电迁移法提纯稀土金属-基本原理

电迁移法也称电传输法、固态电解法，其原理是基于溶解在固体（或液态）导体中的原子在直流电场的作用下能够有顺序地迁移，特别是在金属熔点附近具有较高的迁移率。将待处理的稀土金属置于两个电极之间，施加直流电，使得杂质向一端迁移，而另一端纯度相应得到提高，实现杂质浓度的再分配。电迁移法对去除稀土金属中的O、C、N、H和部分金属杂质效果明显。一般地说，金属杂质朝阳极方向迁移，间隙杂质O、C、N、H等朝阴极方向迁移。一次提纯结束后，取其中间段再在两端施加电压进行迁移，如此反复直至达到纯度要求为止。由此可见，这种提纯方法所用设备比较简单，不足之处是提纯周期长，产率低，能耗高，目前仅在某些研究领域中制取少量超前纯金属。

溶解在固体或液体中的原子，由于组分梯度、温度梯度以及电场梯度的作用而发生迁移，电迁移过程中金属纯度的变化可用下式表示：

式中co——杂质的初始浓度；

c(x,∞)——在处理时间t趋于∞时，沿棒长距试棒端点x处的杂质的深度；

U——电迁移速率，cm2/（V·s）；

E——电场强度，A/cm2；

D——扩散系数，cm2；

L——试棒长度，cm。

式（6-5）称为电迁移方程，它说明提高电场强度E，延长金属棒长度L，都对提高纯度有利；某元素的电迁移率U和扩散系数D是决定提纯效果的基本参数，二者之比U/D值越大，说明该元素的提纯效果越好。如从表1中碳、氮、氧在金属镥中的U/D值随温度的变化可知，元素不同，其变化规律也不同。

表1不同温度下镥金属中杂质的U/D值

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