ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение чистого иттрия из "Коррозионные свойства иттрия" Для всех физических и физико-химических характеристик иттрия и его соединений, как указывалось выше, характерен большой разброс численных значений. Основной причиной таких несоответствий, на наш взгляд, является влияние различных примесей на свойства иттрия и его соединений. Поэтому по мере получения более чистого металла все физические и физико-хими-ческне константы иттрия уточняются. [c.36] Получение иттрия, свободного от примесей, расширяет сферу его применения. Так, например, очистка иттрия от кислорода позволила повысить его пластичность, что дало возможность получать иттриевые проволоки, ленты и т. д. Для атомной промышленности особенно важна очистка иттрия от примесей с большим поперечным сечением захвата нейтронов. [c.36] Проблема получения металлического иттрия высокой чистоты осложняется тем, что все его соединения стабильны. [c.36] Среди примесей, присутствующих в иттрии, можно встретить металлы (Ы, Mg, Са, Т1, Ре, N1, Си, 2г, Мо, Та, Ш и др.), примеси внедрения (И, С, Ы, О) и галогениды. Часть из ннх (Ы, Mg, Са, Р и др.) связана с процессами восстановления и легко удаляется до десятых и сотых долей процента при плавке в вакууме [75, 76]. Другая часть примесей (Т1, 2г, Мо, Та, и др.) появляется в иттрии в результате взаимодействия со стенками контейнеров при получении, переплавке и дистилляции иттрия. Из-за агрессивности иттрия по отношению к кислородсодержащим керамическим огнеупорам контейнеры, как правило, изготовляются из тугоплавких металлов. Содержание этих примесей (за исключением Т1, Ре, N1) может быть снижено до десятых и сотых долей процента при различных способах очистки. Такие примеси, как Ре, N1, Си и др., связаны с чистотой исходных материалов. [c.36] Основными методами получения чистого иттрия являются металлотермическое восстановление с последующей переплавкой в вакууме, зонная очистка, дистилляция в вакууме и электролиз в твердом состоянии. [c.37] Ижванов и Н. П. Вершинин [77] и Даан [78] описывают в своих работах получение чистого иттрия путем восстановления его фторида кальцием в танталовых тиглях в атмосфере аргона. После окончания реакции и удаления шлака иттрий переплавлялся в вакууме. После переплавки металл содержал Кс1 0,1 ас1 0,1 ТЬ = 0,39 0у = 0,26 Но = 0,08 Рг = 0,08 Са = = 0,035 Ре = 0,05 Си = 0,05 и Та = 0,07+0,13 вес.% по результатам работы [77] и С = 0,0075 N = 0,005 0 = = 0,03+0,10 Р = 0,05 Са=0,01 Та = 0,4 н 0,1—0,2 вес.% всех редкоземельных элементов по данным работы [78]. [c.37] При электроннолучевой плавке в вакууме (0,5+ + 1,0)10 мм рт. ст. [57, 60] достигалось заметное уменьшение всех металлических примесей, за исключением N1 и 2г. Содержание кремния понижалось незначительно. Концентрация примесей внедрения или совсем не уменьшалась, или понижалась очень незначительно [78, 79]. [c.37] Многочисленные работы по зонному рафинированию иттрия были проведены в США [76, 78]. Содержание азота и кислорода в иттрии даже после шести проходов при зонном рафинировании существенно не изменилось (табл. 13). Можно предположить, что кислород и азот находятся в иттрии в виде химических соединений, коэффициент распределения которых между жидкой и твердой фазами близок к единице. Не изменилась концентрация титана и никеля и очень незначительно уменьшилось содержание циркония. Что касается других примесей (Ре, Сг и Си), то концентрация их несколько уменьшалась (см. табл. 13). [c.37] Мезенцева и др. [80] очищали иттрий путем бестиге,льной зонной плавки в вакууме. В результате зонного проплавления содержание Ре уменьшилось в 27, Си — в 20 и Са — в 10 раз, а содержание О уменьшилось всего в 2,4 раза. Таким путем удалось получить монокристаллы иттрия длиной до 1 сл и диаметром 5 мм. [c.38] Наиболее эффективны способы очистки иттрия — дистилляция в вакууме и электролиз в твердом состоянии. [c.38] В Эймсской лаборатории (США) дистилляция иттрия проводилась в танталовых тиглях в индукционной печи с температурой в зоне нагрева 2000—2200° С и давлении остаточных газов не более 10 мм рт. ст. [76, 78]. Температура конденсата при этом была равна 1300—1400° С. Содержание в дистилляте С, М, О, Н, Р, Та и Са каждого в отдельности не превышало 0,01 вес.