CN105483403A - 一种铝合金熔炼方法 - Google Patents

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本发明涉及铝合金熔炼技术领域，尤其是一种铝合金熔炼方法，通过将Al在保护气体的环境下熔炼成液态Al，再向其中加入三氧化二铁，使得在Al液中形成的氢气分子与三氧化二铁作用，降低铁离子价位，降低氢气含量；再结合保温处理一定时间后，再将其喷淋造粒处理，使得熔融态的铝合金以颗粒态析出，使得部分非金属杂质在喷淋造粒过程中以气态的形式挥发，降低Al液中杂质的含量，再结合丙酮-乙醇中超声清洗处理，使得铝合金颗粒表面的杂质被清洗掉，以及避免铝合金与空气中的元素作用；再结合熔炼、精炼、浇铸、高温铈盐转化液浸泡、中温氧碳硫共渗液体处理、低温磷化液处理，使得铝合金结构发生变化，降低铝合金中杂质含量，提高铝合金的品质。

Description

一种铝合金熔炼方法
技术领域
本发明涉及铝合金熔炼技术领域，尤其是一种铝合金熔炼方法。
背景技术
铝合金具有密度小、优异的导热、导电性能，易于成型等优点而被广泛应用。铝合金成型方法主要有铸造成型和变形加工，其中，铸造成型仍然是现代铝合金生产中大量使用的成型方法。
传统的成型方法主要采用的是压铸成型，使得在压铸成型过程中，导致铝合金溶液中自发形成氢分子和以非金属夹杂物形成的气泡或沉淀杂质，影响着铝合金的品质，使得在对铝合金熔炼完成后，还需要对铝合金进行精炼处理，使得铝合金中的杂质减少。也正是如此，在现有技术中出现了大量的铝合金精炼剂和精炼方法，但其主要目的是除去氢气分子，使得铝合金产品中的非金属杂质减少，提高铝合金的品质。
但，尽管如此，现有技术中的精炼技术并不能将其中的杂质降低多少，最优的精炼剂也只能将氢含量降低到0.12ml/gAl的水平，使得铝合金中依然含有大量的非金属杂质存在；并且使得制备的铝合金极易腐蚀，耐热性能较弱，耐磨性能较差。
鉴于此，本研究者通过对铝合金熔炼工艺进行改进，提供一种新的铝合金熔炼方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种铝合金熔炼方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种铝合金熔炼方法，包括以下步骤：
(1)将Al在熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并在熔炼过程中，采用六氟化硫-氮气混合气体作为保护气体；
(2)控制液态Al的温度为1000-1300℃，向其中加入三氧化二铁，并将其保温处理10-20min后，再将铝合金原料加入后，调整温度为800-900℃，保温处理3-8min，喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)将铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，超声清洗1-3min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并控制液态Al在温度为800-900℃保温处理10-20min，再向其中加入精炼剂，扒渣浇铸成型；并将其置于温度为300-400℃的溶有有机硅的铈盐转化液中浸泡处理10-20min，再将其转入温度为100-200℃的氧碳硫共渗液体中，保温3-7min，再置于温度为常温的磷化液中，冷却至常温，采用清水冲洗干净，即可。
所述的三氧化二铁，其加入量为占Al原料的0.7-1.3％。
所述的铝合金颗粒，其为30-50目。
所述的乙醇，其加入量为丙酮质量的1-3％。
所述的超声清洗，频率为30-300Hz。
所述的精炼剂为氟硅酸钠与硫化钙、六氟化硫的混合物，且重量比为0.5～2∶1∶0.7～1.5。
所述的精炼剂，其加入量为液态Al重的2-3％。
所述的铈盐转化液含有铈盐30～50g/L、主氧化剂10～40ml/L、辅助氧化剂60～90g/L、有机硅5～8g/L、成膜促进剂1.5～2g/L，转化液pH值为2.5～4.5；铈盐为水合氯化亚铈；主氧化剂为过氧化氢；辅助氧化剂为高氯酸钠；有机硅为乙烯基三甲氧基硅烷；成膜促进剂为苯甲酸钠和/或苯骈三氮唑。
所述的氧碳硫共渗液体，每升含有熔盐成分：亚硝酸钠20-30g、碳酸钾18-30g、硝酸钾25-35g、氢氧化锂45-55g、氢氧化钠30-50g、氢氧化钾23-31g、硫化钠47-53g、CNO-23-30g。
所述的磷化液，为含有KOH20～35g/L，K3PO4·12H2O25～35g/L的水溶液。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
