熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法

专利名称：熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种合金的制备方法，具体地说是一种镁锂合金的制备方 法，特别是一种熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法。
(二)
背景技术：
Mg-Li合金是超轻结构的金属材料，其密度仅为1.35-1.65 g/cm3,比铝合 金还轻1.5—2. 0倍，与工程塑料的密度较为相近。Mg-Li合金的第二个主要优点 是具有高的延展性和变形性。这是由于锂的加入，使传统镁合金的各向异性的密 排六方体结构(hcp)转变为等方向性的体心立方结构(bcc),提高了合金的室温延
展性和变形性。此外，镁锂合金具有很高的比强度和比刚度；较好的减震性和电 磁屏蔽性。这些优点使Mg-Li合金在航天、航空和武器工业得到了广泛应用。
纯镁具有hcp (cc)结构。Mg-Li合金相图显示当锂含量小于5 wt.。/。时，Mg-Li 合金为hcp (cc)结构；当锂含量超过ll. 5 wt.。/。时，Mg-Li合金为bcc (P)结构； 当锂含量在5-11. 5 wt /。之间时，Mg-Li合金具有双相结构。这种双相合金由于具 有较好的机械性能和抗腐蚀性能，称为应用合金，在工业上颇受欢迎。 然而，传统生产Mg-Li合金主要采用纯镁和纯锂对掺的方法，热还原法也有少量 应用。这些方法存在的主要缺点是先要制备单质金属锂和镁而后混熔，生产工序 多，成分不均匀，而且镁和锂在对掺过程中损失较大造成成本较高。
本发明的申请人提出了采用在镁阴极电沉积锂获得镁锂合金的发明专利(专 利申请号200610010331.9 ),但是该方法还没有达到能够直接控制Mg-Li合金 三种相的组成，甚至能通过共电沉积方法直接制备出a+P相的应用合金的程度。
(三)

发明内容
本发明的目的在于提供一种能直接从KC1-LiCl-MgCl2熔盐中共电沉积制备 ot、 P及ot+P相Mg-Li合金的熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法。 本发明的目的是这样实现的
阴极采用耐腐蚀的惰性阴极，如Mo、 W、 Fe，阳极釆用石墨，Ag/AgCl为参 比电极，电解质为KC卜LiCl-MgCl2熔盐体系，在670'C下进行离子共沉积，通过
3控制原料中MgCl2的浓度和电解参数，通过共电沉积方法制备oc、 P或a+P相应 用镁锂合金。
本发明还可以包括
1、 所述的控制原料中MgCl2的浓度和电解参数，是控制原料中MgCl2的浓度 在8-9 wt.y。范围内和电流密度为6. 2A/cm2,通过共沉积方法制备06+P相的应用 镁锂合金。
2、 所述的控制原料中MgCl2的浓度和电解参数，是控制原料中MgCl2的浓度 小于8 wt.y。和电流密度为6. 2A/cm2,通过共沉积方法制备P相的应用镁锂合金。
3、 所述的控制原料中MgCl2的浓度和电解参数，是控制原料中MgCl2的浓度 在9-10wt.y。范围和电流密度为6.2A/cm2，通过共沉积方法制备a相的应用镁锂 合金。
本发明的原理为电解含有多种金属离子的熔盐时，若各种离子的析出电位 不等，则电解时两种离子不能同时在阴极上析出。若某种离子由于极化作用使其 析出电位变得与它种离子的析出电位相等或相近时，两种离子就能同时在阴极上 析出。
两种离子共沉积要求两种离子的析出电位很接近。而Mg2+、 Li+离子平衡电位 相差近l伏，这个差距太大，会造成析出Mg而不析出Li。然而在电解之初，生 成的是Mg,故Li'在Mg上沉积，随之在Mg-Li上沉积。而Lf在Mg (Mg-Li合金) 上析出时有很大的去极化效应，使Li+析出电位向正移；并且氯化镁与碱金属氯 化物通常能够形成络合物，如钾光卤石和锂光卤石。镁离子形成络合物后，其标 准电极电位E"也要发生变化，这些因素都有利于生成Mg-Li合金。
在本发明中通过控制原料中MgCl2的浓度和电解参数，可以通过熔盐电解共 沉积方法制备三种相组成的镁锂合金。
优点及效果通过本发明方案的实施，不仅能够很好的解决对掺法生产镁锂 合金的过程中存在热耗大，生产流程长，合金成分不均勾的缺点，而且利用此方 法可以解决目前熔盐电解法只能生产制备P相镁锂合金的现状。本发明可以直接 从KC卜LiCl-MgCl2熔盐中共电沉积制备oc+P相应用镁锂合金。此方法直接从原 材料出发， 一步得到应用Mg-U合金，能产生巨大的经济和社会效益。而且通过 控制原料中MgCl2的浓度和电解参数也可以制备出a和P相的镁锂合金。可以满足工业领域对三种相组成镁锂合金的要求。
(四)


附图为实施例二至四以电解共沉积方法制备的Mg-Li合金XRD图谱。其中
a. 以KC1-LiCl-MgCl2 ( 5 wt.W为电解质，6. 2A/cm2电流密度电解2h得到的产 品XRD图谱；
b. 以KC1-LiCl-MgCl2 ( 9 wt.W为电解质，6. 2A/cm2电流密度电解2h得到的产 品XRD图谱；
c. 以KC1-LiCl-MgCl2 ( 10 wt. W为电解质，6. 2A/cm2电流密度电解2h得到的产 品XRD图谱。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细地描述
实施例一以KCl-LiCl-MgCl2熔盐作为电解质，以钼丝为阴极，石墨为阳极， Ag/AgCl为参比电极，温度控制在67(TC,电极间距为4 cm, MgCl2的浓度大于 10wt.y。之间，以6. 2A/cm2电流密度电解2h,所制备的产品为纯的金属镁。
实施例二以KC卜LiCl-MgCl2熔盐作为电解质，以钼丝为阴极，石墨为阳极， Ag/AgCl为参比电极，温度控制在67(TC,电极间距为4cm， MgCl2的浓度为9-10 wt.。/。之间，以6. 2A/cm2电流密度电解2h,所制备的合金为a相的镁锂合金。
实施例三:以KC卜LiCl-MgCl2熔盐作为电解质，以钼丝为阴极，石墨为阳极， Ag/AgCl为参比电极,温度控制在67(TC，电极间距为4cm, MgCl2的浓度为8-9 wt.。/。之间，以6. 2A/cm2电流密度电解2h，所制备的合金为01+P相的应用镁锂合 金。
实施例四以KCl-Lin-MgCl2熔盐作为电解质，以钼丝为阴极，石墨为阳极， Ag/AgCl为参比电极，温度控制在670。C,电极间距为4cm, MgCl2的浓度小于8 wt.%,以6. 2A/cm2电流密度电解2h,所制备的合金为P相的镁锂合金。
权利要求
1、一种熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法，其特征是阴极采用耐腐蚀的惰性阴极，如Mo、W、Fe，阳极采用石墨，Ag/AgCl为参比电极，电解质为KCl-LiCl-MgCl2熔盐体系，在670℃下进行离子共沉积，通过控制原料中MgCl2的浓度和电解参数，通过共电沉积方法制备α、β或α+β相应用镁锂合金。
2、 根据权利要求l所述的熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法，其特 征是所述的控制原料中MgCl2的浓度和电解参数，是控制原料中MgCl2的浓度 在8-9 wt.y。范围内和电流密度为6. 2A/cm2,通过共沉积方法制备00+P相的应用 镁锂合金。
3、 根据权利要求1所述的熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法，其特 征是所述的控制原料中MgCl2的浓度和电解参数，是控制原料中MgCl2的浓度 小于8 wt. %和电流密度为6. 2A/cm2，通过共沉积方法制备P相的应用镁锂合金。
4、 根据权利要求1所述的熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法，其特 征是所述的控制原料中MgCl,的浓度和电解参数，是控制原料中MgCl2的浓度 在9-10 wt.%范围和电流密度为6. 2A/cm2,通过共沉积方法制备a相的应用镁 锂合金。
全文摘要
本发明提供的是一种熔盐电解共沉积制备应用镁锂合金的方法。阴极采用耐腐蚀的惰性阴极，如Mo、W、Fe，阳极采用石墨，Ag/AgCl为参比电极，电解质为KCl-LiCl-MgCl₂熔盐体系，在670℃下进行离子共沉积，通过控制原料中MgCl₂的浓度和电解参数，通过共电沉积方法制备α、β或α+β相应用镁锂合金。本发明的方法直接从原材料出发，一步得到应用Mg-Li合金，能产生巨大的经济和社会效益。而且通过控制原料中MgCl₂的浓度和电解参数也可以制备出α和β相的镁锂合金。可以满足工业领域对三种相组成镁锂合金的要求。
文档编号C25C3/00GK101307472SQ200810063940
公开日2008年11月19日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者张密林, 云 薛, 伟 韩, 颜永得 申请人:哈尔滨工程大学