一种液态合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种液态合金及其制备方法和应用，其中，根据本发明专利技术的液态合金包含：1-90重量份的镓(Ga)、1-75重量份的铟(In)和1-40重量份的锡(Sn)。所述液态合金在临界温度下具有超导性质，属于非理想第二类超导体，且具有应用简便、使用范围广、成本低廉、无毒、流动性佳、导热导电性能优异等优良特性，其制备工艺同样简单高效、环保节约，所述液态合金还可广泛应用于电子元器件的电接驳、电子线路板和自修复导体等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料领域，尤其涉及一种液态合金及其制备方法和应用。
技术介绍
低熔点合金，是指熔点低于232℃(Sn的熔点)的易熔合金，通常由铋(Bi)等低熔点金属元素组成。低熔点合金通常被广泛地用作焊料，以及电器、蒸汽、消防、火灾报警等装置中的保险丝、熔断器等热敏组件，是一类颇具发展潜力的新型材料。液态合金即为一种低熔点合金，且在常温下为液态，可以像水一样自由流动，但却拥有金属的特性。液态合金的原子结构也与普通的固态金属不同，更类似于非晶态的液体，其导热能力和比热容远高于传统的甲醇和水等导热剂。镓为淡蓝色金属，在29.76℃时变为银白色液体。液态镓很容易过冷即冷却至0℃而不固化。基于镓(Ga)的液态合金正是利用此种金属低熔点和可保持过冷液态的性质，混合铋(Bi)、铝(Al)、镁(Mg)、银(Ag)等金属而制得的。现有最低熔点记录为3℃，故常温下呈液态。超导材料最普遍的应用之一为超导线材或线圈，其接驳处也要求具有优异的导电性，以保证在使用过程中输运较大电流。已有报道的超导线材接驳方法包括粘接、烧结连接、焊接、金属套接、压接等。其中超导接头的制备工艺复杂，且对接驳材料的要求很高，普通的材料很难胜任。基于丝网印刷的银浆导电线路常应用于薄膜开关、软性线路、玩具线路、手写板线路、电子琴线路、电脑键盘线路、遥控器等产品，由于此种导电线路截面积较小，故而需要所采用的印刷材料具有良好的电导率，且不易损坏而造<br>成断路。
技术实现思路
[技术问题]本专利技术的一个方面涉及一种液态合金，所述液态合金具有无毒、流动性佳、导热导电性能优异、临界温度下超导等优良特性。本专利技术的另一个方面涉及一种液态合金的制备，所述制备工艺简单高效，成本低廉，环保节约。本专利技术的再一个方面涉及一种液态合金的应用，所述液态合金可广泛应用于超导电路(如超导线材接驳)、电子元器件的电接驳、电子线路板、自修复导体等领域。[技术方案]根据本专利技术的一个方面，提供了一种液态合金，可包含：1-90重量份的镓(Ga)、1-75重量份的铟(In)和1-40重量份的锡(Sn)。所述各个组分的重量比不同可调节制得的液态合金的熔点。其中，通过调节镓(Ga)的含量，还可以调节所述液态合金的流动性。根据本专利技术的一个实施方式，所述液态合金可包含：5-65重量份的镓、20-70重量份的铟和5-25重量份的锡。根据本专利技术的一个实施方式，所述液态合金可包含：70-90重量份的镓和总量为10-30重量份的铟和锡，且所述铟和锡的重量比为1:2。以此配比制得的液态合金具有适宜的流动性和良好的电导率，可应用于自修复导体中，在导体受损时修复导体，避免了所述导体的断路而造成事故损失。根据本专利技术的一个实施方式，所述液态合金可进一步包含1-30重量份的其它组分。所述其它组分不作特别的限定，且优选地，可选自铅(Pb)、铝(Al)、银(Ag)、铬(Cr)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、铜(Cu)、钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)、锌(Zn)、锗(Ge)、锶(Sr)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、镉(Cd)、碳纳米管(CNT)和石墨烯(Graphene)中的至少一种。根据本专利技术的一个实施方式，所述液态合金可包含1-15重量份的所述其它组分。根据本专利技术的一个实施方式，所述液态合金可包含1-5重量份的所述其它组分。根据本专利技术的一个实施方式，所述液态合金可包含：40-50重量份的镓、15-20重量份的铟、30-40重量份的锡和1-10重量份的铅。根据本专利技术的一个实施方式，所述液态合金可包含：40-65重量份的镓、15-25重量份的铟、10-20重量份的锡、1-5重量份的锌和1-5重量份的银。