CN102517465A - 一种利用铬铝合金和铝制造铝铬中间合金的方法 - Google Patents

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陈建春
陈勇刚
李云龙
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Abstract

本发明属于材料科学领域,具体涉及一种铝铬中间合金的制造工艺,特点是一种利用铬铝合金和铝制造高铬含量铝铬中间合金的方法,其特征在于用铬铝合金和铝制造高铬含量铝铬中间合金,熔融铝和铬铝合金进行合金化反应后,再用氩气或氮气进行旋转除气处理,当氢含量达到0.2-0.3ml/100gAl时,利用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理,除去合金液中的夹杂物,再将铝合金液体浇注成锭状,本发明不仅能生产出高质量的铝铬中间合金,而且生产工艺简单,生产成本低。

Description

一种利用铬铝合金和铝制造铝铬中间合金的方法
技术领域
本发明属于材料科学领域,具体涉及一种铝铬中间合金的制造工艺。
背景技术
随着高新技术的迅猛发展,航空航天工业、军事工业、建材工业等 行业对铝质材料的应用越来越广泛,质量要求越来越高,高级铝型材的市场 需求呈上升趋势,对原材料的要求越来越高,铬铝合金的开发就显得非常迫切。
目前国内生产的Al-Cr中间合金主要是Al-Cr5、Al-Cr10,而高铬含量铝铬中间合金(AlCr15、AlCr20)比较少见。铬铝合金产品主要用于铝合金型材制品的合金剂、添加剂及脱氧剂,含铬99%的纯金属铬作为铝质产品的添加剂,主要用于改变铝质产品的成份和性能,增加铝质产品的强度、改善铝质产品的抗氧化性能和机械加工性能,含铬3%-8%的铝质材料,其强度、韧性、表面光洁度、抗氧化、耐腐蚀性 及机械加工性能,比含铬3%以下的铝质材料更为突出,生产厂家主要是以金属铬粉的形式作为铝质材料的主要添加剂,由于金属铬粉为粉状物质,在添加过程中会出现损耗大、沉降慢、添加成份不均匀等情况,造成铝型材的各种缺陷,影响铝型材的质量。 中国专利CN01131539.3介绍了,一种铬铝合金的生产工艺;铬粉:将含铬99%以上的块状金属铬破碎加工,粉磨成0.4MM以下的粒度,最佳粒度为0.125MM;铝粉:将含铝99%以上的铝锭通过竖式喷铝方法喷制成铝粉,再通过筛分选取0.4MM以下的粒度,最佳粒度为0.15MM;将上述铬粉和铝粉进行工业配制,通过混料机械均匀混合,再进行冷压成块状形,压力为120-200MPa,保压时间为2.5-3.5秒。 是将将需要添加到铝合金材料中的金属铬与一定的铝混合,压制成每块重量为300-500克的铬铝合金块,用于铝合金材料的添加剂。一般只能制备中间合金主要是Al-Cr5、Al-Cr10,很难制备高铬含量铝铬中间合金(AlCr15、AlCr20)。
发明内容
 本发明针对高铬含量的铝铬中间合金(AlCr20)制备难题,通过将铝铬合金添加到铝液中,在冶炼过程中不仅具有熔化同步、沉降合理、添加均匀,从而大大提高铝铬中间合金产品的质量,而且铬的损耗明显降低,此工艺的铬实收率为95%,此方法不仅能生产出高质量的铝铬中间合金,而且生产工艺简单,生产成本低。该方法生产的产品不但成品率高,而且具有高洁净度。本发明能得到含气量小于0.3ml/100gAl的铬含量达到20%的铝铬中间合金。
本发明技术方案:
    本发明用铬铝合金和铝制造高铬含量铝铬中间合金,熔融铝和铬铝合金进行合金化反应后,再用氩气或氮气进行旋转除气处理,当氢含量达到0.2-0.3ml/100gAl时,利用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理,除去合金液中的夹杂物,再将铝合金液体浇注成锭状,将铬铝合金添加到,熔融铝液中,在冶炼过程中熔化同步、添加均匀。
本发明先将含铬99%以上的块状金属铬破碎加工,粉磨成80目以下的粒度,最大粒度不能超过60目。筛分出尺寸不合格的继续粉磨合格为止。再将所粉磨后过筛的粉末混入少量添加物(能通过100目筛的铝粉或硬脂酸铝等)进行工业配制,通过混料机械均匀混合,在200T的液压机下以压力为8-9MPa,保压时间为2.5-3.5秒的液压机压制成每块重量为200-500克的圆柱体片状物(铬饼),用铝箔包装成1000g/包。将所得的铬饼加入撒上升温剂的900-1000°C熔融铝液中合金化。覆盖剂的成分为氯化钠:氯化钾:硝酸钠:氟化钠等于5:2:2:1(重量比),1150℃下精炼3小时后,将合金液降温到950℃~1000℃,利用旋转除气机进行脱气处理,并利用测氢仪器测量氢含量,当氢含量达到0.2-0.3ml/100gAl, 停止除气并撇渣,取样分析。然后,在此温度下,将铝液导入过滤箱体,通过5/10ppi的氧化铝陶瓷过滤板过滤处理,除去合金液中的夹杂物。再将铝合金液温度降低至950-980°C,浇注成锭状,浇注过程中始终需要不断对铝液进行搅拌。此工艺能得到含气量小于0.3ml/100gAl,如此可得到含渣量低的高品质铝铬中间合金锭(AlCr20),含铬量高达20%的铝铬中间合金。
本发明利用铬铝合金和铝制造高铬含量铝铬(AlCr20)中间合金工艺如下:
