CN101942579A

CN101942579A - 一种铝合金熔体用的添加剂及其添加方法

Info

Publication number: CN101942579A
Application number: CN 201010505811
Authority: CN
Inventors: 谢旭波
Original assignee: NINGBO XIANGBO MACHINERY CO Ltd
Current assignee: NINGBO XIANGBO MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: CN101942579B

Abstract

一种铝合金熔体脱镁用的添加剂及其添加方法，其是以天然硅砂为原料，经适当加工筛选得到硅砂添加剂，在大气环境下加热熔化铝合金得到铝熔体，保持铝熔体的温度在750℃；将硅砂添加剂，以铝熔体总质量的7％计，添加到铝熔体中，搅拌6分钟后除去生成的浮渣；上述硅砂添加剂步骤可重复多次，以进一步降低铝合金熔体中的镁含量，该方法中硅砂添加剂原料成本低廉，储量丰富，且安全无害无污染，能够有效去除铝合金熔体中的Mg，以回收废旧铝合金，极大的节省社会资源和能源，具有广泛的应用前景以及应用价值。

Description

一种铝合金熔体用的添加剂及其添加方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金熔体脱镁用的添加剂及其添加方法，具体的说是适用于铸造铝合金熔体脱镁用的一种添加剂及其添加方法。

背景技术

铸造铝合金以其密度小、比强度高、塑性好、导电导热性好、耐蚀性好、资源丰富，容易加工等优点，已广泛应用于航空、航天、汽车、机械、电子等各个领域。而在工业常规材料中，铝具有非常高的回收利用价值，据报道，生产回收再生铝锭的能耗仅相当于生产原生新铝锭能耗的3％。因此，从节约资源和能源、保护环境、降低铸造铝合金成本等各个角度考虑，采用再生铝作为铸造铝合金的原料，具有巨大的需求和广泛的应用前景。

但再生铝用于铸造铝合金时，铝熔体的纯度直接影响了铸造铝合金的铸造性能，因此提高铝熔体的纯度，是铝合金熔体净化处理的重要研究课题，同时也是回收再生铝领域中急待解决的问题。

镁是铝合金中的主要杂质元素，传统技术中用于铝合金熔体中脱镁的主要方法是采用向铝熔体中通入氯气，生成氯化镁渣，从而除去熔体中的镁。虽然氯气对熔体的脱镁净化效果极佳，并且还有除氢等其他效果，但一方面，氯气是一种剧毒气体，其还会与水汽生成HCl，对人体危害很大，同时污染环境、腐蚀设备，且易使铝合金铸锭结晶组织粗大；另一面，氯化镁渣需要作专门处理，既增加了成本又不利于有价值的镁的回收。除了氯气法，常用的还有在熔体中添加净化剂等方法，然而这些方法并没有像氯气法那样得到广泛的关注和应用，也没有体现出明显的效果。

此外，在铝合金中添加适量的镁，一方面能够提高铝合金的强度、加工性能以及耐蚀性，另一面还能满足汽车部件等制品轻量化的要求。因此，铝合金熔体的脱镁并非是镁含量越低越好，而是要把镁含量降低到合适的程度。

因此，提供一种环保无害、脱镁效率高、镁含量可控的经济可行的铝熔体脱镁工艺，对于铝合金熔体的净化处理以及废铝回收再生铝等领域，均有着极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种环保无害、脱镁效率高、镁含量可控的经济可行的铝熔体脱镁工艺。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：步骤1)制备铝熔体脱镁用添加剂，以天然硅砂为原料，经筛分将硅砂的粒度控制在80-120μm，超过粒度的硅砂经磨细后返回继续筛分以达到粒度为80-120μm的要求，将满足粒度的硅砂进行充分干燥以去除水分从而得到制好备用的硅砂添加剂；步骤2)制备铝熔体，将需要脱镁的铝合金在大气环境下加热熔化得到铝熔体，并保持铝熔体的温度在740-760℃；步骤3)脱除铝熔体中多余的镁，将步骤1)中制好备用的硅砂添加剂，以铝熔体总质量的5-8％计，添加到步骤2)制得的铝熔体中，搅拌6分钟后除去生成的浮渣；步骤4)进一步脱除铝熔体中的镁，重复步骤3)至少一次，以得到镁含量进一步降低的铝熔体，用作铸造铝合金的原料。

其中，步骤1)中天然硅砂的主要组成如下，SiO₂80-90wt％，Al₂O₃5-15wt％，Fe₂O₃0.5-1wt％，MgO 0.2-0.5wt％，CaO 0.5-1wt％，Na₂O 1-1.5wt％，Ka₂O 1-1.5wt％。

其中，步骤1)中硅砂添加剂的粒度控制在80-120μm，优选硅砂添加剂的平均粒度为100μm。这是因为，硅砂添加剂在脱镁过程中，并不是全部参与反应，只有硅砂的表面部分参与了反应，而如果粒度太大，超过120μm，则硅砂比表面积小，硅砂利用率低；但如果粒度太小，低于80μm，则硅砂难于从铝熔体中清除干净。

