[发明专利]一种高Li含量锂合金的制备方法

说明书

一种高Li含量锂合金的制备方法，按以下步骤进行：(1)在氩气气氛条件下，将尿素粉末和锂盐粉末混合搅拌得到熔盐电解质；(2)将熔盐电解质置于电解槽内，在氩气气氛条件下，进行恒电位电沉积或恒电流电沉积；(3)恒电位电沉积或恒电流电沉积结束后，将表面沉积有锂合金的阴极板取出，经表面清洗后，再烘干，在阴极板表面制成高Li含量锂合金。本发明工艺流程短，生产温度低，制成的高锂含量锂合金能够直接用于制备不同牌号的锂合金。

技术领域

本发明属于低温电解冶金技术领域，特别涉及一种高Li含量锂合金的制备方法。

背景技术

锂是自然界中最轻的金属，在铝合金中加入金属锂，可以降低合金密度，提高合金的弹性模量、比强度、比刚度、抗腐蚀性等一些列优点，广泛应用于航空航天领域；镁锂合金是金属结构材料中最轻的，具有很高的比强度、比刚度和优良的抗震性能等，是理想的结构材料。

传统生产锂合金的方法主要为铸锭冶金法，是将锂和其他高纯金属按照一定比列在真空条件下进行熔炼，直接浇铸成锭的方法；该方法制备的锂合金回收率低、工艺流程长、成分不均匀、成本高昂、杂质含量受原料限制。

国内外学者开发了熔盐电解制备锂合金的方法，通过电解含锂盐，不需要制备金属锂而直接得到锂合金，但电解温度较高、高温氯气对设备腐蚀严重。

类离子液体是近年来快速发展的一类绿色溶剂，类型新、种类多、可设计、价格低廉、电化学窗口宽、电导率较高、合成简单等诸多优点，在催化、有机合成、溶解、电化学等领域的应用随着人们的认知加深而不断拓展；二十一世纪以来，大量文献报道了低共熔溶剂中电沉积制备金属和合金的应用，金属有铝、铁、铜、银、镓、锰、钼等，合金包括铝、铂、铬、锌、锰、镁等，但由于锂的沉积电位较负，大部分溶剂在金属锂析出之前就遭到了破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种高Li含量锂合金的制备方法，以尿素和锂盐制成溶剂，在低温条件下，采用恒电位或恒电流电沉积，在阴极上制得锂合金，简化工艺降低成本。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、在氩气气氛条件下，将尿素粉末和锂盐粉末混合，在搅拌条件下加热至50～150℃，持续搅拌直至得到透明液体，作为熔盐电解质；其中尿素粉末与锂盐粉末的摩尔比为2～5；

2、将熔盐电解质置于电解槽内，在氩气气氛条件下，进行恒电位电沉积或恒电流电沉积；当进行恒电位电沉积时，电解槽的槽体内设有阴极板、阳极板和参比电极板，其中阴极板材质为铝、镁或铜，参比电极板材质为锂，阳极板材质为锂、铂、钨、银或石墨；当进行恒电流电沉积时，电解槽的槽体内设有阴极板和阳极板，其中阴极板材质为铝、镁或铜，阳极板材质为锂、铂、钨、银或石墨；恒电位电沉积或恒电流电沉积的温度为50～150℃，电解时间0.5～2h；

3、恒电位电沉积或恒电流电沉积结束后，将表面沉积有锂合金的阴极板取出，经表面清洗后，再烘干，在阴极板表面制成高Li含量锂合金。

上述的步骤2中，进行恒电位电沉积时，阴极电位为0～-0.5V。

上述的步骤2中，进行恒电流电沉积时，电流密度为1～500mA/cm²。

上述的步骤3中，表面清洗是将表面沉积有锂合金的阴极板置于碳酸乙烯酯中，在温度50～80℃条件下浸泡至少2h。

上述的步骤3中，烘干是在真空度≤50Pa和温度80～150℃条件下，时间至少24h。

上述的锂盐粉末为氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂、硝酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂。

上述的锂盐粉末和尿素粉末在使用前分别烘干至水分质量百分比0.1％。