[发明专利]一种铝钪中间合金及其制备方法

说明书

本发明公开一种铝钪中间合金及其制备方法，涉及高性能铝合金原材料制备领域。本发明所述铝钪中间合金，包含以下组分：铝钪靶材废料和含铝原料。本发明可以充分利用铝钪靶材中加工的废料，减少废料处理过程中繁琐的工艺过程；本发明制备的铝钪中间合金纯度高，铝钪粒子小，生产成本低。

技术领域

本发明涉及高性能铝合金原材料制备领域，尤其是一种铝钪中间合金及其制备方法。

背景技术

随着科技的进步，高铁、电子、信息、远洋、汽车、航空航天新材料等工业领域用铝量日益增加，铝合金的应用也越来越广泛。然而，纯铝的强度和硬度都低，从而限制了其应用范围，因此，需要采用合金化和晶粒细化等方法来提高纯铝及铝合金的强度和硬度。

目前，通常采用铝热还原法制备铝钪中间合金，即采用金属铝(或铝合金)还原钪化合物(包括氯化物、氟化物、氧化物等)以获得钪和铝化合物，钪再与过量的铝形成铝钪中间合金。苏联专利SU873692公开了分三段升温生产铝钪中间合金的方法，该方法以ScF3为原料，采用铝热还原的方法制备铝钪中间合金。中国专利ZL201210155381公开了一种铝钪中间合金的制备方法，将复合还原剂铝锶合金放置于坩埚底部，然后将原料氧化钪与溶剂冰晶石、氯化钠混合均匀，并覆盖于铝锶合金上部，然后加热坩埚使其温度达到800-1100℃，进行还原反应30- 120min，生产铝钪合金液，最后将铝钪合金液入模浇铸，以制成铝钪合金锭。中国专利 ZL200610054097.X公开了一种铝钪中间合金的制备方法，包括以下步骤：将氧化钪经盐酸溶解后加入氯化钠、氯化钾、氯化铵等氯盐，通过真空和中温脱水制成无水氯化钪熔盐，然后才有铝镁热还原法对工业铝、镁和氯化钪熔盐进行冶炼，制得含钪2％的铝镁钪中间合金。中国ZL201410850893.9提供了一种铝钪中间合金的制备方法，铝钪中间合金及铝钪合金，将含钪化合物与含铝原料加入到第一反应器中进行热还原反应，以形成液态铝钪中间合金，含铝原料包含铝和/或铝合金；将液态铝钪中间合金加入到盛有熔盐的第二反应器中进行萃渣处理，且熔盐的密度小于液态铝钪中间合金的密度；以及对萃渣处理后获得的液态铝钪中间合金进行冷却凝固以形成铝钪中间合金铸锭。

高钪（Sc）含量的ScAlN薄膜表现出更强的压电性，已被广泛应用于MEMS传感器、驱动器、麦克风和能量采集器、BAW滤波器中，以实现其更大的工作带宽。随着钪含量的增加，ScAlN薄膜的压电性随之增强，直到钪含量达到43at%，在制备高钪（Sc含量大于10wt%）的铝钪靶材过程中会产生大量的铝钪合金废料，特别是车削料或者一些边角碎料，针对这部分废料一般是直接进行中分离回收氧化钪或再进行提纯得到金属，CN201010505818.0一种从铝钪合金冶炼废料中分离回收氧化钪的方法，以铝钪合金冶炼废料为原料，经原料粉碎、碱转型、盐酸分解、草酸沉淀、中温煅烧制得高纯氧化钪。

现有的制备铝钪中间合金的方法工序比较复杂，工艺流程长，而且制备的纯度不高，亟需解决。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种纯度高，铝钪粒子小，生产成本低的铝钪中间合金及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种铝钪中间合金，其特征在于，包含以下组分：铝钪靶材废料和含铝原料。铝钪靶材废料目前一般的方法均是回收处理后再进行利用，一般以铝钪合金冶炼废料为原料，经原料粉碎、碱转型、盐酸分解、草酸沉淀、中温煅烧制得高纯氧化钪，工艺繁琐；本发明直接充分利用了铝钪靶材中加工的废料，减少废料处理过程中繁琐的工艺过程，提供了一种新的铝钪靶材中加工的废料的利用方式，并且提供了一种新的铝钪中间合金的制备方法。

优选地，所述铝钪靶材废料和含铝原料的重量比为：铝钪靶材废料：含铝原料=2:51-3.33:1。本申请发明人经过大量创造性试验研究发现，铝钪靶材废料和含铝原料的重量比对制备的铝钪中间合金影响较大，在上述重量比范围内，得到的铝钪中间合金纯度高，铝钪粒子小。

优选地，所述铝钪靶材废料形状为粉体和/或碎片，纯度大于3N。