其中，步骤2)中铝熔体的温度保持在740-760℃，优选750℃，温度太低则由于铝熔体粘度过高阻碍了浮渣上浮去除，而温度太高则不利于成渣反应的进行。

其中，步骤3)中硅砂添加剂添加到铝熔体的方式为通过铝箔将硅砂添加剂包好沉入铝熔体中，或以氮气为载气将硅砂添加剂均匀分散到铝熔体中。

其中，步骤3)中，硅砂添加剂的加入量优选铝熔体总质量的7％。

其中，步骤4)中，优选重复步骤3)2次，以获得低的镁含量，同时控制避免硅含量过高，出现新的杂质，也避免生成不利于铸造铝合金性能的Mg₂Si。

下面进一步阐述本发明如何通过成本低廉的硅砂实现铝合金熔体的净化除镁。由于硅砂中的主要成分是SiO₂和Al₂O₃，硅砂中的SiO₂和Al₂O₃与铝熔体中的Al和Mg反应生成MgAl₂O₄和MgO渣，从而达到脱镁的目的。因此合适的硅砂的加入量及加入次数对于脱镁效果有很大影响，太少难于有效脱镁，而过多则容易导致引入不必要的硅。

本发明的优点是：硅砂添加剂原料成本低廉，储量丰富，且安全无害无污染；通过有效回收废旧铝合金，极大的节省社会资源和能源；能够有效净化铝合金熔体中的Mg，达到使用需求。因此，本发明具有广泛的应用前景以及应用价值。

具体实施方式

下面，通过具体的实施例对本发明进行详细说明。

实施例.

表1.

成分	SiO₂	Al₂O₃	MgO	Fe₂O₃	CaO	Na₂O	Ka₂O
								含量(wt％)	86.5	8.8	0.3	0.6	0.5	1.2	1.4

步骤1)制备铝熔体脱镁用添加剂，以昌黎产天然硅砂为原料(硅砂原矿的主要成分见表1)，经筛分将硅砂的粒度控制在80-120μm，超过粒度的硅砂经磨细后返回继续筛分以达到粒度为80-120μm的要求，硅砂最终的平均粒度为100μm，将满足粒度的硅砂进行充分干燥以去除水分从而得到制好备用的硅砂添加剂；步骤2)制备铝熔体，选择废旧高镁系铝合金(5083铝合金，成分见表2)，在大气环境下加热熔化得到铝熔体，并保持铝熔体的温度在750℃；步骤3)脱除铝熔体中多余的镁，将步骤1)中制好备用的硅砂添加剂，以铝熔体总质量的7％计，用铝箔包好，添加到步骤2)制得的铝熔体中，搅拌6分钟后除去生成的浮渣；步骤4)进一步脱除铝熔体中的镁，重复步骤3)3次，以得到镁含量进一步降低的铝熔体，用作铸造铝合金的原料。铝合金熔体中镁含量随添加次数的变化见表3。

表2.

成分	Mg	Si	Fe	Cu	Mn	Ti	Cr	Zn	Al
										含量(wt％)	4.55	0.12	0.27	0.04	0.60	0.03	0.15	0.02	余量

表3.

添加次数	1	2	3	4
					镁含量(wt％)	3.92	3.19	2.04	1.61
硅含量(wt％)	0.61	1.15	1.38	1.72

由表3可知，但重复步骤3)3次时，即第4次添加硅砂添加剂时，镁含量降低并不显著，而硅含量大幅增加，因此，优选重复步骤3)2次。

Claims

1.一种铝合金熔体的脱镁方法，其包括以下步骤，步骤1)制备铝熔体脱镁用添加剂：以天然硅砂为原料，经筛分将硅砂的粒度控制在80-120μm，超过粒度的硅砂经磨细后返回继续筛分以达到粒度为80-120μm的要求，将满足粒度的硅砂进行充分干燥以去除水分从而得到制好备用的硅砂添加剂；步骤2)制备铝熔体：将需要脱镁的铝合金在大气环境下加热熔化得到铝熔体，并保持铝熔体的温度在740-760℃；步骤3)脱除铝熔体中多余的镁：将步骤1)中制好备用的硅砂添加剂，以铝熔体总质量的5-8％计，添加到步骤2)制得的铝熔体中，搅拌6分钟后除去生成的浮渣；步骤4)进一步脱除铝熔体中的镁：重复步骤3)至少一次，以得到镁含量进一步降低的铝熔体，用作铸造铝合金的原料。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金熔体的脱镁方法，其中步骤1)中所述天然硅砂的主要组成如下，SiO₂80-90wt％，Al₂O₃5-15wt％，Fe₂O₃0.5-1wt％，MgO 0.2-0.5wt％，CaO0.5-1wt％，Na₂O 1-1.5wt％，Ka₂O 1-1.5wt％。

3.根据权利要求1或2所述的一种铝合金熔体的脱镁方法，其中步骤1)中制好备用的所述硅砂添加剂的平均粒度为100μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种铝合金熔体的脱镁方法，其中步骤2)中铝熔体的温度保持在750℃。

5.根据权利要求1或2所述的一种镁合金的真空蒸馏方法，其中步骤3)中硅砂添加剂添加到铝熔体的方式为通过铝箔将硅砂添加剂包好沉入铝熔体中，或以氮气为载气将硅砂添加剂均匀分散到铝熔体中。

6.根据权利要求1或2所述的一种铝合金熔体的脱镁方法，其中步骤4)中，优选重复步骤3)2次。