本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种可替代水银的液态合金及其制备方法与应用。
背景技术：
目前在各种仪器、仪表和传感器中，很多使用到水银。如注塑机和化纤行业中测量熔体压力的高温熔体压力传感器，基本上都是填充水银作为传压介质。但水银很容易挥发，用水银作为传压介质时，挥发泄露的水银有剧毒，对人体危害极大，不仅危害操作人员的身体健康，而且对周围环境也有极大影响。因此，开发绿色环保的低熔点合金代替水银作为工作介质迫在眉睫，本领域技术人员也一直致力于水银替代物的研发。
镓铟锡合金具有低于室温的熔化温度，目前市场上出现了比较多的替代水银的镓铟锡合金。但是目前市场上应用的镓铟锡合金的熔点都在0℃以上，比热和导热系数随着温度的上升，技术指标都不同，通用性不高。在特殊的仪器中存在一定的局限性，特别是在工作温度范围广和低温环境下，很多镓铟锡合金都无法正常使用。
在一些使用水银作为传压介质的工作温度范围广和在低温环境测量的仪器仪表和传感器中，水银替代物必须严格满足下列条件：
1.不能溶于油和水；
2.本身无毒性，对不锈钢材质无腐蚀性、不易燃、不易爆；
3.比重尽可能大；
4.在常温甚至低温下(零下-22.4℃)还为液体状态，具有可流动性，粘度不能过大，沸点尽可能高；
5.本身的饱和蒸汽压要小，气体溶解度越小越好；
6.在-25℃～500℃之间，技术指标中温度系数越小越好，比重随温度的变化不变化；
7.对不锈钢壁上的粘附要小，即润湿性需要控制。
同时满足上述七点(尤其是低熔点)要求是水银替代物的关键，也是开发新的水银替代物的难点。
技术实现要素：
因此，本发明针对现有技术中镓铟锡合金熔点高不能替代水银的技术问题，目的在于提供一种安全环保的熔点低的可替代水银的液态合金。
本发明的液态合金按重量百分比计，包括：镓55～65％优选58～65％、铟16～22％、锡10～15％、铅2～5％优选3～5％和铊1～3％优选2～3％。
本发明的另一目的在提供一种制备所述的液态合金的方法，其包括步骤：
(a)在惰性气体保护下，将配方量的镓、铟、锡、铅和铊于坩埚内加热熔融；
(b)待镓、铟、锡、铅和铊完全熔融后逐渐冷却，温度降至20～30℃时再加入覆盖剂氟碳，配制完成后过滤或水洗便可得低熔点的液态合金。
其中步骤(a)可具体优化为：
在惰性气体保护下，先将配方量的铅放入坩埚内加热至熔化，然后加入配方量的铊，待熔化均匀后再加入配方量的锡和铟，熔化均匀后加入配方量的镓继续加热，直至镓、铟、锡、铅和铊完全熔融。
所述惰性气体为氮气或氩气。
较佳的，步骤(b)中覆盖剂氟碳的加入量为镓、铟、锡、铅和铊总质量的1～5％，优选2～3％。所述的覆盖剂氟碳即为四氟化碳，覆盖在合金表面作为保护层，可通过过滤去除。
本发明的再一目的在于提供所述的液态合金的应用。
较佳的，所述的应用是指，所述液态合金用于替代水银作传压介质、传热介质、计量介质、密封材料或高温润滑剂。
本发明的积极进步效果在于，本发明的液态合金具有以下优点：
1、熔点可低至-20℃，较佳的可低至-22.4℃；
2、表面张力大，对不锈钢毛细管润湿性差，在较低温度下也能保持较佳的流动性；
3、工作温度范围广，在-20℃～500℃范围内，随着温度的变化，密度、粘度、热导率和表面张力等技术指标不发生变化；
4、沸点高不易挥发、安全无毒、不易燃、不易爆，即使泄露不会造成重金属污染；
综上本发明的液态合金可作为理想的水银替代物，可应用于各种仪器、仪表和传感器中。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1～4液态合金的制备
按照表1的配方，首先配方量的铅放在坩埚内，加热到330℃，然后加入配方量的铊，待熔化均匀后再加入配方量的锡和铟，熔化均匀后最后加入配方量的镓。在制备过程中要不断通入保护气氮气。五种组分完全熔融后，逐渐冷却，待温度降到25℃时，再加入覆盖剂氟碳(四氟化碳)，实施例1～4加入量分别为镓、铟、锡、铅和铊总质量的3％、2％、2％、2％。整个制备过程完成后，产品经过过滤或水洗便可得到干净的无杂质的低熔点的液态合金。
表1实施例1～4液态合金的原料配方重量百分比
测试实施例1～4的液态合金的物理性质，结果如表2所示。由表2可知，本发明的液态合金具有以下优点：1、熔点低至-20℃，尤其是实施例1低至-22.4℃；2、沸点超过1850℃，没有类似水银挥发的问题；3、密度和粘度虽然达不到水银的水平，但是足可以作为工作介质正常应用；4、表面张力较大，润湿性较差，相对于水银流动性更佳。
表2实施例1～4的液态合金的物理性质
以优选的实施例1的液态合金为对象，进一步测试其在500℃时的物理性质，结果如表3所示。由表3可知，在500℃时，实施例1的液态合金的密度、粘度、热导率和表面张力等技术指标与20℃时相差无几，未发生变化。
表3实施例1在不同温度下的物理性质
综上本发明的液态合金具有熔点低、流动性佳、沸点高不易挥发、安全无毒、不易燃、不易爆等优点，而且随着温度的变化密度、粘度、热导率和表面张力等技术指标不发生变化，可作为理想的水银替代物，可应用于各种仪器、仪表和传感器中。