CN100425716C - 铝合金除铁熔剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金除铁熔剂，其配料质量百分组成为：20-40%氯化钠、20-40%氯化钾、1-10%冰晶石、0-10%氟化钠、9-30%氧化硼和/或硼酸钠。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，从根本上解决了铁杂质带来的问题。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种金属材料技术领域的熔剂，尤其涉及一种采用硼化物的铝合金除铁熔剂。
背景技术
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。
发明内容
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。
具体实施方式
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％。
Claims (2)
1、一种铝合金除铁熔剂，其特征在于配料质量百分组成为：20-40％氯化钠、20-40％氯化钾、1-10％冰晶石、0-10％氟化钠、9-30％氧化硼和/或硼酸钠。
2、根据权利要求1所述的铝合金除铁熔剂，其特征在于配料质量百分组成为：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。
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