CN107034489A - 铅银合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铅银合金的制备方法。该方法包括以下步骤：按所欲制备的铅银合金中铅和银的质量比，分别准备金属铅和银盐；以金属铅作为液态阴极，采用熔盐电解扩散法制备铅银合金；其中，在电解扩散过程中控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4。利用上述制备方法，通过熔盐电解扩散法，以金属铅为液态阴极，在电解期间控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的匹配一致性，将二者的电量比控制在1:1～1.4，能够使铅银合金制品中两种金属成分的含量基本与目标含量一致，从而达到有效控制合金成分的目的。且通过上述熔盐电解扩散法，本发明制备出了铅银合金。

Description

铅银合金的制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料制备技术领域，具体而言，涉及一种铅银合金的制备方法。
背景技术
铅合金具有众多优异的性质诸如密度低，机械性能及化学性质优良以及可以回收利用等特色，因而被人们称为“绿色合金”。铅合金被广泛应用于各种领域如汽车工业、电子产品、航空、军事，而且其用量有大幅度增加的趋势。铅基银合金属于铅合金系列中的一种。
传统生产这类合金的方法为熔炼法，即共掺法：各种合金成分元素通过各自独立的冶金流程制得后，将其熔炼获得合金。这种方法流程长，其中的所有金属元素必须经过各自的冶金过程及其随后精炼得到，此过程工艺繁杂，成本高；由于其主体成分为活性金属，熔炼生产合金过程必须有惰性气氛或真空环境，而且金属损耗率高，并造成环境的污染。
长期以来，人们不断尝试使用熔盐电解法生产合金。其中电解扩散法是熔盐电解法制备合金中最重要的一种。电解扩散法中，最有代表性的工作为Ram Sharma提出的镁合金电解扩散法，在电解液中预先添加液态铝作为阴极，电解氧化镁或氯化镁，使镁在铝上沉积获得镁铝合金。
然而，目前尚无电解扩散法制备铅银合金并有效控制合金成分的报道。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种铅银合金的制备方法，以解决现有技术中电解扩散法无法制备铅银合金，且无法有效控制铅银合金成分的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铅银合金的制备方法，其包括以下步骤：按所欲制备的铅银合金中铅和银的质量比，分别准备金属铅和银盐；以金属铅作为液态阴极，采用熔盐电解扩散法制备铅银合金；其中，在电解扩散过程中控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4。
进一步地，控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4的步骤中，根据公式I确定电解混合原料的电解电流和电解时间，进而得到铅银合金，其中，公式I为：
(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F≤It≤1.4(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F
公式I中，m(Ag)salt为银盐的质量，M(Ag)salt为银盐的相对分子质量，I为电解电流，t为电解时间，F为法拉第常数。
进一步地，以电解时间t为总电解时间，向电解炉中一次性、间隔性或连续性地加入银盐，以制备铅银合金。
进一步地，银盐为氯化银。
进一步地，电解扩散过程中，采用的电解质包括碱金属熔盐。
进一步地，碱金属熔盐的成分包括氯化锂、氯化钠、氯化钾及氯化镁中的一种或多种。
进一步地，按重量百分比计，电解质包括50～70％的氯化钠及30～50％的氯化钾。
进一步地，电解扩散过程中，电解温度为400～900℃。
进一步地，熔盐电解共沉积过程中，阴极电流密度为0.5～1.5A/cm2。
应用本发明的技术方案，提供了一种铅银合金的制备方法，其包括以下步骤：按所欲制备的铅银合金中铅和银的质量比，分别准备金属铅和银盐；以金属铅作为液态阴极，采用熔盐电解扩散法制备铅银合金；其中，在电解扩散过程中控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4。
利用上述制备方法，通过熔盐电解扩散法，以金属铅为液态阴极，在电解期间控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的匹配一致性，将二者的电量比控制在1:1～1.4以内，能够使铅银合金制品中两种金属成分的含量基本与目标含量一致，从而达到有效控制合金成分的目的。且通过上述熔盐电解扩散法，本发明制备出了铅银合金。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中的电解扩散法无法制备铅银合金，且无法有效控制铅银合金成分的问题。
