[发明专利]熔盐电解法制备铝锂合金的方法无效
申请号: | 200810013438.8 | 申请日: | 2008-09-27 |
公开(公告)号: | CN101368281A | 公开(公告)日: | 2009-02-18 |
发明(设计)人: | 高炳亮;王兆文;石忠宁;与亚鑫;胡宪伟 | 申请(专利权)人: | 东北大学 |
主分类号: | C25C3/36 | 分类号: | C25C3/36 |
代理公司: | 沈阳东大专利代理有限公司 | 代理人: | 梁焱 |
地址: | 110004辽宁省*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 熔盐电 解法 制备 合金 方法 | ||
技术领域
本发明属于材料科学领域,特别涉及熔盐电解法制备铝锂合金的方法
背景技术
铝锂合金由于具有密度低,强度高等优异特性,成为航空航天和兵器工业等领域的理想结构材料。
目前生产铝锂合金的方法多为掺和法。这种方法先电解制取出高纯金属锂,然后和铝熔炼,铸成铝锂合金。此工艺流程长,锂回收率低,而且由于锂密度小(锂密度为0.534g/cm3,铝密度为2.70g/cm3)、熔点低(锂熔点为180℃,铝熔点为660℃),很容易团聚在一块,很难制取成分稳定的铝锂合金。所以对掺法并不是生产铝锂合金最经济合理的方法。
与掺和法相比,直接电解法一步制取铝锂母合金,再利用此母合金与铝熔炼,铸成所需成份的铝锂合金,减少了锂二次熔铸的氧化损失,锂回收率提高了10%,而且工艺稳定性好。另外,在实践应用中,对铝锂合金的纯度要求很高,一般要求锂含量在10%左右,钠,钾的含量要求在5ppm以下,钙的含量在10ppm以下。但是商业应用的电解锂产品纯度大概在99.9%,含200ppm的钠和钙,还含100ppm的钾。使用这样的电解锂产品和精铝进行掺和很难制取到高纯度要求的铝锂合金。需要对金属锂进行进一步提纯,这也就使得制取铝锂合金成本提高。因此采用熔盐电解法一步制取铝锂母合金来制备高纯度、高性能的应用铝锂合金显得尤为吸引人。
目前铝锂合金的生产多采用熔盐电解法。此法是以KCl-LiCl为基本电解质体系,以液态铝或固态铝为电解槽的阴极,以LiCl为原料,在直流电的作用下,在阳极产生氯气,在阴极生产铝锂合金。
由于LiCl的蒸汽压很大,电解温度较高时,挥发损失很大。同时电解时还要利用真空装置将阳极气体产物氯气吸出,这会进一步加大氯化锂的挥发损失。而且高温时氯气对电解槽的腐蚀性非常强,电解槽的使用寿命缩短。如果发生氯气泄漏,对人身和环境都会造成严重伤害。
发明内容
针对以上技术问题,本发明提供如下熔盐电解法制备铝锂合金的方法。
本发明采用混合碳酸盐体系或混合硝酸盐体系,通过熔盐电解法制备铝锂合金。具体步骤为:
1、混合碳酸盐体系熔盐电解法制备铝锂合金
将碳酸钾(K2CO3)和碳酸锂(Li2CO3)混合,混合比例为碳酸锂占混合碳酸盐总质量的26~52%,碳酸钾占混合碳酸盐总质量的48~74%。
将混合碳酸盐置于阴极材质为铝的电解槽中,将装有混合碳酸盐的电解槽加热至510~600℃,然后向两极通电开始电解,电解时电流密度为0.05~0.3A/cm2,电解时间为0.6~2.5h;然后将混合有金属锂的阴极取出,放入新的阴极铝板或铝棒,继续进行电解,获得金属锂含量为1~15wt%的铝锂合金。
其中当混合碳酸盐中的碳酸锂的浓度变化达到3wt%时,向混合碳酸盐中补充碳酸锂,补充量按碳酸锂在混合碳酸盐中的浓度变化不超过8wt%。
碳酸钾和碳酸锂在使用前充分干燥,要求水分小于0.1wt%。
2、混合硝酸盐体系熔盐电解法制备铝锂合金
将硝酸钾(KNO3)和硝酸锂(LiNO3)混合,混合比例为硝酸锂占混合硝酸盐总质量的20~90%,硝酸钾占混合硝酸盐总质量的10~80%。然后加入电解原料碳酸锂,加入量按碳酸锂占全部物料的3~8wt%,获得混合电解质。
将混合电解质置于阴极材质为铝的电解槽中,将装有混合电解质的电解槽加热至150~400℃,然后向两极通电开始电解,电解时电流密度为0.05~0.3A/cm2,电解时间为0.3~1h,然后将混合有金属锂的阴极取出,放入新的阴极铝板或铝棒,继续进行电解,获得金属锂含量为1~15wt%的铝锂合金。
其中当混合电解质中的碳酸锂的浓度为3wt%时,向混合电解质中补充碳酸锂,补充量按碳酸锂在混合电解质中的浓度为3~8wt%。
碳酸锂、硝酸钾和硝酸锂在使用前充分干燥,要求水分小于0.1wt%。
3、电解槽
本发明使用的电解槽装置为多室槽,阳极材质为石墨,阴极材质为铝板或者铝棒;电解槽装置有两个石墨阳极和一个阴极铝板,阴极放置在两片阳极的正中间,电解槽材质为不锈钢,底部铺设刚玉绝缘板,电解槽采用外部供热方式。
当采用碳酸钾和碳酸锂体系时,铝板阴极厚度不超过5mm;当采用硝酸钾和硝酸锂体系时,铝板阴极厚度不超过2mm。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于东北大学,未经东北大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/200810013438.8/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:电脑控制全自动道路标识作业车
- 下一篇:一种X射线影像成像装置