第一步、将含铬99%以上的块状金属铬破碎加工,粉磨成80目以下的粒度,最大粒度不能超过60目。筛分出尺寸不合格的继续粉磨合格为止。再将所粉磨后过筛的粉末混入少量添加物(过100目筛的铝粉或硬脂酸铝等)进行工业配制,通过混料机械均匀混合,在200T的液压机下以压力为8-9MPa,保压时间为2.5-3.5秒的液压机压制成每块重量为200-500克的圆柱体片状物(铬饼),用铝箔包装成1000g/包。
第二步,将纯铝熔化,撒上特殊的升温剂于铝液表面,升温剂的成分为氯化钠:氯化钾:硝酸钠:氟化铝等于5:2:2:1(重量比),并将铝液升温至900-1000°C。
第三步,将计算好重量的铬饼投入铝液中,并不断用人工(或者电磁)搅拌合金化。升温到1150℃继续精炼3h。
第四步,在温度950~1000°C下,利用旋转除气机用氩或氮气对铝液进行脱气处理,并利用测氢仪器测量氢含量,当氢含量达到0.2-0.3ml/100gAl,停止除气并撇渣。
第五步,在温度 950-1000°C下,将铝液导入过滤箱体,通过特制的5/10ppi氧化铝复式陶瓷过滤器过滤处理,除去合金液中的夹杂物。
第六步,在铝液温度在950-980°C条件下,将铝合金液体浇铸成锭,浇注过程中需始终不断对铝液进行搅拌。
本发明具有如下优点:
在现有AlCr中间合金生产领域,目前国内生产的Al-Cr中间合金主要是Al-Cr5、Al-Cr10而高铬含量铝铬中间合金(AlCr15、AlCr20)比较少见,本发明能生产是含气量少、氧化夹杂物少的高铬含量铝铬中间合金(AlCr20)。
通过将铝铬合金添加到铝液中,在冶炼过程中不仅具有熔化同步、沉降合理、添加均匀,从而大大提高铝铬中间合金产品的质量,而且铬的损耗明显降低,此工艺的铬实收率为95%。
本发明不仅能生产出高质量的铝铬中间合金,而且生产工艺简单,生产成本低。
具体实施方式
实施例一:
利用铬铝和铝制造AlCr20中间合金,先将含铬99%以上的块状金属铬破碎加工,粉磨成80目以下的粒度,最大粒度不能超过60目。筛分出尺寸不合格的继续粉磨合格为止。再将所粉磨后过筛的粉末混入少量添加物(过100目筛的铝粉或硬脂酸铝等)进行工业配制,通过混料机械均匀混合,在200T的液压机下以压力为8-9MPa,保压时间为2.5-3.5秒的液压机压制成每块重量为200-500克的圆柱体片状物(铬饼),用铝箔包装成1000g/包。
将900kg99.7%铝锭加入中频感应炉中熔化,待铝液熔化后撒上升温剂于铝液表面,升温剂的成分为氯化钠:氯化钾:硝酸钠:氟化钠等于5:2:2:1(重量比),并将铝液升温至900-1000°C。将240kg铬饼分批投入铝液中,并不断搅拌合金化。继续升温至1150℃,保温精炼3小时后(中间每隔30分钟搅拌一次),将合金液降温到950~1000℃,利用旋转除气机进行脱气处理30分钟,转子速度为500rmp,气体流量为12升/分钟,并利用动态测氢仪器测量氢含量,当氢含量达到0.3ml/100gAl,停止除气并撇渣,取样分析。如此可得到含铬量高达20%的铝铬中间合金。其成分为Cr:19.93%,Fe:0.18%,Si:0.09%,成分合格。在温度 950-980°C下,将铝液导入过滤箱体,通过432mmX432mmX50mm,5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器过滤处理后,将铝合金液浇铸成每块重量为大约8.5公斤重的AlCr20华夫锭,共大约1080公斤铝铬中间合金锭。浇注过程中始终需要不断对铝液进行搅拌。
    实施例二:
利用金属铬和铝在低温条件下合金化制造AlCr15中间合金,将含铬99%以上的块状金属铬破碎加工,粉磨成80目以下的粒度,最大粒度不能超过60目。筛分出尺寸不合格的继续粉磨合格为止。再将所研磨成的粉末按照重量比例95:4:1混入粘结剂硬脂酸铝和铝粉,在油压机上压制成每块0.5公斤的圆柱体(铬饼)。将800kg99.7%铝锭加入中频感应炉中熔化,待铝液熔化后撒上覆盖剂于铝液表面,覆盖剂的成分为氯化钠:氯化钾:氟化钠等于5:4:1(重量比),并将铝液升温至820℃。将152kg铬饼(铝锭:铬饼的重量比等于100:19)分批投入铝液中,并不断用电磁搅拌合金化。40分钟后停止搅拌,取样分析,其成分为Cr:14.92%,Fe:0.25%,Si:0.11%(判定标准:Cr=14~16%,Fe≤0.3%,Si≤0.3%),成分合格。在温度 780℃下,利用旋转除气机用氩气进行脱气处理30分钟,转子速度为500rmp,气体流量为12升/分钟,并利用动态测氢仪器测量氢含量,当氢含量达到0.3ml/100gAl,停止除气并撇渣。在温度780℃下,将铝液导入过滤箱体,通过300mmX300mmX50mm,10ppi的氧化铝陶瓷过滤板过滤处理后,将铝合金液浇铸成每块重量为大约7公斤重的AlCr15华夫锭,共大约935公斤铝铬中间合金锭。浇注过程中始终需要不断对铝液进行人工搅拌。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述,并非对本发明构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计思想的前题下,本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进,均应落入本发明的保护范围,本发明请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。

