[发明专利]一种使用极性非质子有机溶剂制备铝镁合金的方法

说明书

一种使用极性非质子有机溶剂制备铝镁合金的方法，属于冶金技术领域，本发明方法工艺步骤为：(1)在室温下，首先将铝盐和镁盐溶于有机溶剂中，搅拌得到均一流动性好的电解液；(2)以铜片作为阴极，控制体系的温度在25～80℃，电解电压范围‑1.2～‑1.8V vs Al，进行电解；(3)电解结束后取出阴极，得到沉积在其表面的铝镁合金。本发明方法可以在室温环境下得到铝镁合金，降低生产能耗，同时所采用的原料为无机盐，安全系数高，价格相对便宜，降低生产的成本，方法简单，容易操作。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种使用极性非质子有机溶剂制备铝镁合金的方法。

背景技术

铝镁合金具有密度低、比强度高、延伸率高、散热性好等优点，广泛应用于电子产品，建筑材料和航空航天领域。生产金属及合金的方法有很多，如等离子体，电沉积，机械合金化等。其中电沉积法以其操作简单，容易控制等优点，被认为是最简便的制备方法。但由于高温实验危险系数大，且消耗能源，对环境造成污染，所以很多研究者致力于在室温或接近室温的条件下生产金属及其合金。铝的标准电极电位是-1.66V，镁的标准电极电位是-2.38V，比氢的电位还负，如果水溶液中沉积，会有氢气析出，严重干扰铝镁合金沉积，因此含铝(镁)镀层的电沉积只能在非水电解质体系中进行。

目前，铝镁合金的室温电沉积体系包括有机溶剂和离子液体。有机溶剂体系C₄H₈O-AlCl₃-LiAlH₄-MgBr₂中可以实现铝镁合金的室温电沉积，但C₄H₈O(四氢呋喃)毒性强，蒸汽与空气可形成爆炸性混合物；遇高热、明火及强氧化剂易引起燃烧，这些特性严重阻碍其应用于实际生产。离子液体具有较低的熔点和蒸气压，较宽的电化学窗口和热力学稳定性，使其成为理想的室温电解质。AlCl₃-[EMIm]Cl-MgCl₂体系中可以实现铝镁合金电沉积，RostomAli等人通过XRD分析，证实沉积层中镁以金属单质和铝镁合金两种形式存在，但是通过此体系得到的沉积层中，Mg的含量不会超过6％，且沉积物的形貌随沉积电流密度的改变而变化。Sankara等人在此离子液体体系中，研究了镁含量、温度和电流密度对铝镁合金镀层结构影响。结果表明：镀层中的镁含量随着电解液体系中镁的含量、温度和电流密度的增大而增加，且镀层中有面心立方和密排六方两种结构，镀层中镁的含量也影响着镀层的形貌。上述电沉积铝镁合金的方法所采用离子液体合成复杂，且对水和空气比较敏感，对操作环境要求较高，成本大大提高。

发明内容

针对上述现有的问题，本发明提供一种使用有机溶剂1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)，以无水氯化铝为支持电解质，无水氯化镁或溴化镁作为镁盐低温电解制备铝镁合金的方法。在高效制备铝镁合金的同时显著降低能耗和生产成本。

本发明的技术方案如下：

一种使用极性非质子有机溶剂制备铝镁合金的方法，按照以下工艺步骤进行：

S1，室温下，将氯化铝溶于DMI中，将添加氯化铝的DMI溶液放入电解槽中，搅拌直至氯化铝完全溶解，再向上述电解液中添加镁盐，继续搅拌直至得到均一流动性好的电解液；

S2，使用铜片作为阴极，惰性碳作为阳极，控制体系的温度，进行电解；

S3，电解结束后取出阴极，用DMI清洗后得到沉积在阴极表面的铝镁合金。

上述制备方法中：