铝及其合金在工业生产中占有愈来愈重要的地位,但是由于炼制铝的过程、工业熔 炼和
铸造过程以及生产生活中废铝及合金的增加,使
铝合金中存在着高含量的杂质铁。 一般地说,铝及其合金的价值与其含铁量成反比。从物理性能上看,铁的存在降低了铝 合金的导热系数及线膨胀系数;从化学性能上看,铝与
氧亲和
力强,但铝与铁电位差较 大,所以铁的存在降低了铝合金的抗蚀性;从力学性能来看,铁在铝合金中穿过α-Al晶体且呈粗大针状,降低了合金塑性及
抗拉强度值。目前,用于消除铁相危害的方法主 要是通过加入
合金元素(Mn、Cr等)改变
凝固组织中针状相的形态,但是这种方法的使用 受限于临界铁含量,对各种铝合金来说,不仅临界铁含量不一致,而且最佳的Mn/Fe比 值也不一致,因此无法很好地控制合金元素的加入量;而加入的合金元素本身也是一种 杂质,如果不慎过量,则很容易使针状铁相粗大化;此外加入合金元素虽然可以改善铁 相的形态,但增加了富铁化合物相的总量,不断累积的效果将使铝废料的再生更加困难。 因此,单用合金化法来改变铁相形态已经不适合工业发展的需求,急需一种高效的除铁 方法来弥补这一
缺陷,从根本上解决铁杂质带来的问题。
经对
现有技术的文献检索发现,文献《电磁分离降低铝
硅合金中铁含量》(李天晓, 许振明,张
雪萍,孙宝德,周尧和。上海交通大学学报,2001,35(5):664~667)中介 绍了利用电磁分离方法去除铝硅合金熔体中初生富铁相,以降低合金中的铁含量。它利 用外加电
磁场作用下由于富铁相的电导率远小于铝熔体的电导率而产生的
挤压力来分离 出铝熔体中的铁相杂质,但必须要在加入合金元素(如:Mn、Zr等)使得富铁相在熔体中 预先析出的
基础上,才能顺利用
电磁场加以去除,而且除铁后的铁含量依旧达到0.41%, 去除效果不理想。
本发明的目的在于提供一种
铝合金除铁熔剂,能够强烈俘获铝熔体中的铁元素,迅 速聚集并沉降,而且使用方便,操作工艺简单,成本低廉,除铁效果好。
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料
质量百分组成为:20-40%
氯化钠(NaCl)、 20-40%氯化
钾(KCl)、1-10%
冰晶石(Na3AlF6)、0-10%氟化钠(NaF)、9-30%氧化硼(B2O3)和/ 或硼酸钠(Na2B4O7)。
最佳组成为:25-35%氯化钠、25-35%
氯化钾、4-7%
冰晶石、0-10%氟化钠、15-24% 氧化硼和/或硼酸钠。
氧化硼和硼酸钠合用时,可以以任意比例配合使用。
按照常规制备方法制备:将所用配料原料分别放入不锈
钢容器中,放入烘箱烘干, 烘干
温度250-300℃,保温3-4小时,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种配料 原料装入
球磨机,球磨机转速180-220转/分,球磨2-3小时,料浆在100-200℃温度下 烘干后密闭存放。
本发明除铁熔剂在使用前,经150-200℃的温度烘干,保温2-3小时,并直接通过 喷粉机随气体(N2或Ar)喷射入熔体内。
使用时,只需加入铝合金熔体质量的0.5-2%,即可达到显著的除铁效果。
使用时,当铝或铝合金在熔炼炉内
熔化并保温一段时间后,通
过喷粉机将除铁熔剂 随气体(N2或Ar)喷射入熔体内,并使得熔剂在整个熔池内充分混合,铝液在熔剂精炼 后再静置沉降30-60分钟即可用于铸造。
熔池内,除铁熔剂中的
硼化物会和铝熔体中的铁元素反应形成
密度较大的硼铁化合 物而沉淀下来,能有效降低铝合金中的铁含量。本发明熔剂适合铝合金的熔炼要求,具 有极佳的
粘度和表面
张力,熔剂与铝的分离性好,兼有除铁
净化和
覆盖保护两方面的功 能。本发明熔剂的化学
稳定性好,有害气体量少,符合工业卫生标准及废气排放标准。
本发明铝合金除铁熔剂使用方便,操作工艺简单,成本低,能够强烈俘获铝熔体中 的铁元素,迅速聚集并沉降,除铁效果好。
下面结合
实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
40%氯化钠、40%氯化钾、5%冰晶石、5%氟化钠、10%氧化硼。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入
不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到300℃,保温3小时,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种配料 原料装入球磨机,球磨机转速200转/分,球磨2小时,随后,在200℃温度下烘干,保 温3小时。
使用时,按上文的加入方法(通过喷粉机将除铁熔剂随气体喷射入熔体内)加入铝 合金熔体质量的1%的除铁熔剂,精炼后静置沉降40分钟。用于含铁量0.15%的铝合金, 其含铁量从0.15%降到了0.10%。
实施例2:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
30%氯化钠、30%氯化钾、8%冰晶石、2%氟化钠、30%硼酸钠。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到250℃,保温3.5小时,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种配 料原料装入球磨机,球磨机转速210转/分,球磨2小时,随后,在150℃温度下烘干, 保温2.5小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的2%的除铁熔剂,精炼后静置沉降 40分钟。用于含铁量0.33%的铝合金,其含铁量从0.33%降到了0.12%。
实施例3:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
25%氯化钠、34%氯化钾、7%冰晶石、10%氟化钠、24%硼酸钠。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到250℃,保温4小时后,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种配 料原料装入球磨机,球磨机转速200转/分,球磨2小时,随后,在150℃温度下烘干, 保温2.5小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的2%的除铁熔剂,精炼后静置沉降 40分钟。用于含铁量0.33%的铝合金,其含铁量从0.33%降到了0.20%。
