CN103614580B - 一种高效熔炼Galfan合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及Galfan合金，特指一种高效熔炼Galfan合金的方法。本发明解决了高熔点合金、低燃点合金在有色金属合金配制过程中的加入问题，特别是解决了低燃点金属在配制过程中的氧化燃烧问题，效果明显。由于在熔炼锌稀土中间合金采用了隔离方法，防止稀土的烧损与氧化，烧损率低、合金元素吸收率高，能有效起到净化熔液、细化晶粒。此外熔炼锌铝合金时，降低了锌的百分比，降低了锌铝质量比重，降低了铝的偏析，确保了化学成分准确均匀，达到合金成份的要求，适合大批量的Galfan合金生成。
Description
技术领域
本发明涉及Galfan合金，特指一种高效熔炼Galfan合金的方法。
背景技术
Galfan合金是国际铅锌组织上世纪七十年代开发出来的，于1984 年正式投产的，用以代替热镀锌的新一代防腐镀层，该合金是在5wt.%Al-Zn 共晶合金的基础上发展而来的，并在原来合金的基础上添加了稀土元素（La、Ce等）；Galfan合金结构致密均匀，工艺性能良好，耐蚀性能优异，使用寿命长，可节约有色金属，此外，由于操作温度低及生产过程中所产生的渣与底渣少；从而可改善工作环境与节约消耗，在汽车工业、以及家用设备具有广泛用途；通用使用熔盐保护法和包裹法熔炼Galfan合金，但熔盐法熔盐粘度较大，稀土氧化烧穿比较严重；包裹法，由于稀土金属在熔体中的溶解速度较快，即使熔体表面氧化程度较小，但熔化温度稍有变化，熔体表面氧化程度影响严重，所以给操作带来了不便，这对提高合金收率是不利；熔炼稀土中间合金是一种增加稀土的吸收率的方法，Zn-RE中间合金有（1）对掺法；稀土易氧化并且偏析严重；（2）液态阴极熔盐电解法；文献资料显示在氯化稀土浓度30wt.%，电解温度725℃，阴极电流密度1.75A/cm2是我最佳电解工业条件下的获得的平均电流效率仅仅只有84%；液态阴极熔盐电解法不仅操作复杂，条件限制也比较局限，稀土吸收率不高；Al-RE中间合金有（1）对掺法；在合理的技术工艺保障下，直接用对掺法生产铝稀土中间合金，对只拥有常规金属熔炼设备的厂家是一条经济效益、社会效益都可行的工艺方案，但是稀土的烧穿氧化比较严重；（2）铝液阴极熔盐电解法；（3）工业铝电解槽加稀土氧化物直接电解法，虽然能在一定程度上能防止稀土严重的氧化，但是稀土的吸收率氧化率还是偏高。
随着科学技术的不断发展，工业产品质量的不断提高，Galfan合金的需求量也越来越大，目前一般的Galfan合金生成工艺中存在以下问题：
一是难以保证准确的铝含量：铝容易发生偏析，锌铝比重相差较大从而会出现铝的出浮现象，在合金液中会产生含铝量不同的镀层。
二是难以保证稀土金属的含量：稀土金属熔点较高，易燃，极易氧化，在一定温度下，直接将稀土金属加入到Zn-5%Al共晶熔体中，稀土烧损严重，镀层内稀土几乎全部氧化烧损。
发明内容
为克服以上技术问题，本发明给出了Galfan合金熔炼方法，以下为技术方案：
1、熔炼中间合金
所述中间合金为Zn-RE中间合金，其组成重量百分比如下：锌95-97%，稀土3-5%。
先将锌稀土混合物在氩气保护下真空封装，确保稀土不被氧化，放炉中升温到500℃，然后保温2小时。
升温至820℃-860℃，然后保温5-8小时。
取样时充分摇匀，使其成分均匀，然后淬火处理。
2、配料
将配置好的中间合金成份分析，计算出稀土的吸收率，根据目标Galfan合金的金属元素成份，计算好所需锌、铝的含量，确保准确无误，其组成重量百分比如下：
锌90%-94%
铝 4.5%-6%
Zn-RE中间合金 1%-5%。
3、熔炼
装料融化：将中间合金与计算好配比的锌铝备好，首先将炉温调整680℃，加入铝进行熔炼，30-50分钟，熔炼Al时，不要搅拌，防止氧化增加烧损；待Al熔炼完毕后，将炉温调整600℃，加入锌进行熔炼， 15-25分钟，待锌熔炼完毕后，温度仍然保持在600℃，最后加入Zn-RE中间合金进行熔炼，25-35分钟。
精炼：炉前质量检查，用0.2%的ZnCl2精炼，实施清渣、除气，精炼时间为10-20分钟。
出炉：温度调整450℃，保温15-25分钟，浇铸，出炉温度为450℃。
本发明解决了高熔点合金、低燃点合金在有色金属合金配制过程中的加入问题，特别是解决了低燃点金属在配制过程中的氧化燃烧问题，效果明显；由于在熔炼锌稀土中间合金采用了隔离方法，防止稀土的烧损与氧化，烧损率低、合金元素吸收率高，此外熔炼锌铝合金时，降低了锌的百分比，降低了锌铝质量比重，降低了铝的偏析，确保了化学成分准确均匀，达到合金成份的要求，适合大批量的Galfan合金生成。
附图说明
图1是为0.1wt%Ce的Galfan合金凝固组织（淬火），实验结果显示铝含量的质量分数为5.26%,稀土元素的质量分数为0.09%，吸收率高达90%以上。
