本發(fā)明涉及合金材料制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體而言，涉及一種鎂銀合金的制備方法。
背景技術(shù)：
：鎂合金具有眾多優(yōu)異的性質(zhì)諸如密度低，機械性能及化學(xué)性質(zhì)優(yōu)良以及可以回收利用等特色，因而被人們稱為“綠色合金”。鎂合金被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域如汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品、航空、軍事，而且其用量有大幅度增加的趨勢。鎂基銀合金屬于鎂合金系列中的一種。傳統(tǒng)生產(chǎn)這類合金的方法為熔煉法，即共摻法：各種合金成分元素通過各自獨立的冶金流程制得后，將其熔煉獲得合金。這種方法流程長，其中的所有金屬元素必須經(jīng)過各自的冶金過程及其隨后精煉得到，此過程工藝繁雜，成本高；由于其主體成分為活性金屬，熔煉生產(chǎn)合金過程必須有惰性氣氛或真空環(huán)境，而且金屬損耗率高，并造成環(huán)境的污染。長期以來，人們不斷嘗試使用熔鹽電解法生產(chǎn)合金。熔鹽電解法制備合金又可分為電解擴散法與電解共沉積法兩種方法。電解擴散法中，最有代表性的工作為ramsharma提出的鎂合金電解擴散法，在電解液中預(yù)先添加液態(tài)銀作為陰極，電解氧化鎂或氯化鎂，使鎂在銀上沉積獲得鎂銀合金，其主要思想是以相對惰性的合金金屬為陰極，在其上沉積其它元素來獲得合金。電解擴散法是一種可以有效防止合金元素?zé)龘p并可以進行準(zhǔn)確成分控制的方法。然而，整個電解過程合金元素含量不斷增加，這自然造成不同時刻的合金成分會有很大不同，尤其是主合金成分將從零逐漸的增加到很高的濃度，當(dāng)電解沉積合金元素達到了所需要量的時候，電解過程必須停止，取出合金，然后更換陰極并重復(fù)上述過程。電解過程中不能隨時得到目標(biāo)成分的合金，這樣的過程不能稱作一個連續(xù)過程。電解共沉積法是利用多種金屬離子在相同電位下在陰極同時放電從而得到合金的方法。然而，現(xiàn)有的電解共沉積法無法做到有效控制合金中的組成，且目前尚無鎂銀合金共沉積及成分控制的報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的在于提供一種鎂銀合金的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電解共沉積法無法實現(xiàn)鎂銀合金共沉積，且無法有效控制鎂銀合金成分的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種鎂銀合金的制備方法，其包括以下步驟：按所欲制備的鎂銀合金中鎂和銀的質(zhì)量比配置鎂鹽和銀鹽的混合原料；將混合原料進行熔鹽電解共沉積，期間控制混合原料中的鎂離子和銀離子放電所需的法拉第電量與電解混合原料的電解電量的相對誤差在±15％以內(nèi)，得到鎂銀合金。進一步地，控制混合原料中的鎂離子和銀離子放電所需的法拉第電量與電解混合原料的電解電量的相對誤差在±15％以內(nèi)的步驟中，根據(jù)公式i或公式ii確定電解混合原料的電解電流和電解時間，進而得到鎂銀合金，其中，公式i為：公式ii為：公式i和ii中，m(mg)salt為混合原料中鎂鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為混合原料中銀鹽的質(zhì)量，mmg為鎂的相對原子質(zhì)量，mag為銀的相對原子質(zhì)量，m(mg)salt為鎂鹽的相對分子質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對分子質(zhì)量，i為電解電流，t為電解時間，a為100g鎂銀合金中銀的質(zhì)量，f為法拉第常數(shù)。進一步地，以電解時間t為間隔時間，向電解爐中周期性地加入混合原料，以連續(xù)性制備鎂銀合金。進一步地，鎂鹽為氯化鎂，銀鹽為氯化銀。進一步地，熔鹽電解共沉積過程中，采用的電解質(zhì)包括堿金屬熔鹽。進一步地，堿金屬熔鹽的成分包括氯化鋰和/或氯化鈉。進一步地，電解質(zhì)中還包括質(zhì)量分數(shù)為8～15％的氯化鎂。進一步地，按重量百分比計，電解質(zhì)包括8～15％的氯化鎂、50～70％的氯化鋰及20～40％的氯化鈉。進一步地，熔鹽電解共沉積過程中，電解溫度為700～900℃。進一步地，熔鹽電解共沉積過程中，陰極電流密度為0.5～1.5a/cm2。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種鎂銀合金的制備方法，其包括以下步驟：按所欲制備的鎂銀合金中鎂和銀的質(zhì)量比配置鎂鹽和銀鹽的混合原料；將混合原料進行熔鹽電解共沉積，期間控制混合原料中的鎂離子和銀離子放電所需的法拉第電量與電解混合原料的電解電量的相對誤差在±15％以內(nèi)，得到鎂銀合金。