实施例4:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
33%氯化钠、33%氯化钾、4%冰晶石、10%氟化钠、10%硼酸钠、10%氧化硼。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到280℃,保温3小时,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种配料 原料装入球磨机,球磨机转速190转/分,球磨3小时,随后,在200℃温度下烘干,保 温3小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的0.6%的除铁熔剂,精炼后静置沉 降60分钟。用于含铁量0.064%的铝合金,其含铁量从0.064%降到了0.032%。
实施例5:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
35%氯化钠、35%氯化钾、6%冰晶石、12%硼酸钠、12%氧化硼。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到260℃,保温3.5小时,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种配 料原料装入球磨机,球磨机转速200转/分,球磨2小时,随后,在200℃温度下烘干, 保温3小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的0.6%的除铁熔剂,精炼后静置沉 降50分钟。用于含铁量0.064%的铝合金,其含铁量从0.064%降到了0.025%。
实施例6:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
35%氯化钠、35%氯化钾、7%冰晶石、8%氟化钠、7.5%硼酸钠、7.5%氧化硼。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到300℃,保温3小时后,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种配 料原料装入球磨机,球磨机转速200转/分,球磨2小时,随后,在180℃温度下烘干, 保温3小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的0.6%的除铁熔剂,精炼后静置沉 降50分钟。用于含铁量0.064%的铝合金,其含铁量从0.064%降到了0.052%。
实施例7:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
30%氯化钠、35%氯化钾、9%冰晶石、8%氟化钠、8%硼酸钠、10%氧化硼。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到260℃,保温3.8小时后,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种 配料原料装入球磨机,球磨机转速210转/分,球磨2.3小时,随后,在170℃温度下烘 干,保温3小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的0.6%的除铁熔剂,精炼后静置沉 降40分钟。用于含铁量0.064%的铝合金,其含铁量从0.064%降到了0.038%。
实施例8:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
35%氯化钠、32%氯化钾、6%冰晶石、8%氟化钠、12%硼酸钠、7%氧化硼。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到300℃,保温2.4小时后,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种 配料原料装入球磨机,球磨机转速200转/分,球磨2.4小时,随后,在160℃温度下烘 干,保温3小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的0.6%的除铁熔剂,精炼后静置沉 降35分钟。用于含铁量0.064%的铝合金,其含铁量从0.064%降到了0.036%。
实施例9:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
27%氯化钠、34%氯化钾、3%冰晶石、10%氟化钠、26%硼酸钠。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到250℃,保温3.6小时后,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种 配料原料装入球磨机,球磨机转速200转/分,球磨2小时,随后,在170℃温度下烘干, 保温3小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的2%的除铁熔剂,精炼后静置沉降 45分钟。用于含铁量0.33%的铝合金,其含铁量从0.33%降到了0.19%。
实施例10:
本发明所述的铝合金除铁熔剂,其配料质量百分组成为:
32%氯化钠、28%氯化钾、8%冰晶石、2%氟化钠、30%硼酸钠。
制备方法:将要制备的熔剂的各种原料分别放入不锈钢容器中,然后将容器放入烘 箱,随炉升温到250℃,保温3.5小时,取出后直接进行球磨。按配料组成称取各种配 料原料装入球磨机,球磨机转速210转/分,球磨2小时,随后,在150℃温度下烘干, 保温2.5小时。
使用时,按上文的加入方法加入铝合金熔体质量的2%的除铁熔剂,精炼后静置沉降 55分钟。用于含铁量0.32%的铝合金,其含铁量从0.32%降到了0.13%。