Claims (9)

1.一种利用铬铝合金和铝制造高铬含量铝铬中间合金的方法,其特征在于用铬铝合金和铝制造高铬含量铝铬中间合金,熔融铝和铬铝合金进行合金化反应后,再用氩气或氮气进行旋转除气处理,当氢含量达到0.2-0.3ml/100gAl时,利用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理,除去合金液中的夹杂物,再将铝合金液体浇注成锭状。
2.根据权利1的方法,其特征在于将铬铝合金添加到,熔融铝液中,在冶炼过程中熔化同步、添加均匀。
3.根据权利1的方法,其特征在所述的铝铬合金制备是将含铬99%以上的块状金属铬破碎加工,通过粉磨后过筛得到最大粒度不能超过60目粉末,再将粉末混入少量能通过100目筛的铝粉或硬脂酸铝等,通过混料机械均匀混合,在200T的液压机下以压力为8-9MPa,保压时间为2.5-3.5秒的液压机压制成每块重量为200-500克的圆柱体片状物。
4.根据权利1的方法,其特征在于在熔融的铝液表面撒上氯化钠、氯化钾、硝酸钠、氟化钠组成的升温剂,氯化钠、氯化钾、硝酸钠、氟化钠重量比为5:2:2:1。
5.根据权利1的方法,其特征在于当铝液达到900-1000°C时将计算好重量的权利要求3制备的铬铝合金分批用钟罩压入铝液中,并不断用人工或者电磁搅拌合金化,继续升温至1150℃,保温精炼3小时。
6.根据权利1的方法,其特征在于在温度950~1000°C时,利用旋转除气机用氩气或氮气进行脱气处理,使得铝液的含氢量为0.2-0.3ml/100gAl。
7.根据权利1的方法,其特征在于用5/10ppi氧化铝复式陶瓷过滤器将脱气后的铝合金液体在950-1000℃时过滤处理,除去合金液中的夹杂物。
8.根据权利1的方法,其特征在于所述的铝铬中间合金锭含气量小于0.3ml/100gAl,含渣量低。
9.根据权利1方法,其特征在于所述高铬含量铝铬中间合金是含铬量20%的AlCr20。
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