本發(fā)明涉及合金材料制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體而言，涉及一種鉛銀合金的制備方法。
背景技術(shù)：
：鉛合金具有眾多優(yōu)異的性質(zhì)諸如密度低，機(jī)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(chēng)為“綠色合金”。鉛合金被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域如汽車(chē)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(shì)。鉛基銀合金屬于鉛合金系列中的一種。傳統(tǒng)生產(chǎn)這類(lèi)合金的方法為熔煉法，即共摻法：各種合金成分元素通過(guò)各自獨(dú)立的冶金流程制得后，將其熔煉獲得合金。這種方法流程長(zhǎng)，其中的所有金屬元素必須經(jīng)過(guò)各自的冶金過(guò)程及其隨后精煉得到，此過(guò)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(guò)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(zhǎng)期以來(lái)，人們不斷嘗試使用熔鹽電解法生產(chǎn)合金。其中電解擴(kuò)散法是熔鹽電解法制備合金中最重要的一種。電解擴(kuò)散法中，最有代表性的工作為ramsharma提出的鎂合金電解擴(kuò)散法，在電解液中預(yù)先添加液態(tài)鋁作為陰極，電解氧化鎂或氯化鎂，使鎂在鋁上沉積獲得鎂鋁合金。然而，目前尚無(wú)電解擴(kuò)散法制備鉛銀合金并有效控制合金成分的報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的在于提供一種鉛銀合金的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電解擴(kuò)散法無(wú)法制備鉛銀合金，且無(wú)法有效控制鉛銀合金成分的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鉛銀合金的制備方法，其包括以下步驟：按所欲制備的鉛銀合金中鉛和銀的質(zhì)量比，分別準(zhǔn)備金屬鉛和銀鹽；以金屬鉛作為液態(tài)陰極，采用熔鹽電解擴(kuò)散法制備鉛銀合金；其中，在電解擴(kuò)散過(guò)程中控制銀鹽中的銀離子放電所需的法拉第電量與電解銀鹽的電解電量之間的比值為1:1～1.4。進(jìn)一步地，控制銀鹽中的銀離子放電所需的法拉第電量與電解銀鹽的電解電量之間的比值為1:1～1.4的步驟中，根據(jù)公式i確定電解混合原料的電解電流和電解時(shí)間，進(jìn)而得到鉛銀合金，其中，公式i為：(m(ag)salt/m(ag)salt)f≤it≤1.4(m(ag)salt/m(ag)salt)f公式i中，m(ag)salt為銀鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對(duì)分子質(zhì)量，i為電解電流，t為電解時(shí)間，f為法拉第常數(shù)。進(jìn)一步地，以電解時(shí)間t為總電解時(shí)間，向電解爐中一次性、間隔性或連續(xù)性地加入銀鹽，以制備鉛銀合金。進(jìn)一步地，銀鹽為氯化銀。進(jìn)一步地，電解擴(kuò)散過(guò)程中，采用的電解質(zhì)包括堿金屬熔鹽。進(jìn)一步地，堿金屬熔鹽的成分包括氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀及氯化鎂中的一種或多種。進(jìn)一步地，按重量百分比計(jì)，電解質(zhì)包括50～70％的氯化鈉及30～50％的氯化鉀。進(jìn)一步地，電解擴(kuò)散過(guò)程中，電解溫度為400～900℃。進(jìn)一步地，熔鹽電解共沉積過(guò)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，提供了一種鉛銀合金的制備方法，其包括以下步驟：按所欲制備的鉛銀合金中鉛和銀的質(zhì)量比，分別準(zhǔn)備金屬鉛和銀鹽；以金屬鉛作為液態(tài)陰極，采用熔鹽電解擴(kuò)散法制備鉛銀合金；其中，在電解擴(kuò)散過(guò)程中控制銀鹽中的銀離子放電所需的法拉第電量與電解銀鹽的電解電量之間的比值為1:1～1.4。利用上述制備方法，通過(guò)熔鹽電解擴(kuò)散法，以金屬鉛為液態(tài)陰極，在電解期間控制銀鹽中的銀離子放電所需的法拉第電量與電解銀鹽的電解電量之間的匹配一致性，將二者的電量比控制在1:1～1.4以內(nèi)，能夠使鉛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(dá)到有效控制合金成分的目的。且通過(guò)上述熔鹽電解擴(kuò)散法，本發(fā)明制備出了鉛銀合金。具體實(shí)施方式需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能理解為限制本申請(qǐng)所要求保護(hù)的范圍。正如
