第24卷第3期2004年06月矿冶工程MININGANDM时I．AIIJJRGI(》L日Ⅻ瑚N吲ElHNGV01．24№3Jime2004熔盐电解法制取A_Ll母合金徐君莉，石忠宁，邱竹贤(东北大学资料与冶金学院117#，辽宁沈阳110004)摘要：以LiCl一KCl为电解质，铝为阴极，在450oC下选用熔盐电解法直接制取铝锂母合金，并研讨了熔盐电解法出产铝锂合金的工艺条件。依据成果得出：跟着电流密度、电解时刻的恰当添加，合金中锂的含量逐步添加；可是过大的电流密度和过长的电解时刻会导致阴极呈现开裂现象，使工艺条件不安稳，影响产品质量。关键词：熔盐电解；铝锂合金；电流密度；分散速度中图分类号：TFIll．5文献标识码：A文章编号：0253—6099(2004)03—0056—03PreparationofAI—LiMasterAlloybyMoltenSaltElectrolysisXUJun—li，SHIZhong-ning，Q1UZhu-xian(SchoolofMaterials&MetallurgyofNortheasternUniversity，Shenyang110004，Liaoning，吼讹)Abstract：Withaluminumascathode，A1-LimasteralloyWasproducedbyfusionelectrolysisat450℃andtheprocesscondi—tionswerediscussedforproducingA1一Lialloybymoltensaltelectrolysis．TheresultsshowthatthecontentoflithiuminAI．“alloytimewouldleadtosplittingofthecathodealloy，makingtheprocessconditionsunstable，whichisunfavourableforthealloy’Sincreasewithincreasingofcurrentdensityandelectrolysistime．However．excesscurrentdensityandtoolongelectrolysisquality．Keywords：moltensaltselectrolysis；A1一Lialloy；currentdensity；diffusingvelocity铝锂合金因为具有密度低，强度高级优异特性，成为航空航天和兵器工业等范畴的抱负结构资料。近几十年来，美国、英国和俄罗斯等国先后投人很多资金和人力物力研讨了多种商标的铝锂合金，并且有些产品已达到了工业化和实用化阶段Hq现在出产铝锂合金的办法多为掺和法【4J。这种办法先电解制取出高纯金属锂，然后和铝熔炼，铸成铝锂合金。此工艺流程长，锂回收率低，并且因为锂密度小、熔点低，很简单团聚在一块，使得很难制取成分安稳的铝锂合金。与掺和法比较，直接电解法一步制取铝锂母合金，再利用此母合金与铝熔炼，铸成所需成份的铝锂合金，减少了锂二次熔铸的氧化丢失，锂回收率进步了10％，并且工艺安稳性好b。J。别的，在实践运用中，对铝锂合金的纯度要求很高，一般要求锂含量在10％左右，钠，钾的含量要求在5×10“以下，钙的含量在10×10“以下。可是商业运用的电解锂产品纯度大概在99．9％，含200×10“的钠和钙，还含100×10“的钾【8J。运用这样的电解锂产J。品和精铝进行掺和很难制取到高纯度要求的铝锂合金。需要对金属锂进行进一步提纯，这也就使得制取铝锂合金本钱进步。因而选用熔盐电解法一步制取铝锂母合金来制备高纯度、高功能的运用铝锂合金显得很吸引人【9J。本文选用熔盐电解法，对不同条件下制取的铝锂合金进行研讨，提出了适宜的制取高纯的铝锂母合金的工艺条件。1试验研讨1．1试验设备熔盐电解法制取铝锂母合金的试验设备示意图如图1所示。1．2试验技术参数电解质组成：LiCl：KCI=1：1(质量比)，电解温度为450℃；阳极是高纯高密石墨，阴极是铝块。其间：LiCl和KCI均为剖析纯试剂，阴极是纯度为99．999％的精铝。①收稿日期：2003．11．10基金项目：国家重点基础研讨与发展规划项目(G1999064903)作者简介：徐君莉(1973一)，女，浙江省永康人，博士研讨生，主要是做铝电解用慵懒电极功能研讨及电解制取铝锃合金研讨。万方数据

  第3期徐君莉等：熔盐电解法制取朋一“母合金图l电解槽设备I——石墨阳极；2——铝阴极；3——控温仪；4——氧化铝坩埚5——石墨坩埚；6一加热炉2试验成果及评论2．1电解进程中的槽电压在以铝为阴极，电流密度为0．35A／cm2，电解进程槽电压与时刻联系如图2所示。电解时刻／min图2槽电压与电解时刻的联系在电解进程产生了如下电化学反响：阳极：CI一+e=1／2ClzLi++e=Li(合金)在慵懒阴极(钢质阴极)上，450℃时LiCl分化电压为3．68V。但选用活性阴极(Al质阴极)时，因为锂在铝中有必定的溶解度，在阴极铝块上分出的新生态锂会向铝阴极内部深化分散，构成铝锂合金，LiCl的分化电压降至3．38v。从图2可以精确的看出，整个电解进程较为平稳，槽电压从开端的3．85V逐步上升到3．95V，然后保持安稳，槽电压实践与理论值相差不大。2．2电流密度与电解时刻的影响为了调查电流密度与电解时刻对A1．Ij合金中“的质量分数及纯度的影响，在不同电流密度与电解时刻下制取合金，制得的合金磨碎后剖析合金中锂、钾含量，成果如表1所示。阴极：表1不同工艺条件下电解法制取的铝锂合金成分(质量分数)从表1中可以精确的看出，所制得的铝锂合金含锂15％左右。在电解时刻1h的情况下，电流密度为0．1a／em2下所得的合金中锂的含量为最低(13．52％)。跟着电流密度的添加，合金中锂的含量也跟着添加。比较在各电流密度下，电解1．5h所得合金中锂含量高于电解1h所得合金中锂含量。可是，在电解2h后所得合金中锂含量反而比电解1．5h后的锂含量低。这是因为锂在铝锂合金里的分散速度低于在纯铝中的分散速度，跟着电解时刻延伸，在阴极上产生金属锂的量超越用于合金化的量，使阴极上分出的金属锂在阴极铝外表积累。因为金属锂的密度小于电解质，这使铝外表的锂上浮在电解质外表，未能和阴极铝构成合金。一起，跟着锂在阴极铝中浸透，构成合金的进程中，因为锂的密度小，产生了体积胀大。假如电解时电流密度过大，单位时刻内产生的锂量多，体积胀大速度较快，较简单导致在合金化的部位产生裂纹，跟着电解时刻的延伸，裂纹扩展到外表，使阴极合金开裂。阴极的开裂有两个晦气成果：其一是电解质从裂纹中浸入合金，使合金中杂质添加，降低了合金中锂的含量及纯度；另一是裂纹的扩展使沉积在阴极上的未合金化的金属锂及部分合金从阴极上脱落到电解质中，以此来降低了电流效率，合金中锂含量下降。并且因为阴极的脱落使电解进程阴极反响面积产生显着的改变，导致阴极电流密度不安稳，工艺参数不安稳。电解后的阴极如图3所示。图3电解后阴极的外观( a) 0．35 M cm 2电流密度下电解后阴极呈现开裂现象(b)0．1 M an2电流密度下取得外表平坦的阴极 万方数据