根据本专利技术的另一个方面，提供了上述液态合金的制备方法，可包括以下步骤：(1)以上述重量比分别称量镓、铟和锡；(2)在隔绝空气的条件下，将镓加热至完全熔融；(3)将锡加入到熔融状态的镓中，在加热条件下，例如加热至235℃以上使锡熔化，同时搅拌以获得均匀的镓锡混合物；(4)将铟加入到熔融状态的镓锡混合物中，在加热条件下，例如维持温度在120℃以上使铟熔化，同时搅拌以获得均匀的镓、铟和锡的混合物；(5)将所述液态合金自然冷却至室温，从而制得所述液态合金。根据本专利技术的另一个实施方式，所述液态合金的制备方法可进一步包括：称量以上重量比的其它组分，所述其它组分可选自铅(Pb)、铝(Al)、银(Ag)、铬(Cr)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、铜(Cu)、钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)、锌(Zn)、锗(Ge)、锶(Sr)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、镉(Cd)、碳纳米管(CNT)和石墨烯(Graphene)中的至少一种；以及将所述其它组分加入到步骤(1)之后以及步骤(5)之前的任意步骤所获得的产物中，并搅拌至混合均匀。所述其它组分的添加和搅拌可在加热或室温条件下进行。根据本专利技术的再一个方面，上述液态合金的应用可包括用于超导电路、电子元器件的电接驳、电子线路板和自修复导体等。所述液态合金在降温固化的过程中，有自然的铟(In)或锡(Sn)以及铟锡(InSn)相等金相的自分离，这是其超导特性的本源。根据本专利技术的一个实施方式，所述液态合金在超导电路的应用可包括：超导线材接驳、制作约瑟夫森结等。所述液态合金属于非理想第二类超导体，具有两个临界磁场值，在两个临界磁场值之间，所述液态合金允许部分磁场穿透材料，此外，非理想第二类超导体有较高的临界温度和临界磁场，可以通过较大的超导电流，故有较高的工业应用价值。[有益效果]本专利技术所述的液态合金具有如下优点：(1)根据本专利技术的一个实施方式的由镓、锡和铟组成的液态合金是无毒的，即使掺入某些有毒的成分，如铅、钴或镉，由于中和稀释和合金化的作用，所制得的液态合金也只有极低的毒性。(2)根据本专利技术的液态合金的导电性能优异，如所述液态合金在20℃时的电导率可在3×106Ω-1m-1以上，例如，Ga62In22Sn16(下标数字为重量比)的电导率为3.1×106Ω-1m-1，Ga88In4Sn8的电导率为3.6×106Ω-1m-1，均大大优于普通的银浆固化导电线路(电导率1×104Ω-1m-1)，故可代替银浆用于电子元器件的电接驳、电子线路板中，并且其抗折性明显优于光纤、普通金属导线和银浆固化导线等。...

【技术保护点】
一种液态合金，包含：1‑90重量份的镓、1‑75重量份的铟和1‑40重量份的锡。

【技术特征摘要】
1.一种液态合金，包含：1-90重量份的镓、1-75重量份的铟和1-40重量
份的锡。
2.根据权利要求1所述的液态合金，其中，所述液态合金包含：5-65重
量份的镓、20-70重量份的铟和5-25重量份的锡。
3.根据权利要求1所述的液态合金，其中，所述液态合金包含：70-90
重量份的镓和总量为10-30重量份的铟和锡，且所述铟和锡的重量比为1:2。
4.根据权利要求1所述的液态合金，其中，所述液态合金进一步包含1-30
重量份的其它组分，所述其它组分选自铅、铝、银、铬、钛、铁、镁、钙、铜、
钴、锰、镍、锌、锗、锶、钇、锆、铌、钼、镉、碳纳米管和石墨烯中的至少
一种。
5.根据权利要求4所述的液态合金，其中，所述液态合金包含1-15重量
份的所述其它组分。
6.根据权利要求5所述的液态合金，其中，所述液态合金包含：40-50
重量份的镓、15-20重量份的铟、30-40重量份的锡和1-10重量份的铅；或者
所述液态合金包含：40-65重量份的镓、15-25重量份的铟、10-20重量份的锡、
1-5重量份的锌和1-5重量份的银。
7.一种权利要求1至3中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐迅，李琦，杜轶，吕霄，窦士学，
申请(专利权)人：河北安耐哲新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13