背景技術(shù)：
部分所描述的，現(xiàn)有技術(shù)中的電解擴(kuò)散法無(wú)法制備鉛銀合金，且無(wú)法有效控制鉛銀合金成分的問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種鉛銀合金的制備方法，其包括以下步驟：按所欲制備的鉛銀合金中鉛和銀的質(zhì)量比，分別準(zhǔn)備金屬鉛和銀鹽；以金屬鉛作為液態(tài)陰極，采用熔鹽電解擴(kuò)散法制備鉛銀合金；其中，在電解擴(kuò)散過(guò)程中控制銀鹽中的銀離子放電所需的法拉第電量與電解銀鹽的電解電量之間的比值為1:1～1.4。利用上述制備方法，通過(guò)熔鹽電解擴(kuò)散法，以金屬鉛為液態(tài)陰極，在電解期間控制銀鹽中的銀離子放電所需的法拉第電量與電解銀鹽的電解電量之間的匹配一致性，將二者的電量比控制在1:1～1.4以內(nèi)，能夠使鉛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(dá)到有效控制合金成分的目的。且通過(guò)上述熔鹽電解擴(kuò)散法，本發(fā)明制備出了鉛銀合金。具體來(lái)說(shuō)，相比于傳統(tǒng)的熔鹽電解擴(kuò)散過(guò)程，本發(fā)明中增加了控制成分的步驟。對(duì)于制備鉛銀二元體系的合金而言，按所欲制備的鉛銀合金中鉛和銀的質(zhì)量比分別準(zhǔn)備金屬鉛和銀鹽，然后以金屬鉛為液態(tài)陰極，將銀鹽投入電解爐中進(jìn)行熔鹽電解擴(kuò)散。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(guò)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(guò)程中一并電解析出，從而作為雜質(zhì)成分破壞鉛銀合金的二元體系。本發(fā)明正是基于這一點(diǎn)，提出了在熔鹽電解擴(kuò)散期間控制銀鹽中的銀離子放電所需的法拉第電量與電解銀鹽的電解電量之間的比值為1:1～1.4，這樣相當(dāng)于為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鉛銀含量，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(guò)電解時(shí)間和電解電流來(lái)控制電解電量。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，控制銀鹽中的銀離子放電所需的法拉第電量與電解銀鹽的電解電量之間的比值為1:1～1.4的步驟中，根據(jù)公式i確定電解混合原料的電解電流和電解時(shí)間，進(jìn)而得到鉛銀合金，其中，公式i為：(m(ag)salt/m(ag)salt)f≤it≤1.4(m(ag)salt/m(ag)salt)f公式i中，m(ag)salt為銀鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對(duì)分子質(zhì)量，i為電解電流，t為電解時(shí)間，f為法拉第常數(shù)(96485c/mol)。在實(shí)際操作過(guò)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(shí)間，從而應(yīng)用在實(shí)際電解共沉積過(guò)程中即可。相反，也可以預(yù)先設(shè)定電解時(shí)間，比如要求在多長(zhǎng)時(shí)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(shí)間和電解電流，從而根據(jù)上式確定作為液態(tài)陰極的金屬鉛的質(zhì)量和銀鹽的質(zhì)量。利用電解時(shí)間和電解電流來(lái)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各種生產(chǎn)工藝。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，以電解時(shí)間t為總電解時(shí)間，向電解爐中一次性、間隔性或連續(xù)性地加入銀鹽，以制備鉛銀合金。如前文所述，本發(fā)明通過(guò)電解時(shí)間和電解電流來(lái)控制電解電量，從而達(dá)到了銀鹽中銀離子放電所需法拉第電量與電解該銀鹽的電解電量之間的匹配一致性。因此，在上述式i所示的電解時(shí)間t內(nèi)，能夠恰好將預(yù)先稱(chēng)量的銀鹽電解沉積完全。在此基礎(chǔ)上，以電解時(shí)間t為總電解時(shí)間，向電解爐中一次性、間隔性或連續(xù)性地銀鹽，能夠達(dá)到連續(xù)性制備鉛銀合金的目的。且在電解時(shí)間t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(shí)施方式中，上述銀鹽為氯化銀。相較于其他銀鹽，氯化銀具有更高的電解性能。上述熔鹽電解擴(kuò)散過(guò)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(guò)程中的電子運(yùn)動(dòng)。