为了解决这一问题，本发明提供了一种铅银合金的制备方法，其包括以下步骤：按所欲制备的铅银合金中铅和银的质量比，分别准备金属铅和银盐；以金属铅作为液态阴极，采用熔盐电解扩散法制备铅银合金；其中，在电解扩散过程中控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4。
利用上述制备方法，通过熔盐电解扩散法，以金属铅为液态阴极，在电解期间控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的匹配一致性，将二者的电量比控制在1:1～1.4以内，能够使铅银合金制品中两种金属成分的含量基本与目标含量一致，从而达到有效控制合金成分的目的。且通过上述熔盐电解扩散法，本发明制备出了铅银合金。
具体来说，相比于传统的熔盐电解扩散过程，本发明中增加了控制成分的步骤。对于制备铅银二元体系的合金而言，按所欲制备的铅银合金中铅和银的质量比分别准备金属铅和银盐，然后以金属铅为液态阴极，将银盐投入电解炉中进行熔盐电解扩散。如果不控制法拉第电量与电解电量的匹配一致性，由于电解过程采用的电解质中同样存在金属离子，这些金属离子极易在电解过程中一并电解析出，从而作为杂质成分破坏铅银合金的二元体系。本发明正是基于这一点，提出了在熔盐电解扩散期间控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4，这样相当于为银离子的电解析出设置了电解电量的供应总数，从而能够有效防止电解质中的杂质金属离子析出，有效地控制了合金制品的铅银含量，使其基本与目标含量一致。
本发明提供的上述制备方法中，可以通过电解时间和电解电流来控制电解电量。在一种优选的实施方式中，控制银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4的步骤中，根据公式I确定电解混合原料的电解电流和电解时间，进而得到铅银合金，其中，公式I为：
(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F≤It≤1.4(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F
公式I中，m(Ag)salt为银盐的质量，M(Ag)salt为银盐的相对分子质量，I为电解电流，t为电解时间，F为法拉第常数(96485C/mol)。
在实际操作过程中，可以预先设定电解电流的值，就可以根据上式获得电解时间，从而应用在实际电解共沉积过程中即可。相反，也可以预先设定电解时间，比如要求在多长时间内完成电解，就可以根据上式确定电解电流的大小。此外，也可以预设电解时间和电解电流，从而根据上式确定作为液态阴极的金属铅的质量和银盐的质量。
利用电解时间和电解电流来控制电解电量，从而控制合金成分，使得本发明中的制备方法可以采用各种生产工艺。在一种优选的实施方式中，以电解时间t为总电解时间，向电解炉中一次性、间隔性或连续性地加入银盐，以制备铅银合金。
如前文所述，本发明通过电解时间和电解电流来控制电解电量，从而达到了银盐中银离子放电所需法拉第电量与电解该银盐的电解电量之间的匹配一致性。因此，在上述式I所示的电解时间t内，能够恰好将预先称量的银盐电解沉积完全。在此基础上，以电解时间t为总电解时间，向电解炉中一次性、间隔性或连续性地银盐，能够达到连续性制备铅银合金的目的。且在电解时间t后取出的合金，其成分均与预设值基本一致。
在一种优选的实施方式中，上述银盐为氯化银。相较于其他银盐，氯化银具有更高的电解性能。
上述熔盐电解扩散过程中采用的电解质可以是本领域常用的电解质，其目的是支持电解过程中的电子运动。在一种优选的实施方式中，熔盐电解扩散过程中，采用的电解质包括碱金属熔盐。碱金属的活动性强于银，相应地，电解过程中晚于银离子析出。采用碱金属熔盐作为电解质，结合上述电解电量控制步骤，能够进一步防止金属杂质进入合金中，从而更有利于二元体系合金的成分控制。更优选地，碱金属熔盐的成分包括氯化锂、氯化钠、氯化钾及氯化镁中的一种或多种。更优选地，按重量百分比计，电解质包括50～70％的氯化钠及30～50％的氯化钾。
其他电解工艺可以进行调整。在一种优选的实施方式中，熔盐电解扩散过程中，电解温度为400～900℃。阴极电流密度为0.5～1.5A/cm2。该工艺条件下，电解扩散过程更加稳定，从而有利于进一步提高铅银合金制品的质量稳定性。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例1
合金设计为Pb-0.5wt％Ag(其中Ag的含量为0.5wt％)，按此比例分别准备金属铅和氯化银。
预先设定电解电流为直流电源2A；
按公式(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F＝It，其中m(Ag)salt为银盐的质量，M(Ag)salt为银盐的相对分子质量，I为电解电流2A，F为法拉第常数96485C/mol。
