熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁銅合金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金具有密度低，比強(qiáng)度高，韌性、熱加工性和耐腐蝕性能較好等特點，并廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。Cu在鋁合金中能產(chǎn)生很大的固溶強(qiáng)化和時效強(qiáng)化作用，可以改善鋁合金的流動性、延伸率及周期應(yīng)變疲勞抗力和斷裂韌性，降低合金在腐蝕介質(zhì)中的裂紋擴(kuò)展速率等，鋁銅合金被廣泛的應(yīng)用在飛機(jī)制造、機(jī)械制造、電力電子、汽車制造等行業(yè)中。
[0003]傳統(tǒng)制備鋁銅合金的主要方法是機(jī)械對摻法，存在制備工藝復(fù)雜、能耗高、制備的合金成分易偏析等問題。本發(fā)明一方面通過控制熔鹽電沉積參數(shù)制備不同相組成的鋁銅合金，另一方面可以提供鋁銅合金的電化學(xué)形成機(jī)理，為工業(yè)生產(chǎn)不同相組成的鋁銅合金提供理論依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，該方法能耗小，流程短，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其以金屬銅為陰極，光譜純石墨棒為陽極(陰、陽極間距為3 — 5cm)，Pt絲為參比電極，含有AlClj^LiCl-KCl熔鹽體系為電解質(zhì)，在氬氣氣氛下進(jìn)行電沉積，根據(jù)電化學(xué)測量曲線通過控制電沉積的陰極電位，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成具有不同相組成的鋁銅合金。
[0005]具體的，在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和1 一 5%的A1CV混勻后，在控制電解槽溫度375±10°C、銅陰極電位-1.57±0.05V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成Al4Cu9相的招銅合金。
[0006]具體的，在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和1 一 5%的A1CV混勻后，在控制電解槽溫度375±10°C、銅陰極電位-1.67±0.03V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成AlCu與Al4Cu9相共存的鋁銅合金。
[0007]具體的，在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和1 一 5%的A1CV混勻后，在控制電解槽溫度375±10°C、銅陰極電位-1.72±0.01V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成A12Cu與AlCu、Al4Cu9相共存的鋁銅合金。
[0008]本發(fā)明的理論依據(jù)為在1^(:1-1((:141(:13熔鹽體系中，根據(jù)鋁在銅陰極上電沉積時的電化學(xué)測量結(jié)果及其電化學(xué)沉積機(jī)制，通過控制電沉積過程中銅陰極的電極電位，制備不同相組成的鋁銅合金。
[0009]本發(fā)明方法能夠很好的解決對摻法制備鋁銅合金時存在的產(chǎn)品易偏析、流程長、生產(chǎn)成本高等缺點，而且通過控制電沉積工藝參數(shù)能得到不同相組成的鋁銅合金，以滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)Σ煌嘟M成的鋁銅合金的要求。此外，本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單、流程短、且能耗小。
【附圖說明】
[0010]圖1為LiCl-KCl-AlCl3熔鹽體系中鋁在銅電極上電沉積時在不同回掃電位下的循環(huán)伏安曲線圖，掃描速度為30 mV/s ;在圖1中出現(xiàn)了三個氧化峰，A' ,Br、C'和IV分別相應(yīng)于A1、A12Cu、A1Cu和A14Cu9;此圖表明了鋁銅合金的電化學(xué)形成過程，可以通過控制熔鹽電解時的電沉積工藝參數(shù)可以制備不同相組成的鋁銅合金；
圖2為實施例1所得產(chǎn)品的XRD圖譜；
圖3為實施例1所得產(chǎn)品的側(cè)面SEM圖譜；
圖4為實施例2所得產(chǎn)品的XRD圖譜；
圖5為實施例2所得產(chǎn)品的側(cè)面SEM圖譜；
圖6為實施例3所得產(chǎn)品的XRD圖譜；
圖7為實施例3所得產(chǎn)品的側(cè)面SEM圖譜。
【具體實施方式】
[0011]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
[0012]實施例1
