CN105755300A - 一种铝合金用铬添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金用铬添加剂，其包括如下组分：铬粉85~95重量份、铝粉4~13重量份、脱模剂0.1~0.2重量份、粘接剂0.2~0.4重量份、镁粉0.03重量份、铁粉0.3重量份以及锰粉0.3重量份；并通过原料破碎、配混、压制和干燥制得。本发明的产品实收率高，熔化温度低、熔化性和稳定性好。

Description

一种铝合金用铬添加剂
技术领域
本发明涉及铝合金用金属添加剂领域，具体涉及一种铝合金用铬添加剂及其制备方法。
背景技术
铝及铝合金在民用、建筑和航天等方面有着广泛的应用，铝的冶炼和加工技术代表着国家的工业发展水平。
针对不同需要，铝合金生产过程中需要添加金属成分以提高铝合金产品中的合金元素成分，而铬对于铝工业和钢铁工业有着至关重要的作用。
通常的铬添加剂在熔铸过程中的熔化速度相对较慢，实收率比较低，生产工艺比较复杂。熔化温度高于880℃时，熔化时间需要长达1小时，使得铝的烧损严重，而且特别容易形成不熔的残留杂质，对铝合金品质控制极为不利。
发明内容
本发明的目的是提供一种产品实收率高，熔化温度低、熔化性和稳定性好的铝合金用铬添加剂及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种铝合金用铬添加剂，其包括如下组分：铬粉85~95重量份、铝粉4~13重量份、脱模剂0.1~0.2重量份、粘接剂0.2~0.4重量份、镁粉0.03重量份、铁粉0.3重量份以及锰粉0.3重量份。
进一步的，所述铬粉为85~90重量份。
进一步的，所述铬粉、铝粉、镁粉、铁粉和锰粉的纯度大于99.7%。
进一步的，所述脱模剂为硬脂酸锌。
进一步的，所述粘接剂为变性淀粉。
制备上述铝合金用铬添加剂的方法，其包括如下步骤：
（a）原料破碎：将铬粉、铝粉、镁粉、铁粉和锰粉在惰性气体保护下破碎至粒度为80~325目；
（b）配混：向经步骤（a）破碎后的原料中加入脱模剂和粘接剂，并在卧式粉料搅拌装置内加水搅拌20~30分钟；
（c）压制：将经步骤（b）配混后的混合物在20~30MPa下压制成圆饼或颗粒；
（d）干燥：将步骤（c）得到的圆饼或颗粒在干燥器内，于惰性气体保护下，温度200~280℃，干燥50~70分钟，得到成品。
制备方法中，所述步骤（a）和（d）中使用的惰性气体为氮气。
制备方法中，所述步骤（a）中铬粉、铝粉、镁粉、铁粉和锰粉的破碎后的粒度中，以质量分数计，80~100目占42.5%，100~150目占38.5%，150~200目占15.5%，200~325目占3.5%。
制备方法中，所述步骤（b）中的加水量为原料总质量的1~3%，优选2%。
制备方法中，所述步骤（c）中的压强为25MPa。
制备方法中，所述步骤（d）中的干燥温度为260℃，干燥时间为65分钟。
制备方法中，所述步骤（d）中的烧结炉为高温充氮烘箱。
制备方法中，所述步骤（b）中的压制得到的圆饼或颗粒的密度为3.5g/cm3。
制备方法中，所述卧式粉料搅拌装置包括：卧式螺旋混料筒，用于驱动螺旋混料桶转动的动力机构、进料机构、加水机构以及控制器；所述进料机构包括储料桶、连通储料桶和螺旋混料筒的进料管以及设置在进料管上的电磁调速进料器；所述加水机构包括储水箱、连通储水箱和螺旋混料筒的水管以及设置在水管上的定量水泵；所述控制器分别通过导线与动力机构、电磁调速进料器以及定量水泵连接；所述水管在进料管的出口处设置有喷头。
进一步的，所述卧式粉料搅拌装置中的螺旋混料筒包括螺旋筒、设置在螺旋筒内壁呈螺旋状分布的搅拌叶以及设置在螺旋筒外侧的齿圈。
