[发明专利]一种熔盐电解制备耐腐蚀Al-Ni合金的方法

说明书

本发明公开了一种熔盐电解制备耐腐蚀Al‑Ni合金的方法，其在氩气气氛下，以固态金属镍为阴极、石墨棒为阳极、Pt丝为参比电极，采用阴极合金化法在LiCl‑KCl‑AlCl₃熔盐体系中，通过调控熔盐体系的温度和电解时的阴极电位，制备具有不同相结构的Al‑Ni合金。本发明不仅能够解决传统机械搅拌方法制备合金时由于采用金属作为原料而带来温度高、能耗大、合金分布不均匀的弊端，而且可以解决利用室温有机熔盐体系和低温AlCl₃‑NaCl‑KCl熔盐体系（<160℃）制备合金成分结构有限的问题，从而满足制备不同结构及力学性能的耐腐蚀铝镍合金的生产需求。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种采用固态镍阴极熔盐电解制备耐腐蚀Al-Ni合金的方法。

背景技术

在铝合金中添加镍元素不仅可以提高铝合金的力学性能，而且可以显著提高铝合金的耐腐蚀性能、抗氧化性能和高温稳定性，因此在汽车、航空航天和军用装甲等领域具有潜在的应用前景。

传统的机械搅拌制备铝镍合金的方法需要采用金属作为原料，操作温度高，能耗较大，而且制备的合金成分不均匀，目前有一些研究者尝试采用将高能超声分散与机械搅拌相复合的方法用以改善铝镍合金分布的均匀性，然而由于超声探头分散范围有限，只能在一定程度上改善合金的均匀分布。

利用熔盐电解制备合金的方法不需要采用金属作为原料，可以在低于金属熔点的温度下进行，而且制备的合金成分均匀，生产工艺简单且能耗较低。目前利用熔盐电解制备铝镍合金采用的熔盐体系主要是有机熔盐体系和无机NaCl-KCl-AlCl₃熔盐体系。然而由于有机熔盐体系（室温）和无机NaCl-KCl-AlCl₃熔盐体系（&lt;160 ℃）操作温度较低，因此不利于制备多种不同结构的铝镍合金化合物。因此亟待研究开发新的制备多种不同结构铝镍合金化合物的方法。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种熔盐电解制备耐腐蚀Al-Ni合金的方法，其采用固态镍为阴极，选用LiCl-KCl-AlCl₃熔盐体系，通过调控电解温度和沉积电位制备了多种不同结构及力学性能的耐腐蚀铝镍合金化合物，为电解制备耐腐蚀铝镍合金提供了理论依据和科学指导。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种熔盐电解制备耐腐蚀Al-Ni合金的方法，具体为：在氩气气氛下，以固态金属镍为阴极、光谱纯石墨棒为阳极、Pt丝为参比电极，采用阴极合金化法在LiCl-KCl-AlCl₃熔盐体系中，通过调控熔盐体系的温度和电解时的阴极电位（vs. Pt），制备具有不同相结构（AlNi₃、Ni₅Al₃、AlNi、Al₃Ni₂、Al₃Ni）的Al-Ni合金。

具体的，可以是：在摩尔比为58.5 : 41.5的LiCl-KCl熔盐电解质中，加入占三者（即LiCl、KCl 和AlCl₃）摩尔数之和1%的AlCl₃混匀，在控制熔盐体系温度为430―480℃、镍阴极相对于Pt参比电极电位为-1.00 V的条件下，电解反应10―12小时，制备获得结构为AlNi₃相的Al-Ni合金。

具体的，可以是：在摩尔比为58.5 : 41.5的LiCl-KCl熔盐电解质中，加入占三者摩尔数之和1%的AlCl₃混匀，在控制熔盐体系温度为430―480℃、镍阴极相对于Pt参比电极电位为-1.17 V的条件下，电解反应10―12小时，制备获得结构为AlNi₃和Ni₅Al₃相的Al-Ni合金。