一种低温熔盐电沉积制备不同相组成的镁铜合金的方法

摘要

本发明提供的是一种低温熔盐电沉积制备不同相组成的镁铜合金的方法。采用金属铜为阴极、石墨为阳极、Pt丝为参比电极、LiCl-KCl-MgCl

说明书

技术领域

本发明属于合金领域，具体涉及一种低温熔盐电沉积制备不同相组成的镁铜合金的方法。

背景技术

镁具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航天、航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。通过在镁合金中添加少量的合金化元素铜可以提高镁合金的高温强度。

镁还是储氢合金中唯一储氢量大于3.0wt%的储氢材料，被认为是很有发展前途的一种金属合金氢化物，而铜的添加可以有效改善储氢合金的热力学和动力学性能，并且可以保持吸放氢容量大的优点。

机械对掺法是工业制备镁铜储氢合金的主要方法，但由于镁的熔点较低，铜的熔点较高，二者相差400℃以上，在熔炼过程中镁易挥发，难于控制合金相的组成，制备的合金成分偏析严重，而且制备过程复杂，能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温熔盐电沉积制备不同相组成的镁铜合金的方法。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种低温熔盐电沉积制备不同相组成的镁铜合金的方法，采用金属铜为阴极、石墨为阳极、Pt丝为参比电极、LiCl-KCl-MgCl₂的低共晶熔盐体系为电解质，在氮气或氩气氛围下进行电沉积，通过控制电沉积的阴极电位，在铜阴极上析出金属镁，并向铜阴极内部扩散形成具有不同相组成的镁铜合金。

进一步地，以摩尔比为LiCl:KCl:MgCl₂=58.5:41.5:0.5的低共晶熔盐体系为电解质，将此组成的低共晶熔盐电解质加入到电解槽中，以金属铜为阴极，石墨为阳极，Pt丝为参比电极，在氮气或氩气氛围下，控制电解质温度为400℃，阴极电位相对于Pt丝参比电极控制在-2.30V，电沉积时间为5小时，在铜阴极上析出金属镁，并向镁阴极内部扩散形成MgCu₂相的镁铜合金。

以摩尔比为LiCl:KCl:MgCl₂=58.5:41.5:0.5的低共晶熔盐体系为电解质，将此组成的低共晶熔盐电解质加入到电解槽中，以金属铜为阴极，石墨为阳极，Pt丝为参比电极，在氮气或氩气氛围下，控制电解质温度为400℃，阴极电位相对于Pt丝参比电极控制在-2.38V，电沉积时间为2小时，在铜阴极上析出金属镁，并向镁阴极内部扩散形成Mg₂Cu与MgCu₂相共存的镁铜合金。

本发明的理论依据为当镁在铜阴极上析出时，对于生成不同相组成的镁铜合金具有不同的析出电位，电沉积过程中通过控制制备镁铜合金的阴极电位，在恒定电位下进行电沉积，即可制备不同相组成的镁铜合金。并且采用低共晶组成的LiCl-KCl-MgCl₂作为熔盐电解质，可以在较低温度下进行电沉积。

本发明不仅能够很好的解决机械对掺法制备镁铜合金的过程中存在热耗大，制备工艺复杂，合金成分偏析的缺点，而且利用该方法可以直接生产制备工业领域所需的不同相组成的镁铜合金。

本发明在熔盐电沉积过程中采用金属铜为阴极，在低温400℃时，通过控制电沉积的阴极电位可以制备出成分均匀的MgCu₂相及MgCu₂与Mg₂Cu相共存的镁铜合金，可以满足工业领域对不同相组成镁铜合金的需求。

附图说明

图1为本发明制备镁铜合金的循环伏安曲线图，扫描速度为50mV/s，在图1中出现了三组氧化还原峰，B、C和D分别相应于Mg、Mg₂Cu和MgCu₂的还原峰，B′、C′和D′分别相应于Mg、Mg₂Cu和MgCu₂的氧化峰，此图表明通过控制电极电位可以电沉积制备不同相组成的镁合金。

图2为实施例1得到的产品XRD图谱。

图3为实施例2得到的产品XRD图谱。

图4为实施例1得到的产品侧面SEM图谱。

图5为实施例2得到的产品侧面SEM图谱。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1：

以摩尔比为LiCl:KCl:MgCl₂=58.5:41.5:0.5的低共晶熔盐体系为电解质，将此组成的低共晶熔盐电解质混匀后加入到电解槽中，以金属铜为阴极，石墨为阳极，Pt丝为参比电极，在氩气氛围下，控制电解质温度在400℃，阴极电位相对于Pt丝参比电极控制在-2.30V，电解时间为5小时，在铜阴极上析出金属镁，并向镁阴极内部扩散形成MgCu₂相的镁铜合金。制得的产品的XRD图谱和SEM图谱分别见图2和图4。

实施例2：

以摩尔比为LiCl:KCl:MgCl₂=58.5:41.5:0.5的混合物为电解质，将此组成的低共晶熔盐电解质混匀后加入到电解槽中，以金属铜为阴极，石墨为阳极，Pt丝为参比电极，在氮气氛围下，控制电解质温度在400℃，阴极电位相对于Pt丝参比电极控制在-2.38V，电沉积时间为2小时，在铜阴极上析出金属镁，并向镁阴极内部扩散形成Mg₂Cu与MgCu₂相共存的镁铜合金。制得的产品的XRD图谱和SEM图谱分别见图3和图5。