CN113416876B - 一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法 - Google Patents

一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113416876B
CN113416876B CN202110662282.1A CN202110662282A CN113416876B CN 113416876 B CN113416876 B CN 113416876B CN 202110662282 A CN202110662282 A CN 202110662282A CN 113416876 B CN113416876 B CN 113416876B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gallium
based liquid
indium
tin
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110662282.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113416876A (zh
Inventor
罗鲲
耿继业
诸葛祥群
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN202110662282.1A priority Critical patent/CN113416876B/zh
Publication of CN113416876A publication Critical patent/CN113416876A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113416876B publication Critical patent/CN113416876B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法，属于材料冶金领域。本发明用气氛熔炼法或镓溶解法，将镓为83.80％‑83.99％、铟为12.20％、锡为3.60％、锌为0.20％、铝为0.01％‑0.20％按质量百分比进行合金制备。本发明的一种超低熔点镓基液态金属的制备方法，可以得到熔点为‑32℃的镓基液态金属，制备方法简单，易于推广工业化生产。本发明所得的镓基液态合金熔点与水银相近，且该合金安全无毒，可以替代水银产品，解决潜在的环境污染威胁，同时在柔性电子、可穿戴设备和仿生机器人等新技术领域具有广泛应用前景。

Description

一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法
技术领域
本发明属于材料冶金领域，涉及一种熔点与水银接近的超低熔点镓铟锡铝锌液态合金，该合金具有安全、无毒、蒸气压低等特点，可用于替代水银。
背景技术
常温下呈现液态的金属包括汞、铯、钫和镓，其熔点分别为–38.87℃，28.65℃，27℃和29.8℃。其中，汞的挥发性强，毒性大；铯在空气中极易被氧化，可与水发生剧烈反应；钫则是一种不稳定的放射性元素；只有金属镓对人体无害，是一种安全金属。我国已经禁止开采新的原生汞矿，同时对许多涉汞行业和涉汞产品制订了限制、直至最终停产的时间表。为此，一些基于水银液体金属特性的产品，如温度计、血压计、水银倾斜开关等急需安全的替代品。
尽管镓在常温下并非为液态，但镓基共晶合金具有更低的熔点。例如，特定组分的镓铟锡合金和镓铟合金室温下均为液态。镓基液态合金兼具液体的流动性与金属的导电、导热性，同时安全无毒，是水银制品的最佳替代物，在柔性电路、电子元器件、生物医学等领域具有广泛的应用前景。例如，德国Geratherm公司成功开发出一款镓铟锡液态合金(熔点约-19℃)体温计，已经成功销售到世界60多个国家和地区。此外，镓基液态合金蒸气压低于水银，还可以用于制造高温温度计和热传导材料。但是，与水银熔点(–38.87℃)相比，镓基液态合金仍有很大的差距，在需要更低温度的应用场景下还不能替代水银。
发明内容
本发明提出一种超低温度镓基液态金属的制备方法，其熔点可达-32℃，可用于替代水银，消除其对环境造成的污染威胁。
本发明的技术方案：
一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法，制备五元镓基液态合金的原料：金属镓、铟、锡、锌和铝，5种金属的纯度分别要求在99.95％以上；各种原料的质量百分比为：镓为83.80％-83.99％、铟为12.20％、锡为3.60％、锌为0.20％、铝为0.01％-0.20％；制备方法为气氛熔炼法，具体过程为：将所有原料放入石墨坩埚内，将石墨坩埚移至气氛炉中，抽真空后通入氩气，在氩气气氛保护下将坩埚加热至700-750℃，并继续保温1-2小时；之后在氩气气氛保护下冷却至室温后取出；刮除表面氧化膜，获得镓基液态合金。
一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法，制备五元镓基液态合金的原料：金属镓、铟、锡、锌和铝，5种金属的纯度分别要求在99.95％以上；各种原料的质量百分比为：镓为83.80％-83.99％、铟为12.20％、锡为3.60％、锌为0.20％、铝为0.01％-0.20％；制备方法为镓溶解法，具体过程为：先将镓原料放入聚四氟乙烯坩埚中，在60℃干燥箱中加热熔化，再把其他4种金属原料加入熔化后的镓中，以石墨棒搅拌溶解，溶解温度为60℃；冷却到室温后除掉表面氧化膜，获得镓基液态合金。
