稀土元素在有色金属中的化学分析与应用

稀土元素在有色金属中的化学分析与应用

刘长玲 刘群

内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司

  内蒙古 包头 014080

摘要：随着我国工业的崛起，很多工程对有色金属的需求越来越多。目前，有色金属在我国很多重要产业中都有应用，它的显著特点使其应用范围越来越广。稀土元素作为有色金属的重要组成部分，被称为“工业维生素”，可见其对于有色金属有着特殊的作用和意义。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。因此，对有色金属中的稀土元素进行化学分析，进而使有色金属在工业中能够良好的应用前景。

关键词：稀土元素；有色金属；化学分析；应用  

从目前的发展趋势看，我国在不断发掘稀土元素的利用价值，结合资源丰富的优势，深入研究各种富含稀土元素的有色金属，不仅改善了产品性能，同时增加了社会和经济效益。稀土元素具有化学性质，同时也有电子结构特点，划分为两组，分别是轻稀土和重稀土。一般稀土元素不具备放射性，在化学处理的过程中，分离其中微量放射性物质，所以不具备放射特性。不论是国际上，还是国内，都对稀土元素在产品中使用的允许剂量进行严格规范，在安全限制内，不会危害人体，所以稀土元素产品比较安全。

一、有色金属中稀土元素的化学分析

1、分析铝合金稀土元素。对其进行化学分析，可以采用电化学实验的方式。在实验的过程中，铝合金为电极，选择氯化氢作为介质。实验可知，加入稀土元素可以降低合金放电现象，稀土元素使金属铝/铝合金加速，通过这种方式，使铝合金元素分布更加均匀，同时也能强化铝合金的使用性能。不仅如此，对铝合金电分离现象也具有一定的组织作用，在铝合金中添加稀土元素之后，氯离子移动的自由度受限，铝合金耐腐蚀性能随之增强。如果在铝合金中添加稀土元素，对铝元素的极化能力具有限制作用，使铝合金更加稳定可靠，优化该金属的整体性能，使该金属可以在各种行业、领域中应用。

2、分析钨合金稀土元素。钨合金中的稀土元素也具有改善性能的作用，在实验的过程中，钨合金的稳定性、耐高温性较好，所以具有很高的利用率，可以在各个行业中应用。为强化钨合金性能，可以在钨合金中加入稀土元素。稀土元素可以细化晶粒，有助于增强钨合金的延展性，使该合金有更高的强度，能促进其他性能的提升。如果在铜钨合金中添加稀土元素，则耐电腐蚀性能、耐压性能都会有所提升，可以使稀土元素更加稳定。在现代工业发展的过程中，钨合金应用广泛，其在强度、蒸气压、延展性等方面具有较高的应用优势。为了更进一步强化钨合金性能，可以采用稀土改性的方式。通过这种方式，使其成为钨-镍-铁合金。该合金是目前应用最广泛的钨合金，具有很高的弹性，相比于其他金属元素，该合金没有磁性，所以某些特殊条件下具有较高的应用优势。也可以对钨-铜合金电触头材料进行改性，如果单纯和原本的性质结合改变，可以使耐压性增强，但会影响结合力。所以，应该采用稀土元素，强化合金的耐压性，同时也能提升耐电腐蚀性。

3、分析镁合金稀土元素。在镁合金中，采用化学分析的方式对稀土元素的使用进行分析。如果将稀土元素添加在镁合金中，具有去除杂质的作用，通过净化镁合金中的氧、硫等元素，强化镁合金的稳定性，使镁合金更加可靠。如果想要增强镁合金的延展性，可以适当加入稀土元素。从目前的情况看，我国镁合金应用较为广泛，在航天、汽车等产业领域中均有应用。不论在高温，还是在腐蚀条件下，镁合金结构都具有较高的稳定性，可以保障产品性能。例如，在航空发动机中，可以采用Mg-RE-Zr合金，符合205℃条件下要求的强度，同时具有满足需求的抗蠕变性能。