计算得出电解时间t为10h，以准备的金属铅为液态阴极，一次性将全部氯化银加入至电解炉中，进行连续的熔盐电解扩散。
其他电解参数如下：
电解阳极为石墨；直流电源：2A；电解质温度700℃；阴极电流密度0.5A/cm2；电解质组成：氯化钾50wt％－氯化钠50wt％。在上述工艺参数条件下，连续电解10小时后，取出合金，使用ICP分析银含量。
具体数据如下表所示：
合金设计 Pb-0.5wt％Ag
所得合金成分 Pb-0.46wt％Ag
实施例2
合金设计为Pb-0.5wt％Ag(其中Ag的含量为0.5wt％)，按此比例分别准备金属铅和氯化银。
预先设定电解电流为直流电源2A；
按公式1.4(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F＝It，其中m(Ag)salt为银盐的质量，M(Ag)salt为银盐的相对分子质量，I为电解电流2A，F为法拉第常数96485C/mol。
计算得出电解时间t为10h，以准备的金属铅为液态阴极，一次性将全部氯化银加入至电解炉中，进行连续的熔盐电解扩散。
其他电解参数如下：
电解阳极为石墨；直流电源：2A；电解质温度700℃；阴极电流密度1.5A/cm2；电解质组成：氯化钠70wt％－氯化钾30wt％。在上述工艺参数条件下，连续电解10小时后，取出合金，使用ICP分析银含量。
具体数据如下表所示：
合金设计 Pb-0.5wt％Ag
所得合金成分 Pb-0.47wt％Ag
实施例3
合金设计为Pb-0.5wt％Ag(其中Ag的含量为0.5wt％)，按此比例分别准备金属铅和氯化银。
预先设定电解电流为直流电源2A；
按公式1.3(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F＝It，其中m(Ag)salt为银盐的质量，M(Ag)salt为银盐的相对分子质量，I为电解电流2A，F为法拉第常数96485C/mol。
计算得出电解时间t为10h，以准备的金属铅为液态阴极，一次性将全部氯化银加入至电解炉中，进行连续的熔盐电解扩散。
其他电解参数如下：
电解阳极为石墨；直流电源：2A；电解质温度400℃；阴极电流密度1A/cm2；电解质组成：氯化钠50wt％－氯化钾50wt％。在上述工艺参数条件下，连续电解10小时后，取出合金，使用ICP分析银含量。
具体数据如下表所示：
合金设计 Pb-0.5wt％Ag
所得合金成分 Pb-0.46wt％Ag
实施例4
合金设计为Pb-5wt％Ag(其中Ag的含量为0.5wt％)，按此比例分别准备金属铅和氯化银。
预先设定电解电流为直流电源2A；
按公式1.3(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F＝It，其中m(Ag)salt为银盐的质量，M(Ag)salt为银盐的相对分子质量，I为电解电流2A，F为法拉第常数96485C/mol。
计算得出电解时间t为10h，以准备的金属铅为液态阴极，一次性将全部氯化银加入至电解炉中，进行连续的熔盐电解扩散。
其他电解参数如下：
电解阳极为石墨；直流电源：2A；电解质温度380℃；阴极电流密度2.0A/cm2；电解质组成：氯化锂50wt％－氯化钠20wt％-氯化镁30wt％。在上述工艺参数条件下，连续电解10小时后，取出合金，使用ICP分析银含量。
具体数据如下表所示：
合金设计 Pb-0.5wt％Ag
所得合金成分 Pb-0.45wt％Ag
对比例1
合金设计为Pb-0.5wt％Ag(其中Ag的含量为0.5wt％)，按此比例分别准备金属铅和氯化银。
预先设定电解电流为直流电源2A；
按公式0.9(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F＝It，其中m(Ag)salt为银盐的质量，M(Ag)salt为银盐的相对分子质量，I为电解电流2A，F为法拉第常数96485C/mol。
计算得出电解时间t为10h，以准备的金属铅为液态阴极，一次性将全部氯化银加入至电解炉中，进行连续的熔盐电解扩散。
其他电解参数如下：
电解阳极为石墨；直流电源：2A；电解质温度700℃；阴极电流密度2.0A/cm2；电解质组成：氯化锂50wt％－氯化钠50wt％。在上述工艺参数条件下，连续电解10小时后，取出合金，使用ICP分析银含量。
具体数据如下表所示：
合金设计 Pb-0.5wt％Ag
所得合金成分 Pb-0.4wt％Ag
对比例2
合金设计为Pb-5wt％Ag(其中Ag的含量为5wt％)，按此比例分别准备金属铅和氯化银。
预先设定电解电流为直流电源2A；
按公式1.6(3m(Ag)salt/M(Ag)salt)F＝It，其中m(Ag)salt为银盐的质量，M(Ag)salt为银盐的相对分子质量，I为电解电流2A，F为法拉第常数96485C/mol。
计算得出电解时间t为10h，以准备的金属铅为液态阴极，一次性将全部氯化银加入至电解炉中，进行连续的熔盐电解扩散。