进一步地，金属镓、铟、锡、锌和铝的质量百分比为：镓为83.90％、铟为12.20％、锡为3.60％、锌为0.20％、铝为0.10％。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种超低熔点镓基液态金属的制备方法，通过微量铝的加入显著降低镓基液态金属的熔点，可以得到熔点为-32℃的镓基液态金属，制备方法简单，易于推广工业化生产。
(2)由于本发明所得的镓基液态合金熔点与水银相近，且该合金安全无毒，可以替代水银产品，解决潜在的环境污染威胁，同时在柔性电子、可穿戴设备和仿生机器人等新技术领域具有广泛应用前景。
附图说明
图1实施例1低熔点镓基液态金属DSC升温曲线图；
图2实施例2低熔点镓基液态金属DSC升温曲线图；
图3实施例3低熔点镓基液态金属DSC升温曲线图；
图4实施例4低熔点镓基液态金属DSC升温曲线图。
具体实施方式
实施例1
用分析天平准确称取镓16.7742g、铟2.4420g、锡0.7235g、锌0.0403g和铝0.0200g(铝含量约0.1％)。将镓、铟、锡和锌先加入石墨坩埚中，最后放入铝。石墨坩埚移入气氛炉中，抽真空后通入高纯氩气保护。升温至700℃并保温1h。石墨坩埚随炉冷却至室温取出。静置2h后除掉表面氧化膜后，得到低熔点镓基液态合金。
实施例2
先将整瓶原料镓放置鼓风干燥箱中，升温至60℃直至全部熔化，称取其中液态镓50.3360g，加入到聚四氟乙烯坩埚中。然后，用分析天平准确称取铟7.3210g、锡2.1610g、锌0.1201g和铝0.0620g(铝含量约0.1％)，并加入装有熔化镓的聚四氟乙烯坩埚内。石墨棒搅拌至固态的金属原料在60℃下完全溶解于熔化镓中，静置4h后除去氧化膜，得到超低熔点镓基液态合金。
实施例3
用分析天平准确称取镓50.2780g、铟7.3210g、锡2.1610g、锌0.1200g和铝0.1200g(铝含量约0.2％)。将镓、铟、锡和锌先加入石墨坩埚中，最后放入铝。石墨坩埚移入气氛炉中，抽真空后通入高纯氩气保护。升温至700℃并保温1h。石墨坩埚随炉冷却至室温取出。静置2h后除掉表面氧化膜后，得到低熔点镓基液态合金。
实施例4
用分析天平准确称取镓50.3920g、铟7.3210g、锡2.1610g、锌0.1201g和铝0.0060g(铝含量约0.01％)。将镓、铟、锡和锌先加入石墨坩埚中，最后放入铝。石墨坩埚移入气氛炉中，抽真空后通入高纯氩气保护。升温至700℃并保温1h。石墨坩埚随炉冷却至室温取出。静置2h后除掉表面氧化膜后，得到低熔点镓基液态合金。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法，其特征在于，制备五元镓基液态合金的原料：金属镓、铟、锡、锌和铝，5种金属的纯度分别要求在99.95％以上；各种原料的质量百分比为：镓为83.80％-83.99％、铟为12.20％、锡为3.60％、锌为0.20％、铝为0.01％-0.20％；制备方法为气氛熔炼法，具体过程为：将所有原料放入石墨坩埚内，将石墨坩埚移至气氛炉中，抽真空后通入氩气，在氩气气氛保护下将坩埚加热至700-750℃，并继续保温1-2小时；之后在氩气气氛保护下冷却至室温后取出；刮除表面氧化膜，获得镓基液态合金。
2.根据权利要求1所述的一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法，其特征在于，金属镓、铟、锡、锌和铝的质量百分比为：镓为83.90％、铟为12.20％、锡为3.60％、锌为0.20％、铝为0.10％。
3.一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法，其特征在于，制备五元镓基液态合金的原料：金属镓、铟、锡、锌和铝，5种金属的纯度分别要求在99.95％以上；各种原料的质量百分比为：镓为83.80％-83.99％、铟为12.20％、锡为3.60％、锌为0.20％、铝为0.01％-0.20％；制备方法为镓溶解法，具体过程为：先将镓原料放入聚四氟乙烯坩埚中，在50-100℃干燥箱中加热熔化，再把其他4种金属原料加入熔化后的镓中，以石墨棒搅拌溶解，溶解温度为50-100℃；冷却到室温后除掉表面氧化膜，获得镓基液态合金。
4.根据权利要求3所述的一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法，其特征在于，金属镓、铟、锡、锌和铝的质量百分比为：镓为83.90％、铟为12.20％、锡为3.60％、锌为0.20％、铝为0.10％。
CN202110662282.1A 2021-06-15 2021-06-15 一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法 Active CN113416876B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110662282.1A CN113416876B (zh) 2021-06-15 2021-06-15 一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110662282.1A CN113416876B (zh) 2021-06-15 2021-06-15 一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113416876A CN113416876A (zh) 2021-09-21
CN113416876B true CN113416876B (zh) 2022-04-08

