CN104532037A - 一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，属于冶金与材料加工技术领域。该阳极包括铝-锰中间合金制备、铝-镁中间合金制备、铝-锂中间合金制备、铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金的熔炼、浇铸、冷变形加工和热处理几个步骤。具体是以金属纯铝、纯锂、电解锰粒、镁粒、高纯镓、高纯铟、高纯锡、高纯铋为原料，先制备得铝-锰中间合金、铝-镁中间合金和铝-锂中间合金，经过熔炼、合金化，浇铸、轧制过程制备得铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金。该发明工艺制备了一种高性能的新型铝空气电池用八元铝合金阳极，提高了阳极的能量密度，降低了阳极的析氢速率，提高了阳极的利用率，工艺简单，生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于冶金与材料加工技术领域，具体涉及一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法。
背景技术
目前铝空气电池阳极材料的研究主要分为铝合金阳极的制备，铝合金阳极的热处理，铝合金阳极的冷变形加工三步进行。三个步骤的目的都是为了提高铝合金阳极的电化学活性和抗腐蚀性。
到目前为止已经有很多研究者研究了以铝为主要成份的二元合金，三元合金，四元合金，五元合金甚至更高元的合金，2002年国外已经研制出以Ga、In、Sn、Ti、Cd、Pb 及 Fe为合金元素的活化能力很强的八元铝阳极合金材料。其中如Al-0.1Zn、Al-0.1Te、Al-0.01Ga、Al-0.01In二元合金等已经达不到铝空电池的要求，所以现基本不再进行二元合金的研究。通过查资料发现研究最多的三元合金主要有Al-Zn-In、Al-Zn-In、Al-Zn-Sn、Al-Zn-Hg、Al-Mg-Mn、Al-Ga-Mg、Al-In-Mg等合金，这些合金的电流效率能由二元合金的50%提升至80%以上，甚至高达90%，其中Al-Zn-Hg合金的电流效率高达95%，但Hg是有毒物质，不易推广。最近三元合金的研究主要集中于Al-0.1Sn-0.05Ga和Al-0.1In-0.2Sn三元合金的研究，这两种合金在50mA/cm2的恒电放电时，放电电压接近其开路电位-1500mV(vs.SCE)。
对于四元合金，研究较多的材料主要是Al-0.2Ga/In-1Mg-0.1Sn和Al-0.1Ga-0.5Bi-0.1Sn等合金。这两种合金的开路电压分别为-1.86和-1.86V(vsHg/HgO)，而其自腐蚀电流密度<10mA/cm2。在130mA/cm2的电流密度下，Al-0.1Ga-0.5Bi-0.1Sn合金的电流效率可达94%，结果令人满意。
对于四元以上的合金，目前研究较多的有：Al-Pb-In-Ga-X系列在25％KOH＋3.5％NaCl 介质中，电流密度为 800mA/cm2时，开路电位可达-1.45V(vs Hg/HgO)；50℃下，4mol/L NaOH 中，Al-0.1P-0.1In-0.2Ga-0.01Tl合金的腐蚀速度只有0.058mg/(cm2·min)，开路电压为-1750mV；Al-4In-1Mg-0.022In-0.012Ga-0.04Ca合金，在海水中工作电位为-1.09V，电流效率达95.6%。
由以上分析可以得出，四元以上的合金研究较多，工作效率各有差别，并且研究还很不成熟，存在阳极钝化影响了其电化学活性，铝及其合金易发生严重的析氢自腐蚀导致其利用率较低等问题，所以有待于开发新型合金阳极，尽可能地解决以上问题。另外对铝合金阳极进行热处理和冷变形加工可提高阳极的抗腐蚀性，降低析氢速率，提高电流效率等性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660~820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量不超过铝液的0.1%的金属镓粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），向经步骤（2）处理后的合金液中加入质量不超过铝液的0.1%的金属锡粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（4），将经步骤（3）处理后的合金液中加入质量不超过铝液的0.5%的金属铋粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（5），将经步骤（4）处理后的合金液中加入铝-镁中间合金，使合金液中镁的质量百分含量不超过铝液的1%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（6），将经步骤（5）处理后的合金液中加入铝-锰中间合金，使合金液中锰的质量百分含量不超过铝液的0.5%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（7），在氩气保护下，将经步骤（6）处理后的合金液中加入铝-锂中间合金，使合金液中锂的质量百分含量不超过铝液的0.1%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（8），将经步骤（7）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金液取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模得到铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金。
步骤（9），将经步骤（8）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金进行轧制及热处理，得到可作为铝-空气电池用的八元铝合金阳极。
进一步，优选的是所述的纯铝锭为纯度为99.85%的纯铝锭，金属镓粒的纯度为99.99%以上，金属锡粒的纯度为99.999%以上，金属铋粒的纯度为99.99%以上。
上述技术方案中步骤（5）所述的铝-镁中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660~820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量不超过铝液的14.9%的99.99%以上的镁粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-镁合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-镁中间合金。
上述技术方案中步骤（6）所述的铝-锰中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入坩埚中，加热到660~820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量不超过铝液的1.8%的99.99%以上的电解锰粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锰合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锰中间合金。
上述技术方案中步骤（6）所述的铝-锂中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660~820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量不超过铝液的4.0%纯度为99.9%以上的金属锂，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锂合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锂中间合金。
本发明技术方案中，进一步优选的是所述的坩埚为石墨、碳化硅或刚玉坩埚。
本发明技术方案中，进一步优选的是所述的每次合金化时间为5~15分钟。
本发明技术方案中，进一步优选的是浇铸过程中，模具必须加热以使浇铸的温度在200~450℃之间。
本发明技术方案中，进一步优选的是所述的轧制及热处理采用双辊式辊轧机，所述的轧制为6~8次冷轧，所述的每次冷轧后的合金需进行热处理，合金的热处理温度为500~560℃，每次热处理的时间为10~50分钟。