其他电解参数如下：
电解阳极为石墨；直流电源：2A；电解质温度700℃；阴极电流密度2.0A/cm2；电解质组成：氯化锂50wt％－氯化钠50wt％。在上述工艺参数条件下，连续电解10小时后，取出合金，使用ICP分析银含量。
具体数据如下表所示：
合金设计 Pb-0.5wt％Ag
所得合金成分 Pb-0.38wt％Ag-0.02wt％Na-0.01wt％Li
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
利用上述制备方法，通过熔盐电解扩散，能够制备出铅银合金。更重要地，本发明通过在电解期间控制银离子的放电所需的法拉第电量与电解电量匹配一致性，将二者的电量比控制在1:1～1.4以内，能够使铅银合金制品中两种金属成分的含量基本与目标含量一致，从而达到有效控制合金成分的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铅银合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按所欲制备的铅银合金中铅和银的质量比，分别准备金属铅和银盐；
以所述金属铅作为液态阴极，采用熔盐电解扩散法制备所述铅银合金；
其中，在电解扩散过程中控制所述银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解所述银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述控制所述银盐中的银离子放电所需的法拉第电量与电解所述银盐的电解电量之间的比值为1:1～1.4的步骤中，根据公式I确定电解所述混合原料的电解电流和电解时间，进而得到所述铅银合金，其中，所述公式I为：
(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F≤It≤1.4(m(Ag)salt/M(Ag)salt)F
所述公式I中，m(Ag)salt为所述银盐的质量，M(Ag)salt为所述银盐的相对分子质量，I为所述电解电流，t为所述电解时间，F为法拉第常数。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，以所述电解时间t为总电解时间，向电解炉中一次性、间隔性或连续性地加入所述银盐，以制备所述铅银合金。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述银盐为氯化银。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电解扩散过程中，采用的电解质包括碱金属熔盐。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属熔盐的成分包括氯化锂、氯化钠、氯化钾及氯化镁中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，按重量百分比计，所述电解质包括50～70％的氯化钠及30～50％的氯化钾。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述电解扩散过程中，电解温度为400～900℃。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述熔盐电解共沉积过程中，阴极电流密度为0.5～1.5A/cm2。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1035532A (zh) * 1988-02-06 1989-09-13 东北工学院 电解生产铝硅合金的方法
JP2008195969A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Toyohashi Univ Of Technology Ｅｓｒ加熱を用いた溶融塩電解による合金インゴットの製造方法
CN101440508A (zh) * 2008-12-12 2009-05-27 北京科技大学 活泼金属基合金的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1035532A (zh) * 1988-02-06 1989-09-13 东北工学院 电解生产铝硅合金的方法
JP2008195969A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Toyohashi Univ Of Technology Ｅｓｒ加熱を用いた溶融塩電解による合金インゴットの製造方法
CN101440508A (zh) * 2008-12-12 2009-05-27 北京科技大学 活泼金属基合金的制备方法

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