[發(fā)明專利]一種低熔點液態(tài)金屬合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710781724.8
• 申請日: 2017-09-02
• 公開（公告）號: CN107513654B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 師新虎
• 申請（專利權(quán)）人: 劉海明
• 主分類號: C22C28/00
• 分類號: C22C28/00;C22C30/04;C22C1/02
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 陸永強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種低熔點液態(tài)金屬合金及其制備方法，屬于液體金屬材料領(lǐng)域，本發(fā)明的液體金屬具有含銅低熔點的特點，質(zhì)量份組成比為：鎵：20?50份；鉍：5?10份；銦：5?10份；鉈：1?5份；錫：1?5份；銅：0.01?1份，能夠廣泛應(yīng)用在一些低溫環(huán)境的產(chǎn)品制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低熔點金屬合金領(lǐng)域。

背景技術(shù)

液態(tài)金屬是指一種不定型金屬，液態(tài)金屬可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。液態(tài)金屬也是一種不定型、可流動液體的金屬，液態(tài)金屬通常是由一個低熔點金屬如鎵、鉍等組成二元或者多元合金。液態(tài)金屬具有較高的熱導(dǎo)率、流動性，在航空航天、可穿戴服飾、電路器材制造中具有廣泛的應(yīng)用前景，但是現(xiàn)有的液體金屬的最低熔融溫度一般為10℃-20℃之間，在工業(yè)上的一些低溫環(huán)境下無法使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種低熔點液態(tài)金屬合金，質(zhì)量份組成比為：鎵：20-50份；鉍：5-10份；銦：5-10份；鉈：1-5份；錫：1-5份；銅：0.01-1份，在實驗中發(fā)現(xiàn)，采用上述元素件的配比，特別是加入微量的銅元素，可顯著降低合金的熔點，其中，在優(yōu)選情況下，銅原料采用99.9%以上的高純度銅。在本發(fā)明中，微量銅元素的加入是至關(guān)重要的，在其他元素配比相同而無銅的情況下，無銅合金的熔點通常為15℃-20℃左右，而微量銅元素的加入可以使得熔點降低到5℃以后，猜測分散在合金中的銅原子在一定程度上改變了微觀形態(tài)。所述的銅元素通常采用高純度的銅粉，純度一般在99.99%以上。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，加入的銅的比例為0.1-0.5份，作為進(jìn)一步的優(yōu)選為0.1-0.2份，上述的元素通過在真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，其中真空熔煉爐能夠制造惰性氣體的氛圍。

本發(fā)明同時公開了一種低熔點液態(tài)金屬合金的制備方法，在原料的組分配比上，可以采用本發(fā)明公開的液態(tài)金屬合金的配比，其中步驟如下：

步驟一、采用真空熔融的方法制備高純度銅；

步驟二、取鎵和銅以外的組分原料，在真空或者惰性氣體下，加熱至熔融狀態(tài)；

步驟三、取高純度銅粉末，加熱到熔融狀態(tài)，一邊攪拌一邊加入到步驟二后的熔融態(tài)合金中，其中加入熔融銅的時間不少于10分鐘，在加入的時候要進(jìn)行觀察，盡量的降低加入的速率，使得銅能夠充分的溶解在合金熔體中，其中銅液的顏色和熔體的顏色色差較大，可以肉眼觀察，如果溶解較慢，可以降低加入的速率，盡量將加入時間控制在10分鐘以上，如20分鐘。

步驟四、取鎵原料，一種攪拌一邊加入到步驟三后的熔融態(tài)合金中，直至全部溶解；

步驟五、在真空條件下控制上述的液態(tài)合金溫度為200℃-300℃，在惰性氣體氛圍下控制上述的液態(tài)合金溫度為250℃-350℃，攪拌2小時以上，逐步冷卻至室溫，得到液態(tài)金屬合金材料。

作為改進(jìn)，所述的銅原料采用采用99.9%以上的高純度銅粉，作為進(jìn)一步的優(yōu)選采用99.999%以上的高純度銅，當(dāng)所述的純度銅有一定的含氧量的時候，可以采用二次真空熔融的方式進(jìn)行凈化。

所述的惰性氣體為氬氣，真空度的選擇可以影響到加熱溫度，為了降低加熱溫度同時不影響液態(tài)合金的氣壓值為20-80Kpa，

作為改進(jìn)，步驟二、三、四、五真空環(huán)境的真空度為5-10 Kpa。

在具有的冷卻方式上，緩慢冷卻是至關(guān)重要的，在一些較優(yōu)的方案中，發(fā)現(xiàn)冷卻速度優(yōu)選為5℃/min左右，特別是5℃/min具有較好的效果，冷卻速度直接影響著液態(tài)合金的微觀組織形態(tài)。本發(fā)明制備的液態(tài)金屬合金具有較低在熔融溫度，在常壓中，可以接近零度左右，通常情況下為1℃-5℃左右，由于組分和工藝的不同會有一定的差異。

具體實施方式。

具體實施例1：