进一步的，所述卧式粉料搅拌装置中的动力机构包括变频电机、与变频电机的输出轴连接的回转轴以及设置在回转轴上且与齿圈啮合的齿轮。
本发明的有益效果在于：
1）采用镁粉、铁粉以及锰粉作为助熔剂，替代常用的含钠助溶剂，熔化温度低，烧损少、发气量低、枝晶偏析和显微裂纹倾向显著降低。
2）熔化速度快，比常规铬添加剂熔化速度快60%以上。
3）产品实收率可达98%以上。
4）铬元素含量均匀，无偏析。
附图说明
图1本发明的卧式粉料搅拌装置的结构示意图。
其中，1控制器、2储料桶、3进料管、4电磁调速进料器、5储水箱、6水管、7定量水泵、8导线、9喷头、10螺旋筒、11搅拌叶、12齿圈、13变频电机、14回转轴、15齿轮。
具体实施方式
下面结合图1和实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
下列实施例中，所用到的卧式粉料搅拌装置包括：卧式螺旋混料筒，用于驱动螺旋混料桶转动的动力机构、进料机构、加水机构以及控制器1；所述进料机构包括储料桶2、连通储料桶2和螺旋混料筒的进料管3以及设置在进料管3上的电磁调速进料器4；所述加水机构包括储水箱5、连通储水箱5和螺旋混料筒的水管6以及设置在水管6上的定量水泵7；所述控制器1分别通过导线8与动力机构、电磁调速进料器4以及定量水泵7连接；所述水管6在进料管3的出口处设置有喷头9。所述控制器可以是单片机或可编程逻辑控制器（PLC）。
所述卧式粉料搅拌装置中的螺旋混料筒包括螺旋筒10、设置在螺旋筒10内壁呈螺旋状分布的搅拌叶11以及设置在螺旋筒10外侧的齿圈12。
所述卧式粉料搅拌装置中的动力机构包括变频电机13、与变频电机13的输出轴连接的回转轴14以及设置在回转轴14上且与齿圈12啮合的齿轮15。
使用时，电磁调速进料器4从储料桶2中抽取金属粉末和助剂的混合物，通过进料管3注入螺旋筒10内。水通过储水箱5由定量水泵7通过水管6通入螺旋筒10；水管6在进料管3的出口处设置有喷头9，保证金属粉末和助剂的混合物边搅拌边与水接触润湿，防止水的加入造成的金属粉末局部结块而导致的混合不匀。控制器1通过控制电磁调速进料器4和定量水泵7，按照比例混合。控制器1还可以控制变频电机13转速，保证混合均匀。
以下实施例和对比例中，所述步骤（b）中的压制得到的圆饼或颗粒的密度为3.5g/cm3。所述锰粉、铝粉、镁粉、铁粉和锰粉的纯度大于99.7%。
实施例1
（a）原料破碎：将铬粉85kg、铝粉4kg、镁粉0.03kg、铁粉0.3kg和锰粉0.3kg在氮气保护下破碎至粒度为80~325目；以质量分数计，80~100目占42.5%，100~150目占38.5%，150~200目占15.5%，200~325目占3.5%；
（b）配混：向经步骤（a）破碎后的原料中加入作为脱模剂的硬脂酸锌0.1kg和作为粘接剂变性淀粉0.2kg，并在卧式粉料搅拌装置内加水搅拌20分钟；加水量为原料总质量的1%，即0.9kg；
（c）压制：将经步骤（b）配混后的混合物在20MPa下压制成圆饼；
（d）干燥：将步骤（c）得到的圆饼在干燥器内，于氮气保护下，温度200℃，干燥50分钟，得到成品。
实施例2
（a）原料破碎：将铬粉95kg、铝粉13kg、镁粉0.03kg、铁粉0.3kg和锰粉0.3kg在氮气保护下破碎至粒度为80~325目；以质量分数计，80~100目占42.5%，100~150目占38.5%，150~200目占15.5%，200~325目占3.5%；
（b）配混：向经步骤（a）破碎后的原料中加入作为脱模剂的硬脂酸锌0.2kg和作为粘接剂变性淀粉0.4kg，并在卧式粉料搅拌装置内加水搅拌30分钟；加水量为原料总质量的3%，即3.3kg；
（c）压制：将经步骤（b）配混后的混合物在30MPa下压制成圆饼；