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，熔鹽電解擴(kuò)散過(guò)程中，采用的電解質(zhì)包括堿金屬熔鹽。堿金屬的活動(dòng)性強(qiáng)于銀，相應(yīng)地，電解過(guò)程中晚于銀離子析出。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(jìn)一步防止金屬雜質(zhì)進(jìn)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、氯化鈉、氯化鉀及氯化鎂中的一種或多種。更優(yōu)選地，按重量百分比計(jì)，電解質(zhì)包括50～70％的氯化鈉及30～50％的氯化鉀。其他電解工藝可以進(jìn)行調(diào)整。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，熔鹽電解擴(kuò)散過(guò)程中，電解溫度為400～900℃。陰極電流密度為0.5～1.5a/cm2。該工藝條件下，電解擴(kuò)散過(guò)程更加穩(wěn)定，從而有利于進(jìn)一步提高鉛銀合金制品的質(zhì)量穩(wěn)定性。以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的有益效果。實(shí)施例1合金設(shè)計(jì)為pb-0.5wt％ag(其中ag的含量為0.5wt％)，按此比例分別準(zhǔn)備金屬鉛和氯化銀。預(yù)先設(shè)定電解電流為直流電源2a；按公式(m(ag)salt/m(ag)salt)f＝it，其中m(ag)salt為銀鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對(duì)分子質(zhì)量，i為電解電流2a，f為法拉第常數(shù)96485c/mol。計(jì)算得出電解時(shí)間t為10h，以準(zhǔn)備的金屬鉛為液態(tài)陰極，一次性將全部氯化銀加入至電解爐中，進(jìn)行連續(xù)的熔鹽電解擴(kuò)散。其他電解參數(shù)如下：電解陽(yáng)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：氯化鉀50wt％－氯化鈉50wt％。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時(shí)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(jì)pb-0.5wt％ag所得合金成分pb-0.46wt％ag實(shí)施例2合金設(shè)計(jì)為pb-0.5wt％ag(其中ag的含量為0.5wt％)，按此比例分別準(zhǔn)備金屬鉛和氯化銀。預(yù)先設(shè)定電解電流為直流電源2a；按公式1.4(m(ag)salt/m(ag)salt)f＝it，其中m(ag)salt為銀鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對(duì)分子質(zhì)量，i為電解電流2a，f為法拉第常數(shù)96485c/mol。計(jì)算得出電解時(shí)間t為10h，以準(zhǔn)備的金屬鉛為液態(tài)陰極，一次性將全部氯化銀加入至電解爐中，進(jìn)行連續(xù)的熔鹽電解擴(kuò)散。其他電解參數(shù)如下：電解陽(yáng)極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度700℃；陰極電流密度1.5a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鈉70wt％－氯化鉀30wt％。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時(shí)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(jì)pb-0.5wt％ag所得合金成分pb-0.47wt％ag實(shí)施例3合金設(shè)計(jì)為pb-0.5wt％ag(其中ag的含量為0.5wt％)，按此比例分別準(zhǔn)備金屬鉛和氯化銀。預(yù)先設(shè)定電解電流為直流電源2a；按公式1.3(m(ag)salt/m(ag)salt)f＝it，其中m(ag)salt為銀鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對(duì)分子質(zhì)量，i為電解電流2a，f為法拉第常數(shù)96485c/mol。計(jì)算得出電解時(shí)間t為10h，以準(zhǔn)備的金屬鉛為液態(tài)陰極，一次性將全部氯化銀加入至電解爐中，進(jìn)行連續(xù)的熔鹽電解擴(kuò)散。其他電解參數(shù)如下：電解陽(yáng)極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度400℃；陰極電流密度1a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鈉50wt％－氯化鉀50wt％。