通过将Al在保护气体的环境下熔炼成液态Al，再向其中加入三氧化二铁，使得在Al液中形成的氢气分子与三氧化二铁作用，降低铁离子价位，降低氢气含量；再结合保温处理一定时间后，再将其喷淋造粒处理，使得熔融态的铝合金以颗粒态析出，使得部分非金属杂质在喷淋造粒过程中以气态的形式挥发，降低Al液中杂质的含量，再结合丙酮-乙醇中超声清洗处理，使得铝合金颗粒表面的杂质被清洗掉，以及避免铝合金与空气中的元素作用，造成非金属杂质的增多；再结合熔炼、精炼、浇铸、高温铈盐转化液浸泡、中温氧碳硫共渗液体处理、低温磷化液处理，使得铝合金结构发生变化，降低铝合金中杂质含量，提高铝合金的品质。
本发明获得的铝合金还具有较强的抗拉强度、柔韧性较好、耐热性能较优、具有较强的耐腐蚀性能。
本发明的研究者将制备的铝合金进行结晶结果检测和观察实验，其晶体结构比较致密，晶体腔内不含有非金属杂质元素，铝合金表面光滑无缺口。除此之外，还将铝合金进行盐雾试验，在100h后未发现有任何的腐蚀现象；并且将盐雾种类进行交替更换，其在100h后，依然未发现任何腐蚀现象；可见，本发明熔炼方法熔炼的铝合金具有较强的防腐蚀性能，并且对铝合金表面的保护膜进行检测，其具有40-70微米厚的保护膜；并且保护膜层的硬度达到了Hv0.05140-150之间的范围。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种铝合金熔炼方法，包括以下步骤：
(1)将Al在熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并在熔炼过程中，采用六氟化硫-氮气混合气体作为保护气体；
(2)控制液态Al的温度为1000℃，向其中加入三氧化二铁，并将其保温处理10min后，再将铝合金原料加入后，调整温度为800℃，保温处理3min，喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)将铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，超声清洗1min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并控制液态Al在温度为800℃保温处理10min，再向其中加入精炼剂，扒渣浇铸成型；并将其置于温度为300℃的溶有有机硅的铈盐转化液中浸泡处理10min，再将其转入温度为100℃的氧碳硫共渗液体中，保温3min，再置于温度为常温的磷化液中，冷却至常温，采用清水冲洗干净，即可。
所述的三氧化二铁，其加入量为占Al原料的0.7％。
所述的铝合金颗粒，其为30目。
所述的乙醇，其加入量为丙酮质量的1％。
所述的超声清洗，频率为30Hz。
所述的精炼剂为氟硅酸钠与硫化钙、六氟化硫的混合物，且重量比为0.5∶1∶0.7。
所述的精炼剂，其加入量为液态Al重的2％。
所述的铈盐转化液含有铈盐30g/L、主氧化剂10ml/L、辅助氧化剂60g/L、有机硅5g/L、成膜促进剂1.5g/L，转化液pH值为2.5；铈盐为水合氯化亚铈；主氧化剂为过氧化氢；辅助氧化剂为高氯酸钠；有机硅为乙烯基三甲氧基硅烷；成膜促进剂为苯甲酸钠。
所述的氧碳硫共渗液体，每升含有熔盐成分：亚硝酸钠20g、碳酸钾18g、硝酸钾25g、氢氧化锂45g、氢氧化钠30g、氢氧化钾23g、硫化钠47g、CNO-23g。
所述的磷化液，为含有KOH20g/L，K3PO4·12H2O25g/L的水溶液。
实施例2
一种铝合金熔炼方法，包括以下步骤：
(1)将Al在熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并在熔炼过程中，采用六氟化硫-氮气混合气体作为保护气体；
(2)控制液态Al的温度为1300℃，向其中加入三氧化二铁，并将其保温处理20min后，再将铝合金原料加入后，调整温度为900℃，保温处理8min，喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)将铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，超声清洗3min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并控制液态Al在温度为900℃保温处理20min，再向其中加入精炼剂，扒渣浇铸成型；并将其置于温度为400℃的溶有有机硅的铈盐转化液中浸泡处理20min，再将其转入温度为200℃的氧碳硫共渗液体中，保温7min，再置于温度为常温的磷化液中，冷却至常温，采用清水冲洗干净，即可。
所述的三氧化二铁，其加入量为占Al原料的1.3％。
所述的铝合金颗粒，其为50目。
所述的乙醇，其加入量为丙酮质量的3％。
所述的超声清洗，频率为300Hz。
所述的精炼剂为氟硅酸钠与硫化钙、六氟化硫的混合物，且重量比为2∶1∶1.5。
所述的精炼剂，其加入量为液态Al重的3％。
所述的铈盐转化液含有铈盐50g/L、主氧化剂40ml/L、辅助氧化剂90g/L、有机硅8g/L、成膜促进剂2g/L，转化液pH值为4.5；铈盐为水合氯化亚铈；主氧化剂为过氧化氢；辅助氧化剂为高氯酸钠；有机硅为乙烯基三甲氧基硅烷；成膜促进剂为苯骈三氮唑。
所述的氧碳硫共渗液体，每升含有熔盐成分：亚硝酸钠30g、碳酸钾30g、硝酸钾35g、氢氧化锂55g、氢氧化钠50g、氢氧化钾31g、硫化钠53g、CNO-30g。