二、有色金属中稀土元素的化学分析及应用

1、铝合金。在铝合金中稀土元素的化学分析中，通过采用电化学测试的方法，利用铝合金作为电极，将 25％的氢氧化钾溶液作为稀土元素化学分析的介质，同时利用金属铂作为另一辅助性电极实验。将纯铝放置在电化学溶液中，并利用丙醇去除掉电极铝合金表面覆盖的反应物，可以发现，稀土元素加入铝合金中后，铝的活性降低，在溶液中不易发生反应，即铝的抗腐蚀能力得到了一定程度的提高。同时稀土元素还对铝合金放电现象起到了一定的抑制作用，使其在强碱笥溶液中具有较好的稳定性。由此实验可以看出，稀土元素的应用，有效的强化了铝合金的性能，提高了铝合金的稳定性，对铝合金的综合性能起到了全面的提升。而且加入稀土元素后，对于铝参加化学反应能够起到协助作用，并由此产生铝化合物，这些化合物从铝合金析出后，有效的提高了铝合金的强度。另外，稀土能够单独对铝合金起到强化和净化的作用。目前铝合金稀土元素的化学分析和应用在许多方面被广泛应用。

2、铜合金。稀土元素主要包含镧系元素及Ⅲ B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，可有效提高铜合金的耐腐蚀性。因此，可以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情况下，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。实验表明，稀土的添加可以提高铜合金的耐腐蚀性。特别是铜合金中对稀土 La 盐的利用比较广泛，所以在大电流和高压条件下，经常会采用稀土铜合金铸造。

3、镁合金。将适量的稀土元素加入到镁合金中，可以起到去除氢、氧、硫、铁及杂物的作用，对溶体具有较好的净化效果，这也增强了镁合金的稳定性，使其具有更高的强度和延展性。因此在当前汽车和航天事业中镁合金都有着广泛的应用，有效的确保了所生产出来的零件的稳定性，同时零件在高温、高氧环境下不易发生反应。

4、钨合金。由于钨合金具有较好的耐高温和稳定性，因此在当前许多行业中得以广泛应用。通过在钨合金中加入的稀土元素，可以进一步提高钨合金的强度和延展性。这主要是由于稀土元素进一步细化了钨元素内部的晶粒。对于钨 - 铜合金电触头材料，钨 - 铜合金具有较高的耐压性和耐电烧蚀性，但结合力较差和局域性能不均匀，针对于这种情况下，可能将适量的稀土元素加入其中，稀土元素能够深入到合金的内部，并对基本晶粒更加分散，起到细化晶粒的作用。而且通过采用不同的添加方式和不同的添加量，对于钨 - 铜合金的改性效果也会存在不同。而且随着当前钨 - 铜合金材料的不断开发，现代工业对于钨 - 铜合金的质量和性能也有了更高的要求，因此通过采用钨 - 铜合金中稀土元素的化学分析和应用，可以进一步提高钨 - 铜合金的稳定性，使其具有更为广阔的应用前景。在当前我国工业生产中，应用最为广泛的一种钨合金中，其内部含有镍、铁等金属元素，这类钨合金具有高强度的抗拉性和弹性，延展性能十分优越，但却没有磁性，因此一些精密仪器工业中应用十分广泛。通过将稀土元素加入到含有镍和铁等金属元素的钨合金中，能够对其内部组织结构进行细化，进一步提高该类合金的强度和拉伸性能。而且加入稀土元素的种类不同，其对于钨合金性能的改变也会存在差异。但通过稀土元素的加入，有效的提高了钨合金的综合性能，这也使钨基复合材料的应用前景更为广阔。

综上所述，根据有色金属化合物与稀土元素的化学反应分析，可以看出稀土元素具有增强有色金属性能，提升其结构稳定性、耐久性、抗腐蚀、抗氧化性能的作用；稀土元素与钨合金、铜合金、铝合金、镁合金的化学结合与应用成效得到了时间的检验，为我国化工事业健康、可持续的发展提供了条件。

参考文献：

[1] 刘晋婷.分析稀土元素在有色金属中的化学分析及应用[J].化工管理,2018(09).

[2] 张卫珏，张文明. 浅谈有色金属中稀土元素的化学分析[J]. 石化技术,2019,23(10).

[3] 刘正耀，杨道均. 浅谈有色金属中稀土元素的化学分析 [J]. 石化技术 .2018(8):44.