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時(shí)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(jì)pb-0.5wt％ag所得合金成分pb-0.46wt％ag實(shí)施例4合金設(shè)計(jì)為pb-5wt％ag(其中ag的含量為0.5wt％)，按此比例分別準(zhǔn)備金屬鉛和氯化銀。預(yù)先設(shè)定電解電流為直流電源2a；按公式1.3(m(ag)salt/m(ag)salt)f＝it，其中m(ag)salt為銀鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對(duì)分子質(zhì)量，i為電解電流2a，f為法拉第常數(shù)96485c/mol。計(jì)算得出電解時(shí)間t為10h，以準(zhǔn)備的金屬鉛為液態(tài)陰極，一次性將全部氯化銀加入至電解爐中，進(jìn)行連續(xù)的熔鹽電解擴(kuò)散。其他電解參數(shù)如下：電解陽(yáng)極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度380℃；陰極電流密度2.0a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鋰50wt％－氯化鈉20wt％-氯化鎂30wt％。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時(shí)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(jì)pb-0.5wt％ag所得合金成分pb-0.45wt％ag對(duì)比例1合金設(shè)計(jì)為pb-0.5wt％ag(其中ag的含量為0.5wt％)，按此比例分別準(zhǔn)備金屬鉛和氯化銀。預(yù)先設(shè)定電解電流為直流電源2a；按公式0.9(m(ag)salt/m(ag)salt)f＝it，其中m(ag)salt為銀鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對(duì)分子質(zhì)量，i為電解電流2a，f為法拉第常數(shù)96485c/mol。計(jì)算得出電解時(shí)間t為10h，以準(zhǔn)備的金屬鉛為液態(tài)陰極，一次性將全部氯化銀加入至電解爐中，進(jìn)行連續(xù)的熔鹽電解擴(kuò)散。其他電解參數(shù)如下：電解陽(yáng)極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度700℃；陰極電流密度2.0a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鋰50wt％－氯化鈉50wt％。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時(shí)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(jì)pb-0.5wt％ag所得合金成分pb-0.4wt％ag對(duì)比例2合金設(shè)計(jì)為pb-5wt％ag(其中ag的含量為5wt％)，按此比例分別準(zhǔn)備金屬鉛和氯化銀。預(yù)先設(shè)定電解電流為直流電源2a；按公式1.6(3m(ag)salt/m(ag)salt)f＝it，其中m(ag)salt為銀鹽的質(zhì)量，m(ag)salt為銀鹽的相對(duì)分子質(zhì)量，i為電解電流2a，f為法拉第常數(shù)96485c/mol。計(jì)算得出電解時(shí)間t為10h，以準(zhǔn)備的金屬鉛為液態(tài)陰極，一次性將全部氯化銀加入至電解爐中，進(jìn)行連續(xù)的熔鹽電解擴(kuò)散。其他電解參數(shù)如下：電解陽(yáng)極為石墨；直流電源：2a；電解質(zhì)溫度700℃；陰極電流密度2.0a/cm2；電解質(zhì)組成：氯化鋰50wt％－氯化鈉50wt％。在上述工藝參數(shù)條件下，連續(xù)電解10小時(shí)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(jì)pb-0.5wt％ag所得合金成分pb-0.38wt％ag-0.02wt％na-0.01wt％li從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：利用上述制備方法，通過(guò)熔鹽電解擴(kuò)散，能夠制備出鉛銀合金。更重要地，本發(fā)明通過(guò)在電解期間控制銀離子的放電所需的法拉第電量與電解電量匹配一致性，將二者的電量比控制在1:1～1.4以內(nèi)，能夠使鉛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(dá)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(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12