[發(fā)明專利]一種鋁鋰中間合金的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910449917.2
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110195174B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲濤;施磊;劉大春;戴永年;楊斌;徐寶強;蔣文龍;鄧勇;田陽;王飛
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種低成本的鋁鋰中間合金的制備方法，該方法包括碳酸鋰真空熱還原制備金屬鋰蒸汽；鋁真空熔化成液態(tài)并在旋槳作用下成鋁液簾；鋁液簾捕捉鋰蒸汽冷卻制備鋁鋰合金；本發(fā)明的制備鋁鋰中間合金的環(huán)境是真空條件，減少了鋁、鋰與空氣中氣體的反應提高合金純度；本發(fā)明方法能耗低，生產(chǎn)效率高，適用于工業(yè)化生產(chǎn)和市場推廣應用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬冶金領(lǐng)域，涉及金屬鋰的制備及鋁鋰合金真空制備的方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，鋰及鋰的化合物的優(yōu)異性能越來越受到人們的關(guān)注，不僅被廣泛用于醫(yī)藥、玻璃、制冷、陶瓷、原子能、冶金工業(yè)及軍事工業(yè)等傳統(tǒng)領(lǐng)域，而且在現(xiàn)代高新技術(shù)領(lǐng)域如鋰基合金、輕質(zhì)合金、核聚變、航空航天、新型高能鋰電池等方面也得到了廣泛的應用。

鋁鋰合金是一種新型的質(zhì)輕、彈性模量高等特點的材料，與常規(guī)的高強度鋁合金相比，可使結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕十分之一到百分之一，剛度提高近五分之一，所以鋁鋰合金用作結(jié)構(gòu)材料具有非常大的應用前景，被公認為是21世紀最有發(fā)展的材料。

公開號為CN106801234A的專利申請，公開了一種鋁鋰中間合金的制備方法，將LiCl與KCl按照質(zhì)量比1:1混合置于電解槽內(nèi)，可承載固體鋁的石墨為電解陽極，鉬為電解陰極，控制電解電流為5000A-7000A，電流密度為2.5A/cm²~3A/cm²，電解溫度為690℃~720℃，形成液態(tài)鋁鋰合金。

公開號為CN104060141A的專利申請，公開了鋰鋁合金的真空合成方法，將鋁和熔化的金屬鋰在真空環(huán)境下按重量比1:24~999混勻，然后于190~250℃熔煉，冷卻，制得鋁鋰合金。

目前，未見到與本發(fā)明相關(guān)的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本的鋁鋰中間合金的真空制備方法，該方法是將碳酸鋰和還原劑混合均勻、壓片后，放入鋰蒸汽反應器中，在真空條件下進行加熱，獲得鋰蒸汽，其中碳酸鋰和還原劑的摩爾比為1:1.5~4.5；將純度不低于99.9％的單質(zhì)金屬鋁或鋁鋰合金置于熔煉爐內(nèi)進行熔化，并開啟旋槳，形成能捕捉鋰蒸汽的鋁液簾；在真空條件下，將鋰蒸汽通入熔煉爐內(nèi)并通過鋁液簾，反應10min～60min，鋰蒸汽在鋁液簾的捕捉下制得鋁鋰中間合金。

所述碳酸鋰和還原劑混合得到的均勻的顆粒物料的平均粒徑為75-90μm，在上述的粒度范圍內(nèi)，碳酸鋰和還原劑的接觸面積較大，由此可以提高反應速率，降低反應成本。

所述還原劑為碳、硅、鋁、鐵、碳化鈣、鋁硅合金或硅鐵合金，純度不低于90％。

所述碳酸鋰純度不低于99％。

在鋰蒸汽反應器中進行兩段升溫加熱，第一段升溫溫度為500℃～850℃，保溫時間為10～150min，此過程中發(fā)生分解反應，碳酸鋰完全分解成為氧化鋰；第二段升溫溫度為900℃～1800℃，保溫時間為10～150min，此過程中發(fā)生還原，最終得到金屬鋰蒸汽。

所述鋁鋰合金是鋁含量大于95%的合金。

所述單質(zhì)金屬鋁純度不低于99.9％的鋁塊、鋁片、鋁皮、鋁絲；

所述步驟（2）中熔化溫度600℃～1000℃，旋槳轉(zhuǎn)速100～200r/min。

所述真空度≤20Pa。

本發(fā)明方法一方面將碳酸鋰和還原劑（如碳、硅、鋁、鐵、碳化鈣、鋁硅合金、硅鐵合金等）混合，在真空條件下還原制備金屬鋰；另一方面將鋁熔化并在旋槳的轉(zhuǎn)動下形成金屬液簾，以此來捕獲鋰蒸汽形成鋁鋰合金。