[发明专利]一种铝锂中间合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本的铝锂中间合金的制备方法，该方法包括碳酸锂真空热还原制备金属锂蒸汽；铝真空熔化成液态并在旋桨作用下成铝液帘；铝液帘捕捉锂蒸汽冷却制备铝锂合金；本发明的制备铝锂中间合金的环境是真空条件，减少了铝、锂与空气中气体的反应提高合金纯度；本发明方法能耗低，生产效率高，适用于工业化生产和市场推广应用。

技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，涉及金属锂的制备及铝锂合金真空制备的方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的发展，锂及锂的化合物的优异性能越来越受到人们的关注，不仅被广泛用于医药、玻璃、制冷、陶瓷、原子能、冶金工业及军事工业等传统领域，而且在现代高新技术领域如锂基合金、轻质合金、核聚变、航空航天、新型高能锂电池等方面也得到了广泛的应用。

铝锂合金是一种新型的质轻、弹性模量高等特点的材料，与常规的高强度铝合金相比，可使结构质量减轻十分之一到百分之一，刚度提高近五分之一，所以铝锂合金用作结构材料具有非常大的应用前景，被公认为是21世纪最有发展的材料。

公开号为CN106801234A的专利申请，公开了一种铝锂中间合金的制备方法，将LiCl与KCl按照质量比1:1混合置于电解槽内，可承载固体铝的石墨为电解阳极，钼为电解阴极，控制电解电流为5000A-7000A，电流密度为2.5A/cm²~3A/cm²，电解温度为690℃~720℃，形成液态铝锂合金。

公开号为CN104060141A的专利申请，公开了锂铝合金的真空合成方法，将铝和熔化的金属锂在真空环境下按重量比1:24~999混匀，然后于190~250℃熔炼，冷却，制得铝锂合金。

目前，未见到与本发明相关的文献报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本的铝锂中间合金的真空制备方法，该方法是将碳酸锂和还原剂混合均匀、压片后，放入锂蒸汽反应器中，在真空条件下进行加热，获得锂蒸汽，其中碳酸锂和还原剂的摩尔比为1:1.5~4.5；将纯度不低于99.9％的单质金属铝或铝锂合金置于熔炼炉内进行熔化，并开启旋桨，形成能捕捉锂蒸汽的铝液帘；在真空条件下，将锂蒸汽通入熔炼炉内并通过铝液帘，反应10min～60min，锂蒸汽在铝液帘的捕捉下制得铝锂中间合金。

所述碳酸锂和还原剂混合得到的均匀的颗粒物料的平均粒径为75-90μm，在上述的粒度范围内，碳酸锂和还原剂的接触面积较大，由此可以提高反应速率，降低反应成本。

所述还原剂为碳、硅、铝、铁、碳化钙、铝硅合金或硅铁合金，纯度不低于90％。

所述碳酸锂纯度不低于99％。

在锂蒸汽反应器中进行两段升温加热，第一段升温温度为500℃～850℃，保温时间为10～150min，此过程中发生分解反应，碳酸锂完全分解成为氧化锂；第二段升温温度为900℃～1800℃，保温时间为10～150min，此过程中发生还原，最终得到金属锂蒸汽。

所述铝锂合金是铝含量大于95%的合金。

所述单质金属铝纯度不低于99.9％的铝块、铝片、铝皮、铝丝；

所述步骤（2）中熔化温度600℃～1000℃，旋桨转速100～200r/min。

所述真空度≤20Pa。

本发明方法一方面将碳酸锂和还原剂（如碳、硅、铝、铁、碳化钙、铝硅合金、硅铁合金等）混合，在真空条件下还原制备金属锂；另一方面将铝熔化并在旋桨的转动下形成金属液帘，以此来捕获锂蒸汽形成铝锂合金。