图2是为0.2wt%Ce的Galfan合金凝固组织（淬火），实验结果显示铝含量的质量分数为5.47%,稀土元素的质量分数为0.19%，吸收率也在90%以上。
具体实施方式
本发明不限于以上实施例，可以根据组分、质量的不同实现多个不同实施例。
实施案例一
实验制备300gZn-5%Al-0.1%Ce合金，其步骤如下：
1、熔炼中间合金
锌-稀土中间合金其组成重量如下：
锌 5.70g
稀土 0.30g
（1）先准确称量锌和经过打磨掉氧化皮并用丙酮清洗的稀土，并在石英管中真空封装，确保稀土不被氧化，放炉中升温到500℃，然后保温2小时。
（2）升温至820℃，然后保温5小时。
（3）取样时充分摇匀，使其成分均匀，淬火处理。
2、配料
将配置好中间合金，分析数据，计算出质量损耗，再根据目标Galfan合金的金属元素成份，计算好所需锌、铝的含量，确保准确无误，其组成重量如下：
锌 279.02g；
铝 14.98g；
中间合金 6.00g。
3、熔炼
（4）准备炉料设备。
（5）装料融化：将中间合金与计算好配比的锌铝备好，首先将炉温调整680℃，加入铝进行熔炼， 40分钟，熔炼Al时，不要搅拌，防止氧化增加烧损；待Al熔炼完毕后，将炉温调整600℃，加入锌进行熔炼， 20分钟，待锌熔炼完毕后，温度仍然保持在600℃，最后加入Zn-RE中间合金进行熔炼，30分钟。
（6）精炼：炉前质量检查，用0.2%的ZnCl2精炼，实施清渣、除气，精炼时间为15分钟。
（7）出炉：温度调整450℃，保温20分钟，浇铸，出炉温度为450℃。
实验结果铝含量的质量分数为5.26%,稀土元素的质量分数为0.09%，吸收率高达90%以上，凝固组织如附图1。
实施案例二
实验制备300g Zn-5%Al-0.2%Ce的合金，其步骤如下：
1、熔炼中间合金
锌-稀土中间合金其组成重量百分比如下：
锌 11.40g
稀土 0.60g
（1）先准确称量锌和经过打磨掉氧化皮并用丙酮清洗的稀土，并在石英管中真空封装，确保稀土不被氧化，放炉中升温到500℃，然后保温2小时。
（2）升温至850℃，然后保温8小时。
（3）取样时充分摇匀，使其成分均匀，淬火处理。
2、配料
将配置好中间合金，分析数据，计算出质量损耗，再根据目标Galfan合金的金属元素成份，计算好所需锌、铝的含量，确保准确无误。
其组成重量百分比如下：
锌 273.03g；
铝 14.97g；
中间合金 12.00g。
3、熔炼
（4）准备炉料设备。
（5）装料融化：将中间合金与计算好配比的锌铝备好，首先将炉温调整680℃，加入铝进行熔炼，40分钟，熔炼Al时，不要搅拌，防止氧化增加烧损；待Al熔炼完毕后，将炉温调整600℃，加入锌进行熔炼，20分钟，待锌熔炼完毕后，温度仍然保持在600℃，最后加入Zn-RE中间合金进行熔炼，30分钟。
（6）精炼：炉前质量检查，用0.2%的ZnCl2精炼，实施清渣、除气，精炼时间约15分钟。
（7）出炉：温度调整450℃，保温20分钟，浇铸，出炉温度为450℃。
实验结果铝含量的质量分数为5.47%,稀土元素的质量分数为0.19%，吸收率也在90%以上，凝固组织如附图2。
Claims (4)
1.一种高效熔炼Galfan合金的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）熔炼Zn-RE中间合金
准确称量锌和稀土，将锌和稀土的混合物在氩气保护下真空封装，确保稀土不被氧化，放炉中升温到500℃，然后保温2小时；升温至820℃-860℃，然后保温5-8小时；取样时充分摇匀，使其成分均匀，然后淬火处理；
（2）配料
组成按照如下重量百分比进行配料：
锌90%-94%
铝 4.5%-6%
Zn-RE中间合金 1%-5%，所述Zn-RE中间合金的组成重量百分比如下：锌95-97%，稀土3-5%；
（3）熔炼
将中间合金与计算好配比的锌铝备好，首先将炉温调整680℃，加入铝进行熔炼，30-50分钟，熔炼Al时，不要搅拌，防止氧化增加烧损；待Al熔炼完毕后，将炉温调整600℃，加入锌进行熔炼， 15-25分钟，待锌熔炼完毕后，温度仍然保持在600℃，最后加入Zn-RE中间合金进行熔炼，25-35分钟；
（4）精炼、出炉。
2.如权利要求1所述的一种高效熔炼Galfan合金的方法，其特征在于：步骤1中的稀土称量之前，稀土经过打磨除掉氧化皮并用丙酮清洗。
3.如权利要求1所述的一种高效熔炼Galfan合金的方法，其特征在于：所述的精炼指：用金属熔体0.2wt%的ZnCl2精炼，实施清渣、除气，精炼时间为10-20分钟。
4.如权利要求1所述的一种高效熔炼Galfan合金的方法，其特征在于：所述出炉指：温度调整450℃，保温15-25分钟，浇铸，出炉温度为450℃。
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