本發明屬于合金材料技術領域，具體涉及一種可替代水銀的液態合金及其制備方法與應用。
背景技術：
目前在各種儀器、儀表和傳感器中，很多使用到水銀。如注塑機和化纖行業中測量熔體壓力的高溫熔體壓力傳感器，基本上都是填充水銀作為傳壓介質。但水銀很容易揮發，用水銀作為傳壓介質時，揮發泄露的水銀有劇毒，對人體危害極大，不僅危害操作人員的身體健康，而且對周圍環境也有極大影響。因此，開發綠色環保的低熔點合金代替水銀作為工作介質迫在眉睫，本領域技術人員也一直致力于水銀替代物的研發。
鎵銦錫合金具有低于室溫的熔化溫度，目前市場上出現了比較多的替代水銀的鎵銦錫合金。但是目前市場上應用的鎵銦錫合金的熔點都在0℃以上，比熱和導熱系數隨著溫度的上升，技術指標都不同，通用性不高。在特殊的儀器中存在一定的局限性，特別是在工作溫度范圍廣和低溫環境下，很多鎵銦錫合金都無法正常使用。
在一些使用水銀作為傳壓介質的工作溫度范圍廣和在低溫環境測量的儀器儀表和傳感器中，水銀替代物必須嚴格滿足下列條件：
1.不能溶于油和水；
2.本身無毒性，對不銹鋼材質無腐蝕性、不易燃、不易爆；
3.比重盡可能大；
4.在常溫甚至低溫下(零下-22.4℃)還為液體狀態，具有可流動性，粘度不能過大，沸點盡可能高；
5.本身的飽和蒸汽壓要小，氣體溶解度越小越好；
6.在-25℃～500℃之間，技術指標中溫度系數越小越好，比重隨溫度的變化不變化；
7.對不銹鋼壁上的粘附要小，即潤濕性需要控制。
同時滿足上述七點(尤其是低熔點)要求是水銀替代物的關鍵，也是開發新的水銀替代物的難點。
技術實現要素：
因此，本發明針對現有技術中鎵銦錫合金熔點高不能替代水銀的技術問題，目的在于提供一種安全環保的熔點低的可替代水銀的液態合金。
本發明的液態合金按重量百分比計，包括：鎵55～65％優選58～65％、銦16～22％、錫10～15％、鉛2～5％優選3～5％和鉈1～3％優選2～3％。
本發明的另一目的在提供一種制備所述的液態合金的方法，其包括步驟：
(a)在惰性氣體保護下，將配方量的鎵、銦、錫、鉛和鉈于坩堝內加熱熔融；
(b)待鎵、銦、錫、鉛和鉈完全熔融后逐漸冷卻，溫度降至20～30℃時再加入覆蓋劑氟碳，配制完成后過濾或水洗便可得低熔點的液態合金。
其中步驟(a)可具體優化為：
在惰性氣體保護下，先將配方量的鉛放入坩堝內加熱至熔化，然后加入配方量的鉈，待熔化均勻后再加入配方量的錫和銦，熔化均勻后加入配方量的鎵繼續加熱，直至鎵、銦、錫、鉛和鉈完全熔融。
所述惰性氣體為氮氣或氬氣。
較佳的，步驟(b)中覆蓋劑氟碳的加入量為鎵、銦、錫、鉛和鉈總質量的1～5％，優選2～3％。所述的覆蓋劑氟碳即為四氟化碳，覆蓋在合金表面作為保護層，可通過過濾去除。
本發明的再一目的在于提供所述的液態合金的應用。
較佳的，所述的應用是指，所述液態合金用于替代水銀作傳壓介質、傳熱介質、計量介質、密封材料或高溫潤滑劑。
本發明的積極進步效果在于，本發明的液態合金具有以下優點：
1、熔點可低至-20℃，較佳的可低至-22.4℃；
2、表面張力大，對不銹鋼毛細管潤濕性差，在較低溫度下也能保持較佳的流動性；
3、工作溫度范圍廣，在-20℃～500℃范圍內，隨著溫度的變化，密度、粘度、熱導率和表面張力等技術指標不發生變化；
4、沸點高不易揮發、安全無毒、不易燃、不易爆，即使泄露不會造成重金屬污染；
綜上本發明的液態合金可作為理想的水銀替代物，可應用于各種儀器、儀表和傳感器中。
具體實施方式
以下結合具體實施例，對本發明作進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。
實施例1～4液態合金的制備
按照表1的配方，首先配方量的鉛放在坩堝內，加熱到330℃，然后加入配方量的鉈，待熔化均勻后再加入配方量的錫和銦，熔化均勻后最后加入配方量的鎵。在制備過程中要不斷通入保護氣氮氣。五種組分完全熔融后，逐漸冷卻，待溫度降到25℃時，再加入覆蓋劑氟碳(四氟化碳)，實施例1～4加入量分別為鎵、銦、錫、鉛和鉈總質量的3％、2％、2％、2％。整個制備過程完成后，產品經過過濾或水洗便可得到干凈的無雜質的低熔點的液態合金。
表1實施例1～4液態合金的原料配方重量百分比
測試實施例1～4的液態合金的物理性質，結果如表2所示。由表2可知，本發明的液態合金具有以下優點：1、熔點低至-20℃，尤其是實施例1低至-22.4℃；2、沸點超過1850℃，沒有類似水銀揮發的問題；3、密度和粘度雖然達不到水銀的水平，但是足可以作為工作介質正常應用；4、表面張力較大，潤濕性較差，相對于水銀流動性更佳。
表2實施例1～4的液態合金的物理性質
以優選的實施例1的液態合金為對象，進一步測試其在500℃時的物理性質，結果如表3所示。由表3可知，在500℃時，實施例1的液態合金的密度、粘度、熱導率和表面張力等技術指標與20℃時相差無幾，未發生變化。
表3實施例1在不同溫度下的物理性質
綜上本發明的液態合金具有熔點低、流動性佳、沸點高不易揮發、安全無毒、不易燃、不易爆等優點，而且隨著溫度的變化密度、粘度、熱導率和表面張力等技術指標不發生變化，可作為理想的水銀替代物，可應用于各種儀器、儀表和傳感器中。