（d）干燥：将步骤（c）得到的圆饼在干燥器内，于氮气保护下，温度280℃，干燥70分钟，得到成品。
实施例3
（a）原料破碎：将铬粉88kg、铝粉7kg、镁粉0.03kg、铁粉0.3kg和锰粉0.3kg在氮气保护下破碎至粒度为80~325目；以质量分数计，80~100目占42.5%，100~150目占38.5%，150~200目占15.5%，200~325目占3.5%；
（b）配混：向经步骤（a）破碎后的原料中加入作为脱模剂的硬脂酸锌0.14kg和作为粘接剂变性淀粉0.25kg，并在卧式粉料搅拌装置内加水搅拌25分钟；加水量为原料总质量的2%，即1.9kg；
（c）压制：将经步骤（b）配混后的混合物在22MPa下压制成颗粒；
（d）干燥：将步骤（c）得到的颗粒在干燥器内，于氮气保护下，温度220℃，干燥55分钟，得到成品。
实施例4
（a）原料破碎：将铬粉93kg、铝粉11kg、镁粉0.03kg、铁粉0.3kg和锰粉0.3kg在氮气保护下破碎至粒度为80~325目；以质量分数计，80~100目占42.5%，100~150目占38.5%，150~200目占15.5%，200~325目占3.5%；
（b）配混：向经步骤（a）破碎后的原料中加入作为脱模剂的硬脂酸锌0.18kg和作为粘接剂变性淀粉0.35kg，并在卧式粉料搅拌装置内加水搅拌25分钟；加水量为原料总质量的2%，即2.1kg；
（c）压制：将经步骤（b）配混后的混合物在25MPa下压制成颗粒；
（d）干燥：将步骤（c）得到的颗粒在干燥器内，于氮气保护下，温度240℃，干燥60分钟，得到成品。
实施例5
（a）原料破碎：将铬粉90kg、铝粉9kg、镁粉0.03kg、铁粉0.3kg和锰粉0.3kg在氮气保护下破碎至粒度为80~325目；以质量分数计，80~100目占42.5%，100~150目占38.5%，150~200目占15.5%，200~325目占3.5%；
（b）配混：向经步骤（a）破碎后的原料中加入作为脱模剂的硬脂酸锌0.18kg和作为粘接剂变性淀粉0.35kg，并在卧式粉料搅拌装置内加水搅拌25分钟；加水量为原料总质量的2%，即2.0kg；
（c）压制：将经步骤（b）配混后的混合物在25MPa下压制成圆饼；
（d）干燥：将步骤（c）得到的圆饼在干燥器内，于氮气保护下，温度260℃，干燥65分钟，得到成品。
对比例
（a）原料破碎：将铬粉90kg、铝粉9kg在氮气保护下破碎至粒度为80~325目；以质量分数计，80~100目占42.5%，100~150目占38.5%，150~200目占15.5%，200~325目占3.5%；
（b）配混：向经步骤（a）破碎后的原料中加入作为脱模剂的硬脂酸锌0.18kg、作为粘接剂变性淀粉0.35kg以及作为助熔剂的六氟铝酸钠0.63kg，并在卧式粉料搅拌装置内加水搅拌25分钟；加水量为原料总质量的2%，即2.0kg；
（c）压制：将经步骤（b）配混后的混合物在25MPa下压制成圆饼，得到成品。
效果例
将6份同批次、同重量的铝锭熔化，熔化后将铝液上下搅拌使其温度上下均匀。升温至720℃后扒开表面渣，分别向6份铝液中投入实施例1~5以及对比例所得产品，投入后逐步升温，分别测定实施例1~5以及对比例所得铬添加剂的初始熔化温度，分别保持各实施例的初始熔化温度，并分别记录在该熔化温度下，各实施例产品的完全熔化时间以及从初始熔化开始10分钟时的铬元素的实收率。见表1。
表1
产品 初始熔化温度（℃） 完全熔化时间（min） 铬元素实收率（%）
实施例1 710 16 98.9
实施例2 694 15 98.5
实施例3 700 15 99.2
实施例4 690 13 99.8
实施例5 680 10 100
对比例 730 19 92