利用上述制備方法，通過熔鹽電解共沉積法，在電解期間控制鎂離子和銀離子的放電所需的法拉第電量與電解電量匹配一致性，將二者相對誤差控制在±15％以內(nèi)，能夠使鎂銀合金制品中兩種金屬成分的含量基本與目標(biāo)含量一致，從而達到有效控制合金成分的目的。且通過上述熔鹽電解共沉積法，本發(fā)明制備出了鎂銀合金。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。以下結(jié)合具體實施例對本申請作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本申請所要求保護的范圍。正如
背景技術(shù)：
部分所描述的，現(xiàn)有技術(shù)中的電解共沉積法無法實現(xiàn)鎂銀合金共沉積，且無法有效控制鎂銀合金成分。為了解決這一問題，本發(fā)明提供了一種鎂銀合金的制備方法，其包括以下步驟：按所欲制備的鎂銀合金中鎂和銀的質(zhì)量比配置鎂鹽和銀鹽的混合原料；將混合原料進行熔鹽電解共沉積，期間控制混合原料中的鎂離子和銀離子的放電所需的法拉第電量與電解該混合原料的電解電量的相對誤差在±15％以內(nèi)，得到鎂銀合金。利用上述制備方法，通過熔鹽電解共沉積法，在電解期間控制鎂離子和銀離子的放電所需的法拉第電量與電解混合原料的電解電量匹配一致性，將二者相對誤差控制在±15％以內(nèi)，能夠使鎂銀合金制品中兩種金屬成分的含量基本與目標(biāo)含量一致，從而達到有效控制合金成分的目的。且通過上述熔鹽電解共沉積法制備出了鎂銀合金。具體來說，相比于傳統(tǒng)的熔鹽電解共沉積過程，本發(fā)明中增加了控制成分的步驟。對于制備鎂銀二元體系的合金而言，按所欲制備的鎂銀合金中鎂和銀的質(zhì)量比配置鎂鹽和銀鹽的混合原料，然后將混合原料投入電解爐中進行熔鹽電解共沉積。如果不控制法拉第電量與電解電量的匹配一致性，由于電解過程采用的電解質(zhì)中同樣存在金屬離子，這些金屬離子極易在電解過程中一并電解析出，從而作為雜質(zhì)成分破壞鎂銀合金的二元體系。本發(fā)明正是基于這一點，提出了在熔鹽電解共沉積期間控制混合原料的鎂離子和銀離子的放電所需的法拉第電量與電解混合原料的電解電量的相對誤差在±15％以內(nèi)，這樣相當(dāng)于為鎂離子和銀離子的電解析出設(shè)置了電解電量的供應(yīng)總數(shù)，從而能夠有效防止電解質(zhì)中的雜質(zhì)金屬離子析出，有效地控制了合金制品的鎂銀含量，使其基本與目標(biāo)含量一致。本發(fā)明提供的上述制備方法中，可以通過電解時間和電解電流來控制電解電量。在一種優(yōu)選的實施方式中，控制混合原料中鎂離子和銀離子放電所需的法拉第電量與電解上述混合原料的電解電量的相對誤差在±15％以內(nèi)的步驟中，根據(jù)公式i或公式ii確定電解混合原料的電解電流和電解時間，進而得到鎂銀合金，公式i為公式ii為公式i和ii中，m(mg)salt為混合原料中鎂鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為混合原料中銀鹽的質(zhì)量，mmg為鎂的相對原子質(zhì)量，mag為銀的相對原子質(zhì)量，m(mg)salt為鎂鹽的相對分子質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對分子質(zhì)量，i為電解電流，t為電解時間(s)，a為100g鎂銀合金中銀的質(zhì)量，f為法拉第常數(shù)(96485c/mol)。值得說明的是，上述1±0.15指的是一個范圍值，其大于等于0.85，小于等于1.15。上述a值可以通過所欲制備的目標(biāo)合金中的銀的質(zhì)量比例來獲得。m(mg)salt可以通過所電解的混合原料的質(zhì)量和配比獲得。這樣，通過上述式i或者式ii均可以獲知電解電流和電解時間的關(guān)系。在實際操作過程中，可以預(yù)先設(shè)定電解電流的值，就可以根據(jù)上式獲得電解時間，從而應(yīng)用在實際電解共沉積過程中即可。相反，也可以預(yù)先設(shè)定電解時間，比如要求在多長時間內(nèi)完成電解，就可以根據(jù)上式確定電解電流的大小。此外，也可以預(yù)設(shè)電解時間和電解電流，從而根據(jù)上式確定混合原料中鎂鹽和銀鹽的質(zhì)量。一般情況下，優(yōu)選法拉第電量與電解電量的相對誤差在+15％以內(nèi)，即0≤(電解電量-法拉第電量)/電解電量＜15％。利用電解時間和電解電流來控制電解電量，從而控制合金成分，使得本發(fā)明中的制備方法可以采用連續(xù)的生產(chǎn)工藝。