[发明专利]在大气环境下制作含锂的镁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在大气下环境下制作含锂的镁合金的方法，尤其涉及一种以镁-锂母合金做为原料，再熔炼为目标成分的含锂的镁合金的方法。

背景技术

镁合金具有高比强度、质轻、散热性佳、良好的制震能及电磁波遮蔽性等特性，符合3C产品轻薄短小的需求，因此产业发展具高度潜力，近年来已普遍应用于3C产品的设计上。

由于镁合金的比强度为一般结构用合金中的最高，因此可取代车辆中的部分结构，以节省能源耗损。此外，镁合金尚具有可回收再利用的特性，使其成为目前最符合环保跟轻量化的结构用材料。

因此，目前的趋势都朝向制作重量更轻、强度更强的镁合金。其中，镁-锂系合金的强度与比弹性系数在所有材料中为最优，也为轻量化的最佳材料。

然而，镁虽具有质轻、高比强度、散热性佳、再回收性佳等优点，但因为它的结晶结构为六方最密堆积结构(HCP)，使得镁合金在室温的延展性不佳、塑性加工能力也差，需要加热以提高其可加工性，而镁在空气中加热会快速氧化，易与大气中的氧或氮作用，产生放热反应而激烈燃烧，所以在温度提高时要加入保护气体以防止氧化。

另外，由于制作镁-锂合金时需将纯锂加入镁熔汤之中，而锂的活性比镁更强，周遭的些微湿气都可能造成锂的瞬间气化，使得熔炼过程不仅困难且危险性高。因此，镁-锂合金的熔制需采用高周波真空感应熔解炉，在氩气保护气氛中进行，故除了危险性高外，成本也居不下，相对的也使镁-锂合金的应用受到了限制。

此外，由于纯锂活性大，在运送、储存的过程中极为危险，因此纯锂的价格高低取决于运送的方式，对于不生产锂矿而需仰赖进口的地区来说，也是无法降低成本的原因之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在大气环境下制作含锂的镁合金的方法，用以改善传统真空熔炼方法危险性高，运送成本昂贵的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种在大气下环境下制作镁-锂母合金的方法，包括以下步骤：在大气下进行一电解沉积与扩散法，使锂金属沉积并扩散入阴极材料内，以得到一高锂含量的镁-锂母合金；以及以该高锂含量的镁-锂母合金为原料，进一步熔炼为所需目标成分的含锂的镁合金。

首先，以电解扩散法在大气环境下制作高锂含量的镁-锂母合金，降低其活性以方便运输、储存。然后再利用此镁-锂母合金于大气环境下熔炼成所需目标成分的含锂的镁合金，由于可预先检测镁-锂母合金的成分含量，因此更容易控制后续制作含锂的镁合金中各成分的含量。

依照本发明的实施例，以电解沉积与扩散法在大气环境下制作高锂含量的镁-锂母合金的方法包含：以石墨为阳极、镁及镁合金为阴极，在由氯化锂与氯化钾所组成的电解液中进行电解沉积与扩散反应，使锂金属扩散入阴极材料内，以得到一高锂含量的镁-锂母合金。其中，制成的镁-锂母合金的成分可介于Mg-10wt.％Li至Mg-50wt.％Li之间。

之后，再将此高锂含量的镁-锂母合金在大气环境下进一步熔炼，以得到所需目标成分的含锂的镁合金。

采用本发明，利用电解沉积与扩散法于大气环境下制作镁-锂母合金，不同于传统工艺需在真空环境下将高度活性的纯锂加入镁熔汤中可能造成危险，本发明的方法不但大幅降低操作的危险性，还可减少真空设备操作的成本。

此外，以电解扩散法于大气环境下制作的高含锂量的镁-锂母合金因为活性大幅降低，可避免运送或储存过程中可能的危险性，故利用锂-镁母合金作为制备含锂的镁合金的原料，可达到降低其运送成本的目的。

另外，本发明以镁-锂母合金做为原料，再熔炼为具有目标成分的含锂的镁合金的方式，可通过预先分析镁-锂母合金成分含量，进而精确控制后续制作的含锂的镁合金的成分，更可达到工艺简化、控制质量的目的。

为了使本发明的构成特征、操作方法、目的及优点更加容易了解，故在下文中配合图标及文字叙述，说明本发明的实施例。

附图说明

图1为依照本发明的实施例的一种在大气环境下制作含锂的镁合金的步骤流程图；

图2为本发明的实施例的电解槽结构示意图。

其中，附图标记：

110：步骤          120：步骤

130：步骤          200：电解槽

210：外槽体        211：顶盖

220：氧化铝内层    221：支撑板

230：钢制烧杯      240：玻璃烧杯

241：电解液        242：阳极