CN103233145A - 一种铝镓合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝镓合金及其制备方法，它是金属镓沿铝合金晶界分布的两相组织。上述铝鎵合金的制备方法是将金属镓放于密闭烧瓶中，再将该密闭烧瓶放入水浴锅中加热到50℃，使瓶内金属镓熔化为液态，恒温备用；取金属铝，在惰性气体如氩气介质的保护下，采用机械刮削方法去除表面氧化膜，裸露出纯铝基体；继续在惰性气体的保护下，将上述液态镓覆盖到上述裸露出的纯铝基体表面，涂层最薄区域厚度为1-10mm，再放入真空加热炉中，在50-200℃温度下保温10-60min，制得所述铝镓合金。本发明工艺简单，不对铝材进行过多加工，金属镓用量比重大幅减少，降低了成本，制备的铝鎵合金在干燥空气中具有很好的稳定性，能和水快速反应制得大量氢气，具有很强的经济性。

Description

一种铝镓合金及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种合金及其制备方法。
背景技术
在全球温室效应越来越严重的今天，人们对清洁能源的需求也变得越来越紧迫，而氢气的燃烧既能产生足够的能量，又能产生不污染空气的水，因此，氢气是一种十分理想化的清洁能源，但由于氢气的制备价格较高，且存在储存，运输等方面的难题，因此一直以来并没有得到大面积的应用。根据反应式Al+H2O→Al2O3+H2，利用铝和水的反应可以制备出符合要求的氢气，且铝价格低廉，运输方便，但铝表面的氧化铝膜会阻碍铝与水的接触，使上述反应不能够正常进行。而铝镓合金，由于镓在铝中的存在破坏了铝表面氧化铝膜的完整性，使上述反应得以顺利进行。但目前，人们制备铝镓合金，一般采用如粉末冶金，真空加热炉熔炼，泡沫冶金等手段，不但工艺复杂，且所用金属镓比重过大，因此成本较高，不具有很强的经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、金属镓用量比重大幅减少、能和水快速反应制得大量氢气的铝镓合金及其制备方法。
本发明的铝镓合金是金属镓沿铝合金晶界分布的两相组织。
上述铝镓合金的制备方法如下：
1）将金属镓放于密闭烧瓶中，再将该密闭烧瓶放入水浴锅中加热到50℃，使瓶内金属镓熔化为液态，恒温备用。
2）取金属铝，最好是工业级纯铝板材，其厚度为0.1-20mm,在惰性气体如氩气介质的保护下，采用机械刮削方法去除表面氧化膜，裸露出纯铝基体，
3）继续在惰性气体的保护下，将上述液态镓倾倒在上述裸露出的纯铝基体表面，覆盖比例为裸露出的纯铝基体表面积的10%-100%，再放入真空加热炉中，在50-200℃温度下保温10-60min，制得所述铝镓合金。
本发明的工作原理：
由于界面能的降低，使镓极易沿纯铝晶界扩散进入铝基体内部，并且其扩散速度快，同时液态镓在纯铝中的扩散后期，还利用毛细作用提高了镓的渗透扩散速度。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、制备工艺简单，不对铝材进行过多加工，不改变基体形状，省去大量后续加工步骤。
2、金属镓用量比重大幅减少，降低了成本。
3、制备的铝鎵合金在干燥的空气中具有很好的稳定性，可制备氢气，并能够作为储存和运输氢气的新方法；利用镓破坏了氧化铝膜的完整性从而消除了由于氧化铝膜的存在而阻碍铝与水反应制备氢气的技术性难题。
附图说明：
图1为实施例1所制备的铝镓合金截面组织扫描电镜图。
图2为图1中横线成分分布曲线。
图3为图1中方框区域高倍组织扫描电镜图。
图4为实施例2所制备的铝镓合金截面组织扫描电镜图。
图5为图4中横线成分分布曲线。
图6为图4中方框区域高倍组织扫描电镜图。
图1与图4中竖线为由于镓的渗透所出现阴影区域和未出现阴影区域的分界线，在成分分布图上可知，图1与图4中阴影区域为镓的渗入所致。
具体实施方式：
实施例1：