上述技术方案中使用氩气保护，是为了防止金属铝氧化损失。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）目前未见到铝-空气电池用铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋八元铝合金阳极相关报导；
（2）本发明制备方法包括铝-锰中间合金制备、铝-镁中间合金制备、铝-锂中间合金制备、铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金的熔炼、浇铸、冷变形加工和热处理步骤，处理流程简单，生产成本低，易于推广应用；
（3）本发明提高了铝合金阳极的性能，使其能量密度大于4000wh/kg；
（4）本发明八元铝合金阳极的制备方法通过添加细化晶粒，使合金成份均匀化，阻碍自腐蚀的元素，有效降低了阳极的析氢速率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明制备铝-锰中间合金时采用井式炉。
实施例1
一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入石墨坩埚中，然后在氩气保护下，加热到760℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的0.1%纯度为99.99%以上的金属镓粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），向经步骤（2）处理后的合金液中加入质量为铝液的0.1%纯度为99.999%以上的金属锡粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（4），将经步骤（3）处理后的合金液中加入质量为铝液的0.5%纯度为99.99%以上的金属铋粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（5），将经步骤（4）处理后的合金液中加入铝-镁中间合金，使合金液中镁的质量百分含量为铝液的1%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（6），将经步骤（5）处理后的合金液中加入铝-锰中间合金，使合金液中锰的质量百分含量为铝液的0.5%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（7），在氩气保护下，将经步骤（6）处理后的合金液中加入铝-锂中间合金，使合金液中锂的质量百分含量为铝液的0.1%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（8），将经步骤（7）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金液取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模得到铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金。
步骤（9），将经步骤（8）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金进行轧制及热处理，得到可作为铝-空气电池用的八元铝合金阳极。所述的轧制及热处理采用辊式辊轧机，所述的轧制为6次冷轧，所述的每次冷轧后的合金需进行热处理，合金的热处理温度为530~555℃，每次热处理的时间为10分钟。
本实施例中所述的铝-镁中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入石墨坩埚中，然后在氩气保护下，加热到760℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的14.9%的99.99%以上的镁粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-镁合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-镁中间合金。
本实施例中所述的铝-锰中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入石墨坩埚中，加热到760℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的1.8%的99.99%以上的电解锰粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锰合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锰中间合金。
本实施例中所述的铝-锂中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入石墨坩埚中，然后在氩气保护下，加热到760℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的4.0%纯度为99.9%以上的金属锂，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锂合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锂中间合金。
本实施例中在浇铸过程中，模具必须加热以使浇铸的温度在200~450℃之间。
实施例2
一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入碳化硅坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的0.05%纯度为99.99%以上的金属镓粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（3），向经步骤（2）处理后的合金液中加入质量为铝液的0.08%纯度为99.999%以上的金属锡粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（4），将经步骤（3）处理后的合金液中加入质量不超过铝液的0.15%纯度为99.99%以上的金属铋粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（5），将经步骤（4）处理后的合金液中加入铝-镁中间合金，使合金液中镁的质量百分含量为铝液的0.8%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（6），将经步骤（5）处理后的合金液中加入铝-锰中间合金，使合金液中锰的质量百分含量为铝液的0.03%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（7），在氩气保护下，将经步骤（6）处理后的合金液中加入铝-锂中间合金，使合金液中锂的质量百分含量为铝液的0.03%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（8），将经步骤（7）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金液取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模得到铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金。
步骤（9），将经步骤（8）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金进行轧制及热处理，得到可作为铝-空气电池用的八元铝合金阳极。所述的轧制及热处理采用辊式辊轧机，所述的轧制为8次冷轧，所述的每次冷轧后的合金需进行热处理，合金的热处理温度为520~540℃，每次热处理的时间为50分钟。
本实施例中所述的铝-镁中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入碳化硅坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的10%的99.99%以上的镁粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（3），在氩气保护下，将经步骤（2）处理后的合金化铝-镁合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-镁中间合金。