在一種優(yōu)選的實施方式中，以電解時間t為間隔時間，向電解爐中周期性地加入混合原料，以連續(xù)性制備鎂銀合金。如前文所述，本發(fā)明通過電解時間和電解電流來控制電解電量，從而達到了混合原料中鎂離子和銀離子放電所需法拉第電量與電解該混合原料的電解電量之間的匹配一致性。因此，在上述式i或式ii所示的電解時間t內(nèi)，能夠恰好將該混合原料電解共沉積。在此基礎(chǔ)上，以電解時間t為間隔時間，向電解爐中周期性地加入上述混合原料，能夠達到連續(xù)性制備鎂銀合金的目的。且每一個時間間隔后取出的合金，其成分均與預(yù)設(shè)值基本一致。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述鎂鹽為氯化鎂，銀鹽為氯化銀。相較于其他鎂鹽和銀鹽，氯化鎂和氯化銀具有更高的電解性能。上述熔鹽電解共沉積過程中采用的電解質(zhì)可以是本領(lǐng)域常用的電解質(zhì)，其目的是支持電解過程中的電子運動。在一種優(yōu)選的實施方式中，熔鹽電解共沉積過程中，采用的電解質(zhì)包括堿金屬熔鹽。堿金屬的活動性強于鎂和銀，相應(yīng)地，電解過程中晚于鎂離子和銀離子。采用堿金屬熔鹽作為電解質(zhì)，結(jié)合上述電解電量控制步驟，能夠進一步防止金屬雜質(zhì)進入合金中，從而更有利于二元體系合金的成分控制。更優(yōu)選地，堿金屬熔鹽的成分包括氯化鋰和/或氯化鈉。在一種優(yōu)選的實施方式中，電解質(zhì)中還包括質(zhì)量分數(shù)為8～15％的氯化鎂。在電解質(zhì)中加入8～15％的氯化鎂，能夠進一步提高熔鹽電解共沉積過程中的穩(wěn)定性。值得說明的是，基于前述的成分控制步驟，電解質(zhì)體系中的氯化鎂并不影響合金制品中的成分含量。更優(yōu)選地，按重量百分比計，電解質(zhì)包括8～15％的氯化鎂、50～70％的氯化鋰及20～40％的氯化鈉。其他電解工藝可以進行調(diào)整。在一種優(yōu)選的實施方式中，熔鹽電解共沉積過程中，電解溫度為700～900℃。陰極電流密度為0.5～1.5a/cm2。該工藝條件下，電解共沉積過程更加穩(wěn)定，從而有利于進一步提高鎂銀合金制品的質(zhì)量穩(wěn)定性。以下通過實施例進一步說明本發(fā)明的有益效果。實施例1合金設(shè)計為mg-8wt％ag(其中ag的含量為8wt％)，按此比例配置氯化鎂和氯化銀的混合物。預(yù)先設(shè)定電解時間(間隔時間)為30min，電解電流為直流電源2a；按公式計算得出混合原料中氯化鎂的質(zhì)量，相應(yīng)稱取上述混合物中的一部分為混合原料，并按此混合原料向電解爐中周期性的加料，進行連續(xù)的熔鹽電解共沉積。具體電解參數(shù)如下：電解陰極為不銹鋼，陽極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度900℃；陰極電流密度1a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鎂15wt％－氯化鋰60wt％－氯化鈉25wt％?；旌显霞恿现芷跒?0min。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時后，取出合金，使用icp分析銀含量。具體數(shù)據(jù)如下表所示：合金設(shè)計mg-8wt％ag所得合金成分mg-7.98wt％ag實施例2合金設(shè)計為mg-8wt％ag(其中ag的含量為8wt％)，按此比例配置氯化鎂和氯化銀的混合物。預(yù)先設(shè)定電解時間(間隔時間)為30min，電解電流為直流電源2a；按公式計算得出混合原料中氯化鎂的質(zhì)量，相應(yīng)稱取上述混合物中的一部分為混合原料，并按此混合原料向電解爐中周期性的加料，進行連續(xù)的熔鹽電解共沉積。具體電解參數(shù)如下：電解陰極為鉬，陽極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度700℃；陰極電流密度0.5a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鎂8wt％－氯化鋰70wt％－氯化鈉22wt％?；旌显霞恿现芷跒?0min。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時后，取出合金，使用icp分析銀含量。具體數(shù)據(jù)如下表所示：實施例3合金設(shè)計為mg-8wt％ag(其中ag的含量為8wt％)，按此比例配置氯化鎂和氯化銀的混合物。預(yù)先設(shè)定電解時間(間隔時間)為30min，電解電流為直流電源2a；按公式計算得出混合原料中氯化鎂的質(zhì)量，相應(yīng)稱取上述混合物中的一部分為混合原料，并按此混合原料向電解爐中周期性的加料，進行連續(xù)的熔鹽電解共沉積。