结合表1所示，采用铝粉、镁粉、铁粉和锰粉替代传统的含钠助熔剂，实施例1~5所得产品可满足低温熔炼的需要，最低在680℃即可熔化，减少熔体烧损，降低成品气泡率和减少熔剂的损耗，减少裂纹倾向性现象，提高机械性能；实施例1~5所得产品可在20分钟内，最短可在10分钟内完全熔化，熔化速度快，降低熔炼费用；实施例1~5所得产品在10分钟时的铬元素实收率即可达到98%以上，最高可达100%，合金成分均匀、细密、稳定。
根据上述的实施例对本发明作了详细描述。需说明的是，以上的实施例仅仅为了举例说明发明而已。在不偏离本发明的精神和实质的前提下，本领域技术人员可以设计出本发明的多种替换方案和改进方案，其均应被理解为再本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，其包括如下组分：铬粉85~95重量份、铝粉4~13重量份、脱模剂0.1~0.2重量份、粘接剂0.2~0.4重量份、镁粉0.03重量份、铁粉0.3重量份以及锰粉0.3重量份；并通过如下方法制得：
（a）原料破碎：将铬粉、铝粉、镁粉、铁粉和锰粉在惰性气体保护下破碎至粒度为80~325目；
（b）配混：向经步骤（a）破碎后的原料中加入脱模剂和粘接剂，并在卧式粉料搅拌装置内加水搅拌20~30分钟；
（c）压制：将经步骤（b）配混后的混合物在20~30MPa下压制成圆饼或颗粒；
（d）干燥：将步骤（c）得到的圆饼或颗粒在干燥器内，于惰性气体保护下，温度200~280℃，干燥50~70分钟，得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述铬粉为85~90重量份。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述脱模剂为硬脂酸锌。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述粘接剂为变性淀粉。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述步骤（a）和（d）中使用的惰性气体为氮气。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述步骤（a）中铬粉、铝粉、镁粉、铁粉和锰粉的破碎后的粒度中，以质量分数计，80~100目占42.5%，100~150目占38.5%，150~200目占15.5%，200~325目占3.5%。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述步骤（b）中的加水量为原料总质量的1~3%。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述步骤（c）中的压强为25MPa。
9.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述步骤（d）中的干燥温度为260℃，干燥时间为65分钟。
10.根据权利要求1所述的一种铝合金用铬添加剂，其特征在于，所述卧式粉料搅拌装置包括：卧式螺旋混料筒，用于驱动螺旋混料桶转动的动力机构、进料机构、加水机构以及控制器（1）；所述进料机构包括储料桶（2）、连通储料桶（2）和螺旋混料筒的进料管（3）以及设置在进料管（3）上的电磁调速进料器（4）；所述加水机构包括储水箱（5）、连通储水箱（5）和螺旋混料筒的水管（6）以及设置在水管（6）上的定量水泵（7）；所述控制器（1）分别通过导线（8）与动力机构、电磁调速进料器（4）以及定量水泵（7）连接；所述水管（6）在进料管（3）的出口处设置有喷头（9）。
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