本实施例中所述的铝-锰中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入碳化硅坩埚中，加热到660℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的1.3%的99.99%以上的电解锰粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锰合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锰中间合金。
本实施例中所述的铝-锂中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入碳化硅坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的2.5%纯度为99.9%以上的金属锂，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为5分钟；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锂合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锂中间合金。
本实施例中在浇铸过程中，模具必须加热以使浇铸的温度在300~350℃之间。
实施例3
一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入刚玉坩埚中，然后在氩气保护下，加热到820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的0.07%纯度为99.99%以上的金属镓粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（3），向经步骤（2）处理后的合金液中加入质量为铝液的0.08%纯度为99.999%以上的金属锡粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（4），将经步骤（3）处理后的合金液中加入质量为铝液的0.4%纯度为99.99%以上的金属铋粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（5），将经步骤（4）处理后的合金液中加入铝-镁中间合金，使合金液中镁的质量百分含量为铝液的0.9%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（6），将经步骤（5）处理后的合金液中加入铝-锰中间合金，使合金液中锰的质量百分含量为铝液的0.4%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（7），在氩气保护下，将经步骤（6）处理后的合金液中加入铝-锂中间合金，使合金液中锂的质量百分含量为铝液的0.07%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（8），将经步骤（7）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金液取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模得到铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金。
步骤（9），将经步骤（8）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金进行轧制及热处理，得到可作为铝-空气电池用的八元铝合金阳极。所述的轧制及热处理采用双辊式辊轧机，所述的轧制为7次冷轧，所述的每次冷轧后的合金需进行热处理，合金的热处理温度为510~550℃，每次热处理的时间为30分钟。
本实施例中所述的铝-镁中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入刚玉坩埚中，然后在氩气保护下，加热到820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的12.8%的99.99%以上的镁粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（3），在氩气保护下，将经步骤（2）处理后的合金化铝-镁合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-镁中间合金。
本实施例中所述的铝-锰中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入刚玉坩埚中，加热到820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的1%的99.99%以上的电解锰粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锰合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锰中间合金。
本实施例中所述的铝-锂中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入刚玉坩埚中，然后在氩气保护下，加热到820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的3.6%纯度为99.9%以上的金属锂，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为15分钟；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锂合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锂中间合金。
本实施例中在浇铸过程中，模具必须加热以使浇铸的温度在280~400℃之间。
实施例4
一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入刚玉坩埚中，然后在氩气保护下，加热到720℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的0.08%纯度为99.99%以上的金属镓粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为10分钟；
步骤（3），向经步骤（2）处理后的合金液中加入质量为铝液的0.08%纯度为99.999%以上的金属锡粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为8分钟；
步骤（4），将经步骤（3）处理后的合金液中加入质量为铝液的0.2%纯度为99.99%以上的金属铋粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为12分钟；
步骤（5），将经步骤（4）处理后的合金液中加入铝-镁中间合金，使合金液中镁的质量百分含量为铝液的0.85%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为10分钟；
步骤（6），将经步骤（5）处理后的合金液中加入铝-锰中间合金，使合金液中锰的质量百分含量为铝液的0.3%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为14分钟；
步骤（7），在氩气保护下，将经步骤（6）处理后的合金液中加入铝-锂中间合金，使合金液中锂的质量百分含量为铝液的0.07%，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为7分钟；
步骤（8），将经步骤（7）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金液取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模得到铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金。