Family

ID=77788447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110662282.1A Active CN113416876B (zh) 2021-06-15 2021-06-15 一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113416876B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5346418A (en) * 1976-10-08 1978-04-26 Seiko Epson Corp Low melting point alloy
CN105088043A (zh) * 2015-09-17 2015-11-25 河北安耐哲新能源技术有限公司 一种液态合金及其制备方法和应用
CN110129592A (zh) * 2019-06-17 2019-08-16 无锡市康宁玻璃制品有限公司 镓基液态合金、其制备方法和应用以及测温装置
CN112941388A (zh) * 2021-01-28 2021-06-11 燕山大学 一种基于dsc测试结果开发出熔点温度低于6℃的液态金属及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5346418A (en) * 1976-10-08 1978-04-26 Seiko Epson Corp Low melting point alloy
CN105088043A (zh) * 2015-09-17 2015-11-25 河北安耐哲新能源技术有限公司 一种液态合金及其制备方法和应用
CN110129592A (zh) * 2019-06-17 2019-08-16 无锡市康宁玻璃制品有限公司 镓基液态合金、其制备方法和应用以及测温装置
CN112941388A (zh) * 2021-01-28 2021-06-11 燕山大学 一种基于dsc测试结果开发出熔点温度低于6℃的液态金属及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113416876A (zh) 2021-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101240387B (zh) 一种Cu-A12O3纳米弥散强化合金及其制备方法
Hsieh et al. Process for recovery of indium from ITO scraps and metallurgic microstructures
Zha et al. Purification of crude selenium by vacuum distillation and analysis
Wang et al. Strengthening mechanism of SiC-particulate reinforced Sn–3.7 Ag–0.9 Zn lead-free solder
JPS6046346A (ja) ネオジム合金とその製造方法
CN105970058A (zh) 一种新型液态金属及其制备方法和应用
CN104593656A (zh) 一种具有低温流动性的镓基液态合金、制备工艺及体温计
CN113943874B (zh) 一种用于5g基站电源连接器的铜合金材料及其制备方法
CN113416876B (zh) 一种低熔点五元镓基液态合金的制备方法
Lu et al. A promising new class of plasticine: Metallic plasticine
Yang et al. Thermodynamic properties and phase equilibria of Sn–Bi–Zn ternary alloys
CN104561721A (zh) 一种具有低熔化温度的室温液态合金、制备工艺及体温计
Xu et al. Phase equilibria in the “SnO”–SiO2–“FeO” system in equilibrium with tin–iron alloy and the potential application for electronic scrap recycling
CN104946948A (zh) 一种高弹性模量的铸造镁合金及其制备方法
CN104711470A (zh) 一种镓基室温液态合金
JP2018513266A (ja) マンガンを有する銅−ニッケル−スズ合金
CN112941388B (zh) 一种基于dsc测试结果开发出熔点温度低于6℃的液态金属及其制备方法
CN1325679C (zh) Sn－Zn－Bi－Cr合金无铅焊料的制备方法
CN108588477B (zh) 一种高强度导电弹性Cu-Ti-Ni-Y合金及其制备方法
CN107513654A (zh) 一种低熔点液态金属合金及其制备方法
Nagarjuna Thermal conductivity of Cu-4.5 Ti alloy
CN1176233C (zh) 铬的提纯方法
CN106167863A (zh) 一种低铍铝合金及其制备方法与应用
CN113234947B (zh) 纳米铜钛合金及其制备方法
CN111979447B (zh) 一种高导铜合金材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant