[其他]铝锂中间合金的生产方法

说明书

一种铝锂中间合金的生产方法，采用纯净的氯化锂作电解质，液态铝作阴极，电解操作过程不需要惰性气体保护，工艺简单，合金杂质含量少，产率高，电流效率大于９９％，可定量制取含锂１５％以下的铝锂中间合金。

本发明是一种采用熔盐电解生产铝锂中间合金的方法。

铝锂合金是近年突出发展起来的一种新型航空材料，它具有比重轻、强度大、弹性模量高等优点，是目前能够和成本较高的纤维材料相竞争的最有前途的材料。在铝锂合金材料研究中，锂向铝中的溶解方法是重要的研究内容之一。

众所周知，锂是所有金属中最轻的元素，比重只有0.53克/厘米³，是铝的五分之一。同时，锂的熔点比较低，为180.5℃，而铝的熔点是660℃，两者相差较大，因而使锂向铝中溶解比较困难。在采用对掺法溶解锂时，锂往往浮于熔体上部，容易和大气中的氧、氦、水份等反应，不仅使金属锂的收率很低，而且容易产生一种难闻的气体，恶化操作环境，损害操作人员的健康，如果采用惰性气体保护，虽然可以减少上述危害，但却增加了成本。

采用KCl-LiCl二元体系进行电解，利用固体铝条做阴极，电流密度为0.005～1A/cm²的生产铝锂合金的方法（EPO APPlication number：84113839.9）由于选用低电流密度，使中间合金的产率很低，同时利用固体铝条做阴极和采用多元体系电解质，不仅使锂向铝中的扩散速度缓慢，而且给加工和操作也带来了许多麻烦。为了改善上述缺陷，本发明提出一种用单一熔盐、液体阴极、高电流密度电解生产铝锂中间合金的方法。

本发明采用石墨坩埚盛置熔融的氯化锂电解质，石墨坩埚本身还兼作阳极，将一定量的铝块装在一个有绝缘作用的容器内，置于熔融的电解质内底部，待容器内铝块熔化后，将钼棒插入铝液中作为阴极，整个熔体温度靠电炉外加热维持。电解温度控制在740～810℃，电解过程电流密度为1.2/3A/cm²，从阴极析出的锂随即在铝液中扩散并与铝形成铝锂合金。为了使合金中锂分布更趋均匀，在出炉前需多次搅拌，然后取出坩埚，将熔融的铝锂合金倾入铸模中速冷成锭。

合金中锂含量依电解电流及通电时间而定，电流效率一般大于99%。用本发明的方法可以直接定量制得含锂15%以下的铝锂中间合金。

与已有技术相比，本发明采用单一纯净的锂盐作电解质，不需惰性气体保护，因此操作工艺简单，设备费用低，同时，钾、钠、钙等杂质含量少，电解产率高。

下面列出发明人曾进行过的五个实施例，例1～例4列于表中：

实例5

将纯净的氯化锂置于石墨坩埚中，用电炉外加热使其熔融。随着锂盐熔化补加氯化锂，使之达到要求的液面高度。再将称好的铝块放入绝缘坩埚，烘烤后小心放入熔盐中，稳定在石墨坩埚下底中部，待铝块熔化后插入钼导电棒，控制电流密度1.7A/cm²，电解温度790±10℃。电解过程中，每隔10分钟搅拌一次，每次2～3分钟，60分钟后停止电解，取出坩埚，将熔融的铝锂合金倒入铸模中速冷。合金中锂含量11.63%，电流效率99.8%。