氟化物熔盐的制备及其应用进展(8) -冶金与材料杂志社投稿_期刊论文发表|版面费|电话|编辑部|论文发表

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氟化物熔盐的制备及其应用进展(8)

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2.2.5 熔盐电解制备活泼金属基合金及金属化合物

活泼金属基合金由于具有密度低、强度高、力学性能好等优异特性，是航空航天、汽车、电子和兵器工业等领域的理想结构材料。朱鸿民等[158]发明了一种活泼金属合金的制备方法。当选择的电解质体系为氟化物熔盐（如LiF-KF体系）时，加入镁-铝-锌-锰的氧化物混合物或锂-镁-铝-锌的氧化物混合物，可分别电沉积出锂基和镁基合金。高炳亮等[159]发明了一种熔盐电解制备镁锂合金的方法，采用原料为Li2O、阴极材质为Mg、KF-LiF或KF-LiCl熔盐为电解质，电解过程中不产生氯气，电解温度低于 600℃，能量消耗低。氟化物熔盐还可应用于金属硼化物（TiB2、MgB2和 BaB6）和碳化物（Mo2C、Cr3C2、SiC）的电沉积法制备[160-162]。这类化合物及镀层通常具有优异的力学性能、抗氧化性能和抗热震性能，在特种功能材料领域得到广泛的应用。

氟化物熔盐电解制备金属及合金具有很多优点，在国民经济及近代科学技术各领域中占有重要地位。但是，熔盐电解也还存在一些亟待解决的问题：氟化物熔盐结构理论及电化学反应机理研究还不够充分，理论支撑不足；高温下氟化物熔盐腐蚀性很强，熔盐电解要求特殊的反应装置和防腐材料；大多数氟化物熔盐具有吸水性，高温下水解会产生剧毒HF气体，个别熔盐组分挥发性较高（如AlF3、ZrF4等），对人体健康及环境有害；氟化物熔盐还存在净化困难、成本高等问题；熔盐电解固态氧化物技术（FFC法）为低温熔盐电解制备金属及合金带来了新思路，但电解速率慢，要实现大规模工业生产仍然面临着许多问题。

2.3 氟化物熔盐（含氟熔盐）在其它方面的应用

2.3.1 熔盐法合成无机粉体材料

熔盐法合成无机功能材料具有操作简单、速度快、温度低等优点。在熔盐法中，熔盐起到了熔剂和反应介质的作用。许二超等[163]以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料、KCl-KF复合盐为相变材料，用原位反应烧结法制备出熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料，该材料相变潜热大、热性能好。GU等[164]采用KCl-KF熔盐体系，合成了具有钙钛矿结构的（LSM）氧化物，用于固体氧化物燃料电池（SOFC）的阴极材料。该合成方法不但可控制 LSM 的粒径大小、形状和聚集度，而且合成时的烧结温度可降低到1000℃以下。同样在 KCl-KF熔盐体系中，LI等[165]用等摩尔的La2O3和Al2O3在630～800℃反应3h，合成了粒径3～7μm的菱形LaAlO3粉体，采用该方法的最低合成温度比传统的混合氧化物法大约低 1000℃。ZHANG等[166]在NaCl-NaF熔盐体系中采用碳热还原法制备出了单晶SiC纳米线，结果表明，熔盐在降低反应温度和减小SiC纳米线堆积缺陷密度方面发挥了重要作用。HUANG等[167]采用ZrO2和La2O3为原料，NaCl-KCl-NaF熔盐为反应介质，合成了烧绿石结构的La2Zr2O7超细粉末，该方法的合成温度远低于传统固相法或湿法的温度要求。马兵等[168]采用简单的熔盐法合成了 KMnF3单相样品及稀土离子铕掺杂的 KMnF3（KMnF3∶Eu）荧光样品。NH4HF2在反应中既是反应物也是助熔剂，不但为反应体系提供温和稳定的液态环境，还降低了引入其它杂质离子的概率。高啟蔚等[169]采用非水解溶胶-凝胶工艺合成氧化锆干凝胶粉，然后将其与NaVO3-NaF熔盐混合制备了氧化锆纳米棒，结果表明，添加 NaF的条件下，能高产率地制备沿[010]方向择优生长的单斜氧化锆纳米棒。汪洋等[170]发明了一种熔盐基碳纳米流体的制备方法，其原料包括纳米碳材料、氟化物熔盐（或其它熔盐）和辅助剂，与原熔盐相比，该熔盐基碳纳米流体分散性和稳定性良好、导热性和比热容均有明显提升。

2.3.2 熔盐法制备表面功能涂层材料

MASOUDIFAR等[171]在 95%KCl-5%NaF熔盐体系中、Ar 保护下、1100～1300℃温度，通过熔融硅与碳的反应，在石墨薄片上合成了一种用于耐火材料的SiC涂层，该涂层不但提高了石墨与水的浸润性，而且作为保护层还提高了石墨的抗氧化性能。俞国军等[172]将碳基材料与金属铬（或钛）放入氟化物或氯化物熔盐体系，无水无氧条件下反应1～100h，制备出覆有金属碳化物涂层的碳基材料，该方法工艺简单、适用性强。侯娟等[173]发明了一种在氟化物熔盐体系中制备金属基材料碳化物涂层的方法，在惰性或真空气氛下，将金属基材料加入熔融的、含供渗剂的氟化物熔盐中，保温反应即可得到碳化物涂层。BRITCHI等[174]在700℃混有摩尔分数为25% BeF2的FLiNaK熔盐体系里、以铍阳极和铜板（或棒）为阴极的原电池中，制得了Be-Cu表面合金，研究了铍扩散对铜表面硬化的影响。

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