[发明专利]一种熔盐电解共沉积Mg－Li合金的工艺方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种镁合金的生产方法。具体地说是一种镁锂合金的生产方法。

(二)背景技术

Mg-Li合金是迄今最轻的金属结构材料，被称为超轻合金，由于Mg-Li合金具有很高的比强度、比刚度和优良的抗振性能及抗高能粒子穿透能力，是航天、航空及兵器工业、核工业和国民经济等高技术领域最理想的结构材料之一。

目前，Mg-Li合金的制取方法主要是掺混法，即以金属镁和金属锂在熔融状态下按一定比例对掺而成。而纯镁和纯锂一般是通过熔盐电解法制备的。这种对掺法生产Mg-Li合金，不仅增加了金属二次重熔的热耗，还增加了金属的氧化损失，造成金属的极大浪费，增加了合金的生产成本。金属镁的生产方法主要有：一、电解法，以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法(IG法)，卤水或者盐湖水为原料经脱水制取无水氯化镁的电解法和以海水为原料经脱水后得低水氯化镁电解法(DOW法)，采用电解法占世界镁生产量的75％以上。二、热还原法，是以MgO和Si或C反应生产镁。该法的劳动强度大，生产效率低，产量只占世界镁产量的25％以下。

采用掺混法生产镁锂合金存在诸多问题，主要体现在：1、制出镁锂合金不可避免地会产生偏析；2、在对掺混熔过程中必然要造成镁、锂等活泼元素的严重烧损，导致成分难以控制；3、在对掺混熔时镁、锂等与其他合金元素形成化合物的能力差(弥散强化能力差)；4、掺混之前须经过单一镁及锂的制备以及其他金属元素的制备过程。所以，采用对掺法生产镁锂合金，不仅增加了金属二次重熔的热耗，还增加了金属的氧化损失，造成金属的极大浪费，增加了合金的生产成本。

目前也有一些关于采用熔盐电解共沉积的方法来生产合金的报道。但是这种方法一般只适用于析出电位很接近的两种离子之间的共沉积。例如专利申请号为200610046677.4的专利“一种镁合金的生产工艺”中，公开的是一种铝镁合金的共沉积方法；另外也有关于采用熔盐电解共沉积的方法来生产镁与稀土元素的合金的报道，例如专利申请号为200510017209.X，名称为“镁-镧镨铈中间合金的共电沉积制备方法”中记载的技术方案等。而Mg²⁺、Li⁺离子平衡电位相差近1伏，如此大的电位差，采用普通的熔盐电解共沉积的方法，会造成析出Mg而不析出Li，即普通的熔盐电解共沉积生产合金的方法不能直接应用于Mg-Li合金的制备。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能耗小、生产成本低、合金成分容易调整控制的熔盐电解共沉积Mg-Li合金的工艺方法。

本发明的目的是这样实现的：以惰性金属材料为阴极，石墨为阳极，MgCl₂+LiCl+KCl的混合物加入到电解槽中加热熔化后为电解质进行电解，电解条件为：LiCl/MgCl₂的质量比大于2∶1，即电解质中Li⁺/Mg²⁺的摩尔比大于5∶1，温度在450～800℃范围内，阴极电流密度大于8A/cm²，槽电压为6～7.5V，整个过程在氩气保护下进行。

本发明还可以包括这样一些特征：

1、所述的惰性金属阴极材料为Mo或W或Pt或Au或Fe。

2、所述的电解质中还可以添加KF、CaF₂、LiF、MgF₂或BaCl₂中一种或一种以上组合而成。

3、所用的电解质原料都进行干燥处理。

4、LiCl/MgCl₂的质量比为2.25∶1-4.5∶1。