取60g金属镓放于密闭烧瓶中，将密闭烧瓶放入水浴锅中加热到50℃，使瓶内金属镓熔化为液态，恒温备用。取长度为50mm，宽度为50mm，厚度为2mm的正方形工业级纯铝薄板，在氩气介质的保护下，采用金刚石刀片，去除表面氧化膜。继续在氩气保护下，将上述液态镓倾倒在上述裸露出的纯铝基体表面，覆盖比例为裸露出的纯铝基体表面积的30%。将表面覆有金属镓的铝薄板置入真空加热炉中，在50℃下保温10min，即制得铝镓合金。
图1所示为所制铝镓合金截面的60倍组织扫描电镜图，图中竖线为由于镓的渗透所出现阴影区域和未出现阴影区域的分界线，可以明显看出由于液态镓的渗入对铝基体颜色的宏观外貌影响；图2为图1中横线成分分布图，从图上可以看出，图1中阴影区域为镓的渗入所致；图3为图1中黑框所示区域1000倍组织扫描电镜图，从图中可以明显的看出金属镓在铝基体中的分布情形。
实施例2：
取60g金属镓放于密闭烧瓶中，将密闭烧瓶放入水浴锅中加热到100℃，使瓶内金属镓熔化为液态，恒温备用。取长度为50mm，宽度为50mm，厚度为3mm的正方形金属铝薄板，在氮气介质的保护下，采用金刚石刀片，去除表面氧化膜。继续在氮气保护下，将上述液态镓倾倒在上述裸露出的纯铝基体表面，覆盖比例为裸露出的纯铝基体表面积的50%。将表面覆有金属镓的铝薄板置入真空加热炉中，在100℃下保温20min，即制得铝镓合金。
图4所示为所制铝镓合金截面的35倍组织扫描电镜图，图中竖线为由于镓的渗透所出现阴影区域和未出现阴影区域的分界线，可以明显看出由于液态镓的渗入对铝基体颜色的宏观外貌影响；图5为图4中横线成分分布图，从图上可以看出，图4中阴影区域为镓的渗入所致；图6为图4中黑框所示区域1000倍组织扫描电镜图，从图中可以明显的看出金属镓在铝基体中的分布情形。
实施例3：
取60g金属镓放于密闭烧瓶中，将密闭烧瓶放入水浴锅中加热到50℃，使瓶内金属镓熔化为液态，恒温备用。取长度为50mm，宽度为50mm，厚度为0.1mm的正方形工业级纯铝薄板，在氩气介质的保护下，采用金刚石刀片，去除表面氧化膜。继续在氩气保护下，将上述液态镓倾倒在上述裸露出的纯铝基体表面，覆盖比例为裸露出的纯铝基体表面积的10%。将表面覆有金属镓的铝薄板置入真空加热炉中，在50℃下保温20min，即制得铝镓合金。
实施例4：
取60g金属镓放于密闭烧瓶中，将密闭烧瓶放入水浴锅中加热到50℃，使瓶内金属镓熔化为液态，恒温备用。取长度为50mm，宽度为50mm，厚度为10mm的正方形工业级纯铝薄板，在氮气介质的保护下，采用金刚石刀片，去除表面氧化膜。继续在氮气保护下，将上述液态镓倾倒在上述裸露出的纯铝基体表面，覆盖比例为裸露出的纯铝基体表面积的80%。将表面覆有金属镓的铝薄板置入真空加热炉中，在200℃下保温40min，即制得铝镓合金。
实施例5：
取60g金属镓放于密闭烧瓶中，将密闭烧瓶放入水浴锅中加热到50℃，使瓶内金属镓熔化为液态，恒温备用。取长度为50mm，宽度为50mm，厚度为20mm的正方形工业级纯铝薄板，在氩气介质的保护下，采用金刚石刀片，去除表面氧化膜。继续在氩气保护下，将上述处理过的金属铝浸入在液态镓之中，即液态镓的覆盖比例为裸露出的纯铝基体表面积的100%。将表面覆有金属镓的铝薄板置入真空加热炉中，在200℃下保温60min，即制得铝镓合金。

Claims (4)

1.一种铝镓合金，其特征在于：它是金属镓沿铝合金晶界分布的两相组织。
2.上述权利要求1所述的铝鎵合金的制备方法，其特征在于：
1）将金属镓放于密闭烧瓶中，再将该密闭烧瓶放入水浴锅中加热到50℃，使瓶内金属镓熔化为液态，恒温备用。
2）取金属铝，在惰性气体如氩气介质的保护下，采用机械刮削方法去除表面氧化膜，裸露出纯铝基体，
3）继续在惰性气体的保护下，将上述液态镓倾倒在上述裸露出的纯铝基体表面，覆盖比例为裸露出的纯铝基体表面积的10%-100%，再放入真空加热炉中，在50-200℃温度下保温10-60min，制得所述铝镓合金。
3.根据权利要求2所述的铝镓合金的制备方法，其特征在于：所述金属铝为工业级纯铝板材。
4.根据权利要求2或3所述的铝镓合金的制备方法，其特征在于：所述铝材的厚度为0.1-20mm。
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