有不同。需要根據(jù)當(dāng)代工業(yè)的需求進(jìn)行進(jìn)一步探索，最終合成穩(wěn)定性最合適的鎢合金。此外，部分鎢合金中含有鎳、鐵等金屬元素，化合價(jià)大多為3+，此類鎢合金具有高延展性，但沒有順磁性。因此將稀土元素添加入其中，對(duì)其內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)化與分散，且因稀土元素具有較高的順磁性，可將此類鎢合金進(jìn)行改質(zhì)，使得鎢合金在原有優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，具有較高的延展性、強(qiáng)度、耐高溫性。從而被普遍應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中，為我國工業(yè)做出貢獻(xiàn)。

3 結(jié)語

稀土元素作為有色金屬的有效改性元素，可提高其或合金的強(qiáng)度，為此，本文通過研究稀土元素在有色金屬中的化學(xué)分析，使合金因其內(nèi)部特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域之中，為我國科技制造行業(yè)做出貢獻(xiàn)。

[1]陳鵬.有色金屬中稀土元素的化學(xué)分析及應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2015(22):54-55.

[2]王崢琳.淺談?dòng)猩饘僦邢⊥猎氐幕瘜W(xué)分析[J].2016 (10):34.