所述的磷化液，为含有KOH35g/L，K3PO4·12H2O35g/L的水溶液。
实施例3
一种铝合金熔炼方法，包括以下步骤：
(1)将Al在熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并在熔炼过程中，采用六氟化硫-氮气混合气体作为保护气体；
(2)控制液态Al的温度为1200℃，向其中加入三氧化二铁，并将其保温处理15min后，再将铝合金原料加入后，调整温度为850℃，保温处理5min，喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)将铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，超声清洗2min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并控制液态Al在温度为850℃保温处理15min，再向其中加入精炼剂，扒渣浇铸成型；并将其置于温度为350℃的溶有有机硅的铈盐转化液中浸泡处理15min，再将其转入温度为150℃的氧碳硫共渗液体中，保温5min，再置于温度为常温的磷化液中，冷却至常温，采用清水冲洗干净，即可。
所述的三氧化二铁，其加入量为占Al原料的1.1％。
所述的铝合金颗粒，其为40目。
所述的乙醇，其加入量为丙酮质量的2％。
所述的超声清洗，频率为100Hz。
所述的精炼剂为氟硅酸钠与硫化钙、六氟化硫的混合物，且重量比为1.5∶1∶1.1。
所述的精炼剂，其加入量为液态Al重的2.5％。
所述的铈盐转化液含有铈盐40g/L、主氧化剂30ml/L、辅助氧化剂70g/L、有机硅7g/L、成膜促进剂1.9g/L，转化液pH值为3.5；铈盐为水合氯化亚铈；主氧化剂为过氧化氢；辅助氧化剂为高氯酸钠；有机硅为乙烯基三甲氧基硅烷；成膜促进剂为苯甲酸钠和苯骈三氮唑任意比混合。
所述的氧碳硫共渗液体，每升含有熔盐成分：亚硝酸钠25g、碳酸钾20g、硝酸钾30g、氢氧化锂50g、氢氧化钠40g、氢氧化钾27g、硫化钠49g、CNO-28g。
所述的磷化液，为含有KOH28g/L，K3PO4·12H2O30g/L的水溶液。
实施例4
一种铝合金熔炼方法，包括以下步骤：
(1)将Al在熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并在熔炼过程中，采用六氟化硫-氮气混合气体作为保护气体；
(2)控制液态Al的温度为1000℃，向其中加入三氧化二铁，并将其保温处理20min后，再将铝合金原料加入后，调整温度为800℃，保温处理3min，喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)将铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，超声清洗3min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并控制液态Al在温度为800℃保温处理10min，再向其中加入精炼剂，扒渣浇铸成型；并将其置于温度为400℃的溶有有机硅的铈盐转化液中浸泡处理10min，再将其转入温度为100℃的氧碳硫共渗液体中，保温7min，再置于温度为常温的磷化液中，冷却至常温，采用清水冲洗干净，即可。
所述的三氧化二铁，其加入量为占Al原料的1.3％。
所述的铝合金颗粒，其为30目。
所述的乙醇，其加入量为丙酮质量的3％。
所述的超声清洗，频率为30Hz。
所述的精炼剂为氟硅酸钠与硫化钙、六氟化硫的混合物，且重量比为2∶1∶0.7。
所述的精炼剂，其加入量为液态Al重的2％。
所述的铈盐转化液含有铈盐50g/L、主氧化剂10ml/L、辅助氧化剂60g/L、有机硅8g/L、成膜促进剂1.5g/L，转化液pH值为4.5；铈盐为水合氯化亚铈；主氧化剂为过氧化氢；辅助氧化剂为高氯酸钠；有机硅为乙烯基三甲氧基硅烷；成膜促进剂为苯甲酸钠和苯骈三氮唑的任意比混合。
所述的氧碳硫共渗液体，每升含有熔盐成分：亚硝酸钠20g、碳酸钾27g、硝酸钾29g、氢氧化锂48g、氢氧化钠40g、氢氧化钾30g、硫化钠51g、CNO-29g。
所述的磷化液，为含有KOH23g/L，K3PO4·12H2O29g/L的水溶液。
实施例5
一种铝合金熔炼方法，包括以下步骤：
(1)将Al在熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并在熔炼过程中，采用六氟化硫-氮气混合气体作为保护气体；
