[發明專利]可替代水銀的液態合金及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710186902.2
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106967916B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 周泉;吳聰;陳剛;吳碩
• 申請（專利權）人: 齊亞斯（上海）物聯網科技有限公司
• 主分類號: C22C27/00
• 分類號: C22C27/00;C22C1/02
• 代理公司: 上海領洋專利代理事務所(普通合伙) 31292
• 代理人: 劉秋蘭

本發明公開了一種可替代水銀的液態合金，按重量百分比計，其組成為：鎵55～65％、銦16～22％、錫10～15％、鉛2～5％和鉈1～3％。本發明還公開了所述液態合金的制備方法和應用。所述的液態合金具有熔點低、流動性佳、沸點高不易揮發、安全無毒、不易燃、不易爆等優點，而且隨著溫度的變化密度、粘度、熱導率和表面張力等技術指標不發生變化，可作為理想的水銀替代物，可應用于各種儀器、儀表和傳感器中。

技術領域

本發明屬于合金材料技術領域，具體涉及一種可替代水銀的液態合金及其制備方法與應用。

背景技術

目前在各種儀器、儀表和傳感器中，很多使用到水銀。如注塑機和化纖行業中測量熔體壓力的高溫熔體壓力傳感器，基本上都是填充水銀作為傳壓介質。但水銀很容易揮發，用水銀作為傳壓介質時，揮發泄露的水銀有劇毒，對人體危害極大，不僅危害操作人員的身體健康，而且對周圍環境也有極大影響。因此，開發綠色環保的低熔點合金代替水銀作為工作介質迫在眉睫，本領域技術人員也一直致力于水銀替代物的研發。

鎵銦錫合金具有低于室溫的熔化溫度，目前市場上出現了比較多的替代水銀的鎵銦錫合金。但是目前市場上應用的鎵銦錫合金的熔點都在0℃以上，比熱和導熱系數隨著溫度的上升，技術指標都不同，通用性不高。在特殊的儀器中存在一定的局限性，特別是在工作溫度范圍廣和低溫環境下，很多鎵銦錫合金都無法正常使用。

在一些使用水銀作為傳壓介質的工作溫度范圍廣和在低溫環境測量的儀器儀表和傳感器中，水銀替代物必須嚴格滿足下列條件：

1.不能溶于油和水；

2.本身無毒性，對不銹鋼材質無腐蝕性、不易燃、不易爆；

3.比重盡可能大；

4.在常溫甚至低溫下(零下-22.4℃)還為液體狀態，具有可流動性，粘度不能過大，沸點盡可能高；

5.本身的飽和蒸汽壓要小，氣體溶解度越小越好；

6.在-25℃～500℃之間，技術指標中溫度系數越小越好，比重隨溫度的變化不變化；

7.對不銹鋼壁上的粘附要小，即潤濕性需要控制。

同時滿足上述七點(尤其是低熔點)要求是水銀替代物的關鍵，也是開發新的水銀替代物的難點。

發明內容

因此，本發明針對現有技術中鎵銦錫合金熔點高不能替代水銀的技術問題，目的在于提供一種安全環保的熔點低的可替代水銀的液態合金。

本發明的液態合金按重量百分比計，包括：鎵55～65％優選58～65％、銦16～22％、錫10～15％、鉛2～5％優選3～5％和鉈1～3％優選2～3％。

本發明的另一目的在提供一種制備所述的液態合金的方法，其包括步驟：

(A)在惰性氣體保護下，將配方量的鎵、銦、錫、鉛和鉈于坩堝內加熱熔融；

(B)待鎵、銦、錫、鉛和鉈完全熔融后逐漸冷卻，溫度降至20～30℃時再加入覆蓋劑氟碳，配制完成后過濾或水洗便可得低熔點的液態合金。

其中步驟(A)可具體優化為：

在惰性氣體保護下，先將配方量的鉛放入坩堝內加熱至熔化，然后加入配方量的鉈，待熔化均勻后再加入配方量的錫和銦，熔化均勻后加入配方量的鎵繼續加熱，直至鎵、銦、錫、鉛和鉈完全熔融。

所述惰性氣體為氮氣或氬氣。

較佳的，步驟(B)中覆蓋劑氟碳的加入量為鎵、銦、錫、鉛和鉈總質量的1～5％，優選2～3％。所述的覆蓋劑氟碳即為四氟化碳，覆蓋在合金表面作為保護層，可通過過濾去除。

本發明的再一目的在于提供所述的液態合金的應用。