CN108103328A - 一种铝铋中间合金的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝铋中间合金的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：(1)将铝液转入预热的工频炉中，并将铝液升温至720℃至760℃时，氯化钾和氯化钠混合均匀后加入工频炉中的铝液；(2)在工频炉中的铝液温度达到1100‑1200℃时，按铝液重量的8％至10％的比例分3批至4批加入用铝箔纸包好的金属铋；(3)利用旋转除气机用氩或氮气进行脱气处理；(4)通过喷粉精炼机精炼，精炼完成后，再向合金铝液中加入占合金铝液重量0.06％‑0.08％的除渣剂，进行捞渣操作；(5)除渣完成后，持续搅拌升温至1150‑1200℃后取样，铸锭得到铝铋中间合金。本发明的优点在于：通过本发明的制备工艺，制备出的铝铋中间合金的铋含量可达8‑10％。

Description

一种铝铋中间合金的制备工艺
技术领域
本发明属于材料科学领域，特别涉及一种铝铋中间合金的制备工艺。
背景技术
目前，国内同行业生产的铝铋中间合金，铋含量一般为3-5％，增加铋含量是熔铝工作者的难题，因为铋的熔点是271.3℃，属低熔金属，加入时，容易发挥，吸收率低等因素。
针对上述现象，亟需研发一种铝铋中间合金的制备工艺，以提高铝铋中间合金中铋的含量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铝铋中间合金的制备工艺，以提高铝铋中间合金中铋的含量。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种铝铋中间合金的制备工艺，其创新点在于：所述制备工艺包括如下步骤：
(1)将99.7％的纯铝锭加入化铝炉内熔化成铝液，然后将铝液转入预热的工频炉中；
(2)将铝液在工频炉中升温至720℃至760℃时，将占铝液重量2％的氯化钾和占铝液重量2％的氯化钠混合均匀后加入工频炉中的铝液，边加边以600-700r/min速度搅拌，使其熔化后覆盖铝液表面；
(3)在工频炉中的铝液温度达到1100-1200℃时，按铝液重量的8％至10％的比例分3批至4批加入用铝箔纸包好的金属铋，且每加一批，随后以660-680r/min转速进行机械搅拌20-30min，保证铋金属元素的完全熔化，得到合金铝液；
(4)利用旋转除气机用氩或氮气进行脱气处理，当氢含量达到0.1-0.2ml/100gAl时，用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理，除去合金铝液中的夹杂物；
(5)通过喷粉精炼机，以氩气为载体，将占合金铝液重量0.1％-0.3％的精炼剂均匀喷入除气处理后的合金铝液中，进行精炼除渣8-12min，氩气流量为20-30NL/min，气体压力为0.1-0.3MPa，精炼完成后，再向合金铝液中加入占合金铝液重量0.06％-0.08％的除渣剂，随后以600-650r/min转速进行机械搅拌8-12min，然后静置6-8min后，进行捞渣操作；
(6)除渣完成后，持续搅拌升温至1150-1200℃后取样，铸锭得到铝铋中间合金。
进一步地，所述步骤(4)中旋转除气处理的温度为920-960℃。
进一步地，所述除渣剂是由以下重量份的组分制备而成：稀土氧化物1-3份、稀土碳酸盐1-3份、氯化钠10-20份、氯化钾20-40份、氟铝酸钠12-16份、氟硅酸钠8-12份、硫酸钠6-8份、碳酸钠20-30份和氟化钠4-6份；其中，所述稀土氧化物是由氧化镧和氧化铈混合而成，且氧化镧和氧化铈的质量比为1:1.9-2.1；所述稀土碳酸盐是由碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨混合而成，且碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨的质量比为1:2.8-3.2:1。
本发明的优点在于：
(1)本发明铝铋中间合金的制备工艺，其中，合金化过程中，以质量比为1:1的氯化钾和氯化钠的混合物为覆盖剂，通过两者的协同作用，既能对铝液起到保温作用，又可防止大气对铝液的二次氧化、吸附铝液中上浮夹杂物；此外，将原料一次性加入改为分批加入，同时，为了避免铋金属加入过程中挥发，采用铝箔纸包好，再加入铝液中，该方式也保证了铋金属的吸收率；分批加入，可使原料与铝液能够充分接触；同时，每加一批，随后以660-680r/min转速进行机械搅拌20-30min，对铝液进行充分搅拌，可进一步确保原料能够与铝液充分融合，进而可有效提高铝铋中间合金中铋的含量，其铝铋中间合金中铋含量可达到8-10％；最后，通过旋转除气与精炼除渣有效去除铝铋合金液中的其他杂物，提高了铝铋合金的洁净度；
(2)本发明铝铋中间合金的制备工艺，其中，除渣剂中的稀土氧化物和稀土碳酸盐在加入铝液后，通过组分氟铝酸钠和氟硅酸钠在铝合金液熔炼温度下放热反应形成的局部高温能量起伏，被合金液中的铝元素直接还原成具有新鲜活性表面的稀土元素，随温度下降，氢化物越加稳定，从而达到固氢和除氢的目的；同时，利用稀土元素与铝合金液中的低熔点杂质形成熔点高的难熔化合物，进而难熔化合物很容易和熔渣一起从金属液中排除出去，达到排渣精炼的目的。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本发明铝铋中间合金的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