一種熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其以金屬銅為陰極，光譜純石墨棒為陽極(陰陽極間距為3cm)，Pt絲為參比電極，含有六1(:13的LiCl-KCl熔鹽體系為電解質(zhì)(在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和2%的A1CV混勻即得，即LiCl、KCl、A1C13的質(zhì)量比為44.41: 55.59: 2)，在氬氣氣氛下控制電解槽溫度375°C、銅陰極電位相對于Pt絲參比電極為-1.57V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成Al4Cujg的鋁銅合金。所得產(chǎn)品的XRD圖譜和SEM圖譜分別見圖2和圖3。
[0013]實施例2
一種熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其以金屬銅為陰極，光譜純石墨棒為陽極(陰陽極間距為3cm)，Pt絲為參比電極，含有六1(:13的LiCl-KCl熔鹽體系為電解質(zhì)(在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和2%的A1CV混勻即得)，在氬氣氣氛下控制電解槽溫度375°C、銅陰極電位相對于Pt絲參比電極為-1.67V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成AlCu與Al4Cu9相共存的鋁銅合金。所得產(chǎn)品的XRD圖譜和SEM圖譜分別見圖4和圖5。
[0014]實施例3
一種熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其以金屬銅為陰極，光譜純石墨棒為陽極(陰陽極間距為3cm)，Pt絲為參比電極，含有六1(:13的LiCl-KCl熔鹽體系為電解質(zhì)(在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和2%的A1CV混勻即得)，在氬氣氣氛下控制電解槽溫度375°C、銅陰極電位相對于Pt絲參比電極為-1.72V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成A12Cu與A1Cu、A14Cu9相共存相共存的鋁銅合金。所得產(chǎn)品的XRD圖譜和SEM圖譜分別見圖6和圖7。
【主權(quán)項】
1.一種熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其特征在于，以金屬銅為陰極，石墨棒為陽極，pt絲為參比電極，含有六1(:13的LiCl-KCl熔鹽體系為電解質(zhì)，在氬氣氣氛下進(jìn)行電沉積，通過控制電沉積的陰極電位，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成具有不同相組成的鋁銅合金。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其特征在于，在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和1 一 5%的A1CV混勻后，在控制電解槽溫度375±10°C、銅陰極電位-1.57±0.05V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成Al4Cu9相的鋁銅合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其特征在于，在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和1 一 5%的A1CV混勻后，在控制電解槽溫度375 ± 10°C、銅陰極電位-1.67 土0.03V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成AlCu與A14Cu9相共存的鋁銅合金。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其特征在于，在電解槽中將質(zhì)量比為44.41: 55.59的LiCl和KC1混合加熱熔化，然后加入占兩者質(zhì)量之和1 — 5%的A1CV混勻后，在控制電解槽溫度375±10°C、銅陰極電位-1.72±0.01V的條件下電沉積1小時，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成Al2Cu與AlCu、Al4Cu9相共存的鋁銅合金。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熔鹽電解制備不同相組成的鋁銅合金的方法，其以金屬銅為陰極，石墨棒為陽極，Pt絲為參比電極，含有AlCl3的LiCl-KCl熔鹽體系為電解質(zhì)，在氬氣氣氛下進(jìn)行電沉積，通過控制電沉積的陰極電位，金屬鋁在銅陰極上析出并持續(xù)向銅陰極內(nèi)部擴(kuò)散形成具有不同相組成的鋁銅合金。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單、流程短且能耗小，通過控制電沉積工藝參數(shù)可以制備不同相組成的鋁銅合金，以滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)Σ煌X銅合金成分的需求。
【IPC分類】C25C3/36
【公開號】CN105316708
【申請?zhí)枴緾N201510871145
【發(fā)明人】陳增, 李勝軍, 李偉, 張偉風(fēng)
【申請人】河南大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年12月2日