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

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。