%. [c.38] Нри последующей переплавке конденсата в слиток концентрация С, N и О несколько увеличивалась. Так, например, иттрий, полученный кальцие-магниетермиче-ским восстановлением фторида УРз в циркониевом тигле с последующей дистилляцией и двойной дуговой плавкой с расходуемым электродом, содержал, вес.% С = = 0,011 N = 0,019 0 = 0,275 Н = 0,009 Р = 0,075 Ре = = 0,062 В 0,001 и 2г = 0,58 [76, 78]. [c.38] Применяя дистилляционную колонку с градиентом температур, В. Е. Иванов и др. [82] получили конденсат иттрия с содержанием примесей, вес.% А1 = 2,5-10 Мд = 2,0-10-3 Си = 2-10-2 51 = 5-Сг = 2,5-10-3 Ре = = 3-10-2 Ьа = 2,5-10-2 0(3=1-10-1 Ег=1-10-1 ТЬ = = 5-10-2. Анализ на С, N и О авторами не проводился. Однако содержание их, по-видимому, было небольшим, так как прокатка конденсата со степенью обжатия 95— 96% при комнатной температуре не приводила к появлению трещин. Минуя промежуточный отжиг, удалось получить фольгу иттрия толщиной 50—60 мкм. [c.39] Габерманн и Даан [11] получили конденсат, содержавший, вес. % С = 4-10- N = 2,5-10-3 0=1,2-10-2 Н = 4-10-4 Р = 5-10-3 Ре=10-2 51 = 10-3 А1 = 6-10-з Са = 10-3 М = 5-10-4 Си = 5-10- N1 = 9-10-2 Сг = 5- Ю-з 11=1,5-10-2 Та = б-10-з и 2г = 6-10-з. Оценивая степень эффективности удаления примесей из иттрия при дистилляции, авторы пришли к выводу, что в наименьшей степени при дистилляции удаляются Ре, N1 и Т1, что объясняется близкими значениями упругости паров V, Ре, N1 и Т1. Так как кислород присутствует в иттрии в основном в виде соединения УгОз, то удаление его при дистилляции не очень эффективно. [c.39] Как указывается в работах [11, 24], Т1 и Ре могут быть удалены из иттрия путем ( )ильтрации через пористый вольфрамовый фильтр или путем добавления вольфрамового порошка в дистилляционную колонку. [c.39] Многообещающим способом очистки иттрия (особенно в отношении примесей внедрения) является электролиз в твердом состоянии. В работах [75, 83] иттрий очищался от примесей с помощью электролиза при 1230—1370° С. Иттрий нагревался прямым пропусканием постоянного тока в течение 200 ч в атмосфере аргона. Напряжение, подаваемое на электроды, было равно 12,7 в, сила тока — 330 а при 1370° С и соответственно 5,7 в и 700 а при 1230° С. [c.40] Химический анализ и металлографические исследования показали, что кислород и другие примеси (N, Сг, Ре, Мп, N1, В, Т1, Со) интенсивно мигрируют к аноду (табл. 15). Например, содержание кислорода при 1230° С уменьшалось на 80% вблизи катода. Причем при 1370°С, как и следовало ожидать, эффект был больше (табл. 15 и 16). Грубая оценка относительного числа переноса кислорода в иттрии при 1230°С дала величину то= = 3-10 г-атом/Р. Водород перемещался в сторону катода. За счет уменьшения содержания кислорода металл вблизи катода становился пластичным. [c.40] Карлсон и др. [84], изучая электроперенос атомов внедрения в иттрии, определили заряд ионов кислорода, азота, углерода и водорода и вычислили коэффициенты их диффузионной подвижности (табл. 17). В работе [84] очистка иттрия в результате электропереноса уменьшала содержание кислорода в нем от 0,078 до 0,009 вес.%. Существенным недостатком метода очистки иттрия электролизом в твердом состоянии является очень низкая производительность. [c.43] Вернуться к основной статье