(2)控制液态Al的温度为1100℃，向其中加入三氧化二铁，并将其保温处理20min后，再将铝合金原料加入后，调整温度为800℃，保温处理8min，喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)将铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，超声清洗1min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并控制液态Al在温度为870℃保温处理10min，再向其中加入精炼剂，扒渣浇铸成型；并将其置于温度为400℃的溶有有机硅的铈盐转化液中浸泡处理10min，再将其转入温度为100℃的氧碳硫共渗液体中，保温7min，再置于温度为常温的磷化液中，冷却至常温，采用清水冲洗干净，即可。
所述的三氧化二铁，其加入量为占Al原料的0.7％。
所述的铝合金颗粒，其为40目。
所述的乙醇，其加入量为丙酮质量的2％。
所述的超声清洗，频率为100Hz。
所述的精炼剂为氟硅酸钠与硫化钙、六氟化硫的混合物，且重量比为0.5∶1∶1.5。
所述的精炼剂，其加入量为液态Al重的2％。
所述的铈盐转化液含有铈盐30g/L、主氧化剂20ml/L、辅助氧化剂80g/L、有机硅7g/L、成膜促进剂1.9g/L，转化液pH值为2.5；铈盐为水合氯化亚铈；主氧化剂为过氧化氢；辅助氧化剂为高氯酸钠；有机硅为乙烯基三甲氧基硅烷；成膜促进剂为苯甲酸钠。
所述的氧碳硫共渗液体，每升含有熔盐成分：亚硝酸钠30g、碳酸钾30g、硝酸钾25g、氢氧化锂55g、氢氧化钠30g、氢氧化钾31g、硫化钠47g、CNO-30g。
所述的磷化液，为含有KOH20g/L，K3PO4·12H2O35g/L的水溶液。

Claims (10)

1.一种铝合金熔炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将Al在熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并在熔炼过程中，采用六氟化硫-氮气混合气体作为保护气体；
(2)控制液态Al的温度为1000-1300℃，向其中加入三氧化二铁，并将其保温处理10-20min后，再将铝合金原料加入后，调整温度为800-900℃，保温处理3-8min，喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)将铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，超声清洗1-3min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态Al，并控制液态Al在温度为800-900℃保温处理10-20min，再向其中加入精炼剂，扒渣浇铸成型；并将其置于温度为300-400℃的溶有有机硅的铈盐转化液中浸泡处理10-20min，再将其转入温度为100-200℃的氧碳硫共渗液体中，保温3-7min，再置于温度为常温的磷化液中，冷却至常温，采用清水冲洗干净，即可。
2.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的三氧化二铁，其加入量为占Al原料的0.7-1.3％。
3.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的铝合金颗粒，其为30-50目。
4.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的乙醇，其加入量为丙酮质量的1-3％。
5.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的超声清洗，频率为30-300Hz。
6.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的精炼剂为氟硅酸钠与硫化钙、六氟化硫的混合物，且重量比为0.5～2∶1∶0.7～1.5。
7.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的精炼剂，其加入量为液态Al重的2-3％。
8.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的铈盐转化液含有铈盐30～50g/L、主氧化剂10～40ml/L、辅助氧化剂60～90g/L、有机硅5～8g/L、成膜促进剂1.5～2g/L，转化液pH值为2.5～4.5；铈盐为水合氯化亚铈；主氧化剂为过氧化氢；辅助氧化剂为高氯酸钠；有机硅为乙烯基三甲氧基硅烷；成膜促进剂为苯甲酸钠和/或苯骈三氮唑。
9.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的氧碳硫共渗液体，每升含有熔盐成分：亚硝酸钠20-30g、碳酸钾18-30g、硝酸钾25-35g、氢氧化锂45-55g、氢氧化钠30-50g、氢氧化钾23-31g、硫化钠47-53g、CNO-23-30g。
10.如权利要求1所述的铝合金熔炼方法，其特征在于，所述的磷化液，为含有KOH20～35g/L，K3PO4·12H2O25～35g/L的水溶液。
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