CN107385257A - 一种再生铝合金富铁相变质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种再生铝合金富铁相变质的方法，采用的技术方案为：将再生铝合金炉料熔化，并升温至740‑800℃；将含W中间合金压入到熔体中，加入熔体中的W量占熔体质量0.05‑0.3wt%，随即强烈搅拌10‑30min；搅拌完毕后于730‑760℃时加入精炼剂，搅拌除气精炼并扒渣；保温静止5‑10min，出炉浇铸；利用本方法可以改善富铁相的形态，消除针状并细化骨骼状或汉字状富铁相，从而改善再生铝合金组织，提高再生铝合金的力学性能和工艺性能，从而显著提高铝合金的再生回收率。

Description

一种再生铝合金富铁相变质的方法
技术领域
本发明属于有色金属再生回收熔体处理技术领域，具体涉及一种再生铝合金富铁相变质的方法。
背景技术
废铝回收生产过程中存在一个重要的问题：废铝的每一次重复利用过程几乎都需要重熔，重熔的过程会造成不同程度的增铁，杂质铁难被净化去除，使得Fe元素在铝中富集，因而在废铝的循环利用过程中不断积累达到很高的含量。
铁在铝中固溶度非常低，富铁相更容易以针状形式的β（Al5FeSi）出现在铝合金组织中，该相在三维上呈粗大片状，既硬又脆，形成应力集中源，严重割裂铝基体，降低铝合金的机械性能。铁杂质的存在也会破坏铝表面氧化铝薄膜的连续性，在铝合金表面形成小阳极大阴极从而降低铝合金耐腐蚀性，并使得铝合金阳极氧化后的表面质量变差。
目前消除铝合金中铁元素危害的措施主要集中在以下两个方面：一是降低铝液当中的铁含量。现有的除铁技术有重力沉降法、离心分离法、电磁分离法、过滤法，这些方法能部分去除熔体中的富铁相，但物理降低铝合金中铁含量的效率低效果差；二是对铝合金中的富铁相进行变质处理。使对合金性能危害大的富铁相β相转变为危害较小的块状或汉字状的α（Al8Fe2Si）相，这种变质方法通常是添加中和变质元素抑制β铁相的形成。Mn是常用的中和元素，另外一些相对较少使用的元素有Be、Sr、Cr、Co、Ti、Mg、RE等，这些元素的加入都会像Fe一样对铝合金的性能产生影响；另一种是通过热处理来改善富铁相的形态，但是单独通过热处理及对于尺寸较大的块状富铁相，变质效果有限。
专利公开号为CN 1940101A提出了一种铝合金除铁熔剂，该熔剂由氯化钠、氯化钾、冰晶石、氟化钠及氧化硼/硼酸钠组成，它的除铁原理是除铁剂中的硼化物会与熔体中的铁元素反应形成密度较大的硼化铁而沉淀下来，从而降低铝合金中的铁含量。但是熔剂的粘度大，易粘坩埚，影响坩埚的使用。申请号201310094143.9的发明专利提出了一种新型的含硼化合物的铝合金除铁熔剂，其由氯化钠、氯化钾、冰晶石、氟化钠及硼酸/碳化硼组成，其原理是与熔体中的铁元素形成硼铁化合物并进入熔渣中。
申请号201310725322.8的发明专利提出了一种对铝合金熔体进行降铁处理的方法，其方法步骤为：制取气态硫、制取反应净化气体和将净化气体吹入到铝熔体中降铁处理。原理是利用气态硫与铝合金熔体中的铁元素发生反应，生成高熔点硫化铁化合物，吸附在气泡的表面,随着气泡上浮而去除,从而能有效降低铝合金中铁含量。
申请号201610924812.4发明专利一种再生铝中富铁相的变质剂及变质方法，变质剂是由Mn剂和B剂组成，方法为变质剂由Mn剂和B剂组成。变质方法是:先将部分再生铝加热成熔体，接着加入Mn剂，待Mn剂熔化后，加入剩余的再生铝，然后加入B剂，待B剂熔化后，精炼，并静置一段时间后浇注，得到变质处理后的再生铝。
总之，为了提高再生铝合金的品质，实现其高值化利用，满足现代优质铝合金铸件对高性能的需求，有必要开发一种高效的再生铝合金富铁相变质工艺。
发明内容
本发明的目的是为了针对现有技术的不足，提供一种再生铝合金富铁相变质的方法。利用本方法可以显著改善富铁相的形态，消除针状并细化骨骼状或汉字状富铁相，实现富铁相颗粒化转变，从而改善再生铝合金组织，提高再生铝合金的力学性能和工艺性能。
为实现此目的，本发明的技术方案如下：
一种再生铝合金富铁相变质的方法，其特征在于：
（1）将再生铝合金炉料熔化，并升温至740-800℃形成熔体；
（2）将含W的中间合金压入到熔体中，加入熔体中的W量占熔体质量0.05-0.3wt%，随即强烈搅拌10-30min；
（3）搅拌完毕后于730-760℃时，加入熔体质量0.3-0.6wt%的惰性气体进行精炼，搅拌除气并扒渣；
（4）保温静止5-10min，出炉浇铸。
所述的再生铝合金可为再生铸造ADC12铝硅合金，也可为废铝易拉罐回收再生3104铝合金。
所述的强烈搅拌可采用机械搅拌，搅拌转速≥350rpm；搅拌杆采用石墨杆；也可采用电磁搅拌，频率为30Hz，强烈搅拌促进中间合金快速溶解释放出W。
所述的含W的中间合金为AlW。
一种再生铝合金富铁相变质的方法，是在铝熔体中加入含W中间合金并通过强烈搅拌释放出W元素，W元素与Fe元素晶胞类型相同，原子半径相近，易铁形成置换固溶体，在铝合金熔体中形成AlSiFeW中间相，改变富铁相的优势生长取向，使富铁相形成减小骨骼状富铁相的尺寸或者颗粒化，从而减少铁元素富集对铝合金的危害。
采用上述方案中的工艺方法，有益效果是：利用本方法可以改善富铁相的形态，消除针状并细化骨骼状或汉字状富铁相，从而改善再生铝合金组织，提高再生铝合金的力学性能和工艺性能，从而显著提高铝合金的再生回收率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为未变质富铁相形貌组织示意图；
图2为经本方法变质的富铁相形貌组织示意图；
图3为变质富铁相能谱图；
图4为变质富铁相能谱图数据。
具体实施方式
实施例1
将800gADC12铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至745±5℃。将2.4g的AlW压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌20分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。搅拌结束后开始降温，待温度降到730℃，加入用铝箔包裹的2.4g氦气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温5分钟，出炉浇铸。
实施例2
将800g3104铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至745±5℃。将2.4g的AlW压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌10分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。保温时间到了开始降温，待温度降到730℃，加入用铝箔包裹的4.8g氦气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温10分钟，出炉浇铸。
实施例3
