[發(fā)明專利]一種熔鹽電解共沉積Mg－Li合金的工藝方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710072558.0
• 申請日: 2007-07-24
• 公開（公告）號: CN101148772A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張密林;韓偉;顏永得
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種鎂合金的生產(chǎn)方法。具體地說是一種鎂鋰合金的生產(chǎn)方法。

(二)背景技術(shù)

Mg-Li合金是迄今最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，被稱為超輕合金，由于Mg-Li合金具有很高的比強(qiáng)度、比剛度和優(yōu)良的抗振性能及抗高能粒子穿透能力，是航天、航空及兵器工業(yè)、核工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)等高技術(shù)領(lǐng)域最理想的結(jié)構(gòu)材料之一。

目前，Mg-Li合金的制取方法主要是摻混法，即以金屬鎂和金屬鋰在熔融狀態(tài)下按一定比例對摻而成。而純鎂和純鋰一般是通過熔鹽電解法制備的。這種對摻法生產(chǎn)Mg-Li合金，不僅增加了金屬二次重熔的熱耗，還增加了金屬的氧化損失，造成金屬的極大浪費(fèi)，增加了合金的生產(chǎn)成本。金屬鎂的生產(chǎn)方法主要有：一、電解法，以菱鎂礦為原料的無水氯化鎂電解法(IG法)，鹵水或者鹽湖水為原料經(jīng)脫水制取無水氯化鎂的電解法和以海水為原料經(jīng)脫水后得低水氯化鎂電解法(DOW法)，采用電解法占世界鎂生產(chǎn)量的75％以上。二、熱還原法，是以MgO和Si或C反應(yīng)生產(chǎn)鎂。該法的勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量只占世界鎂產(chǎn)量的25％以下。

采用摻混法生產(chǎn)鎂鋰合金存在諸多問題，主要體現(xiàn)在：1、制出鎂鋰合金不可避免地會產(chǎn)生偏析；2、在對摻混熔過程中必然要造成鎂、鋰等活潑元素的嚴(yán)重?zé)龘p，導(dǎo)致成分難以控制；3、在對摻混熔時鎂、鋰等與其他合金元素形成化合物的能力差(彌散強(qiáng)化能力差)；4、摻混之前須經(jīng)過單一鎂及鋰的制備以及其他金屬元素的制備過程。所以，采用對摻法生產(chǎn)鎂鋰合金，不僅增加了金屬二次重熔的熱耗，還增加了金屬的氧化損失，造成金屬的極大浪費(fèi)，增加了合金的生產(chǎn)成本。

目前也有一些關(guān)于采用熔鹽電解共沉積的方法來生產(chǎn)合金的報道。但是這種方法一般只適用于析出電位很接近的兩種離子之間的共沉積。例如專利申請?zhí)枮?00610046677.4的專利“一種鎂合金的生產(chǎn)工藝”中，公開的是一種鋁鎂合金的共沉積方法；另外也有關(guān)于采用熔鹽電解共沉積的方法來生產(chǎn)鎂與稀土元素的合金的報道，例如專利申請?zhí)枮?00510017209.X，名稱為“鎂-鑭鐠鈰中間合金的共電沉積制備方法”中記載的技術(shù)方案等。而Mg²⁺、Li⁺離子平衡電位相差近1伏，如此大的電位差，采用普通的熔鹽電解共沉積的方法，會造成析出Mg而不析出Li，即普通的熔鹽電解共沉積生產(chǎn)合金的方法不能直接應(yīng)用于Mg-Li合金的制備。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能耗小、生產(chǎn)成本低、合金成分容易調(diào)整控制的熔鹽電解共沉積Mg-Li合金的工藝方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：以惰性金屬材料為陰極，石墨為陽極，MgCl₂+LiCl+KCl的混合物加入到電解槽中加熱熔化后為電解質(zhì)進(jìn)行電解，電解條件為：LiCl/MgCl₂的質(zhì)量比大于2∶1，即電解質(zhì)中Li⁺/Mg²⁺的摩爾比大于5∶1，溫度在450～800℃范圍內(nèi)，陰極電流密度大于8A/cm²，槽電壓為6～7.5V，整個過程在氬氣保護(hù)下進(jìn)行。

本發(fā)明還可以包括這樣一些特征：

1、所述的惰性金屬陰極材料為Mo或W或Pt或Au或Fe。

2、所述的電解質(zhì)中還可以添加KF、CaF₂、LiF、MgF₂或BaCl₂中一種或一種以上組合而成。

3、所用的電解質(zhì)原料都進(jìn)行干燥處理。

4、LiCl/MgCl₂的質(zhì)量比為2.25∶1-4.5∶1。