具體電解參數(shù)如下：電解陰極為鎢，陽極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度950℃；陰極電流密度1.5a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鎂10wt％－氯化鋰50wt％－氯化鈉40wt％。混合原料加料周期為30min。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時后，取出合金，使用icp分析銀含量。具體數(shù)據(jù)如下表所示：合金設(shè)計mg-8wt％ag所得合金成分mg-7.90wt％ag實施例4合金設(shè)計為mg-8wt％ag(其中ag的含量為8wt％)，按此比例配置氯化鎂和氯化銀的混合物。預(yù)先設(shè)定電解時間(間隔時間)為30min，電解電流為直流電源2a；按公式計算得出混合原料中氯化鎂的質(zhì)量，相應(yīng)稱取上述混合物中的一部分為混合原料，并按此混合原料向電解爐中周期性的加料，進行連續(xù)的熔鹽電解共沉積。具體電解參數(shù)如下：電解陰極為鎢，陽極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度950℃；陰極電流密度1.6a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鎂5wt％－氯化鋰75wt％－氯化鈉20wt％?；旌显霞恿现芷跒?0min。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時后，取出合金，使用icp分析銀含量。具體數(shù)據(jù)如下表所示：合金設(shè)計mg-8wt％ag所得合金成分mg-7.82wt％ag對比例1合金設(shè)計為mg-8wt％ag(其中ag的含量為8wt％)，按此比例配置氯化鎂和氯化銀的混合物。預(yù)先設(shè)定電解時間(間隔時間)為30min，電解電流為直流電源2a；按公式計算得出混合原料中氯化鎂的質(zhì)量，相應(yīng)稱取上述混合物中的一部分為混合原料，并按此混合原料向電解爐中周期性的加料，進行連續(xù)的熔鹽電解共沉積。具體電解參數(shù)如下：電解陰極為鎢，陽極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度950℃；陰極電流密度1.6a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鎂5wt％－氯化鋰75wt％－氯化鈉20wt％?；旌显霞恿现芷跒?0min。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時后，取出合金，使用icp分析銀含量。具體數(shù)據(jù)如下表所示：合金設(shè)計mg-8wt％ag所得合金成分mg-7.60wt％ag-1.10wt％li-0.68wt％na對比例2合金設(shè)計為mg-8wt％ag(其中ag的含量為8wt％)，按此比例配置氯化鎂和氯化銀的混合物。預(yù)先設(shè)定電解時間(間隔時間)為30min，電解電流為直流電源2a；按公式計算得出混合原料中氯化鎂的質(zhì)量，相應(yīng)稱取上述混合物中的一部分為混合原料，并按此混合原料向電解爐中周期性的加料，進行連續(xù)的熔鹽電解共沉積。具體電解參數(shù)如下：電解陰極為鎢，陽極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度950℃；陰極電流密度1.6a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鎂5wt％－氯化鋰75wt％－氯化鈉20wt％?；旌显霞恿现芷跒?0min。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時后，取出合金，使用icp分析銀含量。具體數(shù)據(jù)如下表所示：合金設(shè)計mg-8wt％ag所得合金成分mg-6.30wt％ag從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：利用上述制備方法，通過熔鹽電解共沉積法，能夠制備出鎂銀合金。更重要地，本發(fā)明通過在電解期間控制鎂離子和銀離子的放電所需的法拉第電量與電解電量匹配一致性，將二者相對誤差控制在±15％以內(nèi)，能夠使鎂銀合金制品中兩種金屬成分的含量基本與目標(biāo)含量一致，從而達到有效控制合金成分的目的。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12