将800gADC12铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至795±5℃。将2.4g的AlW压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌30分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。保温时间到了开始降温，待温度降到760℃，加入用铝箔包裹的3g氖气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温5分钟，出炉浇铸。
实施例4
将800g3104铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至795±5℃。将2.4g的AlW压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌20分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。保温时间到了开始降温，待温度降到760℃，加入用铝箔包裹的3.6g氩气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温10分钟，出炉浇铸。
实施例5
将800gADC12铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至745±5℃。将0.4g的AlW压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌10分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。搅拌结束后开始降温，待温度降到730℃，加入用铝箔包裹的2.4g氩气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温8分钟，出炉浇铸。
实施例6
将800g3104铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至770±5℃。将0.4g的AlW压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌30分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。保温时间到了开始降温，待温度降到750℃，加入用铝箔包裹的2.6g氙气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温8分钟，出炉浇铸。
实施例7
将800gADC12铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至770±5℃。将0.4g的WO3变质剂用铝箔包住压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌20分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。保温时间到了开始降温，待温度降到750℃，加入用铝箔包裹的3.5g氙气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温5分钟，出炉浇铸。
实施例8
将800g3104铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至795±5℃。将0.4g的AlW压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌10分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。保温时间到了开始降温，待温度降到760℃，加入用铝箔包裹的4g氦气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温10分钟，出炉浇铸。
实施例9
将800gADC12铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至745±5℃。将1g的AlW压入到熔体中。并采用电磁搅拌，频率为30 Hz，强烈搅拌30分钟。搅拌结束后开始降温，待温度降到730℃，加入用铝箔包裹的4.5g氦气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温5分钟，出炉浇铸。
实施例10
将800g3104铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至745±5℃。将1g的AlW压入到熔体中。并采用电磁搅拌，频率为30 Hz，强烈搅拌20分钟。保温时间到了开始降温，待温度降到730℃，加入用铝箔包裹的3.5g氙气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温5分钟，出炉浇铸。
实施例11
将800gADC12铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至795±5℃。将1.2g的AlW压入到熔体中。并采用电磁搅拌，频率为30 Hz，强烈搅拌10分钟。保温时间到了开始降温，待温度降到760℃，加入用铝箔包裹的2.5g氦气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温10分钟，出炉浇铸。
实施例12
将800g3104铝合金放入坩埚电阻炉中融化，并升温至795±5℃。将1.2g的AlW压入到熔体中。并用机械搅拌强烈搅拌20分钟，搅拌杆为石墨，搅拌转速≥350rpm。保温时间到了开始降温，待温度降到760℃，加入用铝箔包裹的3.2g氖气，不断用石墨棒搅拌，除气精炼。保温5分钟，出炉浇铸。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (4)

1.一种再生铝合金富铁相变质的方法，其特征在于：
（1）将再生铝合金炉料熔化，并升温至740-800℃形成熔体；
（2）将含W的中间合金压入到熔体中，加入熔体中的W量占熔体质量0.05-0.3wt%，随即强烈搅拌10-30min；
（3）搅拌完毕后于730-760℃时，加入熔体质量0.3-0.6wt%的惰性气体进行精炼，搅拌除气并扒渣；
（4）保温静止5-10min，出炉浇铸。
2.根据权利要求1所述的一种再生铝合金富铁相变质的方法，其特征在于：再生铝合金可为再生铸造ADC12铝硅合金，也可为废铝易拉罐回收再生3104铝合金。
3.根据权利要求1所述的一种再生铝合金富铁相变质的方法，其特征在于：强烈搅拌可采用机械搅拌，搅拌杆采用石墨杆，也可采用电磁搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种再生铝合金富铁相变质的方法，其特征在于：含W的中间合金为AlW。
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