步骤（9），将经步骤（8）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金进行轧制及热处理，得到可作为铝-空气电池用的八元铝合金阳极。所述的轧制及热处理采用双辊式辊轧机，所述的轧制为7次冷轧，所述的每次冷轧后的合金需进行热处理，合金的热处理温度为500~560℃，每次热处理的时间为35分钟。
本实施例中所述的铝-镁中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入碳化硅坩埚中，然后在氩气保护下，加热到700℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的8.8%的99.99%以上的镁粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为13分钟；
步骤（3），在氩气保护下，将经步骤（2）处理后的合金化铝-镁合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-镁中间合金。
本实施例中所述的铝-锰中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入碳化硅坩埚中，加热到750℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的0.5%的99.99%以上的电解锰粒，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为6分钟；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锰合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锰中间合金。
本实施例中所述的铝-锂中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入石墨坩埚中，然后在氩气保护下，加热到800℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量为铝液的3.2%纯度为99.9%以上的金属锂，保持温度并搅拌使其合金化；合金化时间为9分钟；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锂合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锂中间合金。
本实施例中在浇铸过程中，模具必须加热以使浇铸的温度在360~440℃之间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660~820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量不超过铝液的0.1%的金属镓粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），向经步骤（2）处理后的合金液中加入质量不超过铝液的0.1%的金属锡粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（4），将经步骤（3）处理后的合金液中加入质量不超过铝液的0.5%的金属铋粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（5），将经步骤（4）处理后的合金液中加入铝-镁中间合金，使合金液中镁的质量百分含量不超过铝液的1%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（6），将经步骤（5）处理后的合金液中加入铝-锰中间合金，使合金液中锰的质量百分含量不超过铝液的0.5%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（7），在氩气保护下，将经步骤（6）处理后的合金液中加入铝-锂中间合金，使合金液中锂的质量百分含量不超过铝液的0.1%，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（8），将经步骤（7）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金液取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模得到铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金；
步骤（9），将经步骤（8）处理后的铝-锂-锰-镓-铟-锡-镁-铋合金进行轧制及热处理，得到可作为铝-空气电池用的八元铝合金阳极。
2.根据权利要求1所述的铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，所述的纯铝锭为纯度为99.85%的纯铝锭，金属镓粒的纯度为99.99%以上，金属锡粒的纯度为99.999%以上，金属铋粒的纯度为99.99%以上。
3.根据权利要求1所述的铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述的铝-镁中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660~820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量不超过铝液的14.9%的99.99%以上的镁粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-镁合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-镁中间合金。
4.根据权利要求1所述的铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述的铝-锰中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入坩埚中，加热到660~820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量不超过铝液的1.8%的99.99%以上的电解锰粒，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤（2）处理后的合金化铝-锰合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锰中间合金。
5.根据权利要求1所述的铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述的铝-锂中间合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将纯铝锭放入坩埚中，然后在氩气保护下，加热到660~820℃下熔化成液态的铝液；
步骤（2），在氩气保护下，向经步骤（1）处理后的铝液中加入质量不超过铝液的4.0%纯度为99.9%以上的金属锂，保持温度并搅拌使其合金化；
步骤（3），将经步骤步骤（2）处理后的合金化铝-锂合金液由炉子中取出浇铸，并冷却到常温，然后脱模，得到铝-锂中间合金。
6.根据权利要求1或3或4或5所述的铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，所述的坩埚为石墨、碳化硅或刚玉坩埚。
7.根据权利要求1或3或4或5所述的铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，所述的每次合金化时间为5~15分钟。
8.根据权利要求1或3或4或5所述的铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，浇铸过程中，模具必须加热以使浇铸的温度在200~450℃之间。
9.根据权利要求1所述的铝-空气电池用八元铝合金阳极的制备方法，其特征在于，所述的轧制及热处理采用辊式辊轧机，所述的轧制为6~8次冷轧，所述的每次冷轧后的合金需进行热处理，合金的热处理温度为500~560℃，每次热处理的时间为10~50分钟。
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