(1)将99.7％的纯铝锭加入化铝炉内熔化成铝液，然后将铝液转入预热的工频炉中；
(2)将铝液在工频炉中升温至720℃至760℃时，将占铝液重量2％的氯化钾和占铝液重量2％的氯化钠混合均匀后加入工频炉中的铝液，边加边以600-700r/min速度搅拌，使其熔化后覆盖铝液表面；
(3)在工频炉中的铝液温度达到1100-1200℃时，按铝液重量的8％至10％的比例分3批至4批加入用铝箔纸包好的金属铋，且每加一批，随后以660-680r/min转速进行机械搅拌20-30min，保证铋金属元素的完全熔化，得到合金铝液；
(4)利用旋转除气机用氩或氮气进行脱气处理，当氢含量达到0.1-0.2ml/100gAl时，用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理，除去合金铝液中的夹杂物；
(5)通过喷粉精炼机，以氩气为载体，将占合金铝液重量0.1％-0.3％的精炼剂均匀喷入除气处理后的合金铝液中，进行精炼除渣8-12min，氩气流量为20-30NL/min，气体压力为0.1-0.3MPa，精炼完成后，再向合金铝液中加入占合金铝液重量0.06％-0.08％的除渣剂，随后以600-650r/min转速进行机械搅拌8-12min，然后静置6-8min后，进行捞渣操作；
(6)除渣完成后，持续搅拌升温至1150-1200℃后取样，铸锭得到铝铋中间合金。
实施例中，所述步骤(4)中旋转除气处理的温度为920-960℃；所述除渣剂是由以下重量份的组分制备而成：稀土氧化物1-3份、稀土碳酸盐1-3份、氯化钠10-20份、氯化钾20-40份、氟铝酸钠12-16份、氟硅酸钠8-12份、硫酸钠6-8份、碳酸钠20-30份和氟化钠4-6份；其中，所述稀土氧化物是由氧化镧和氧化铈混合而成，且氧化镧和氧化铈的质量比为1:1.9-2.1；所述稀土碳酸盐是由碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨混合而成，且碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨的质量比为1:2.8-3.2:1。
为了选出合适比例配方的除渣剂，采用不同比例配方的除渣剂进行制备铝锰中间合金，通过对制得的铝合金，进行检测和对比分析后发现，其铝锰合金具有晶粒细、优良的机械性能和工艺性能的优选配方是：实施例中，除渣剂是由以下重量份的组分制备而成：稀土氧化物2份、稀土碳酸盐2份、氯化钠15份、氯化钾30份、氟铝酸钠14份、氟硅酸钠10份、硫酸钠7份、碳酸钠25份和氟化钠5份；其中，所述稀土氧化物是由氧化镧和氧化铈混合而成，且氧化镧和氧化铈的质量比为1:2；所述稀土碳酸盐是由碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨混合而成，且碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨的质量比为1:3.2:1。
下面通过具体实施例对本发明铝铋中间合金的制备工艺进行详细说明：
实施例1
本实施例铝铋中间合金的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
(1)将99.7％的纯铝锭加入化铝炉内熔化成铝液，然后将铝液转入预热的工频炉中；
(2)将铝液在工频炉中升温至720℃至760℃时，将占铝液重量2％的氯化钾和占铝液重量2％的氯化钠混合均匀后加入工频炉中的铝液，边加边以600-700r/min速度搅拌，使其熔化后覆盖铝液表面；
(3)在工频炉中的铝液温度达到1100-1200℃时，按铝液重量的8％的比例分4批加入用铝箔纸包好的金属铋，每批按铝液重量的2％的加入，且每加一批，随后以660-680r/min转速进行机械搅拌20-30min，保证铋金属元素的完全熔化，得到合金铝液；
(4)利用旋转除气机用氩或氮气进行脱气处理，旋转除气处理的温度为920-960℃，当氢含量达到0.1-0.2ml/100gAl时，用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理，除去合金铝液中的夹杂物；
(5)通过喷粉精炼机，以氩气为载体，将占合金铝液重量0.1％-0.3％的精炼剂均匀喷入除气处理后的合金铝液中，进行精炼除渣8-12min，氩气流量为20-30NL/min，气体压力为0.1-0.3MPa，精炼完成后，再向合金铝液中加入占合金铝液重量0.06％-0.08％的除渣剂，随后以600-650r/min转速进行机械搅拌8-12min，然后静置6-8min后，进行捞渣操作；其中，除渣剂是由以下重量份的组分制备而成：稀土氧化物2份、稀土碳酸盐2份、氯化钠15份、氯化钾30份、氟铝酸钠14份、氟硅酸钠10份、硫酸钠7份、碳酸钠25份和氟化钠5份；其中，所述稀土氧化物是由氧化镧和氧化铈混合而成，且氧化镧和氧化铈的质量比为1:2；所述稀土碳酸盐是由碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨混合而成，且碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨的质量比为1:3.2:1；
(6)除渣完成后，持续搅拌升温至1150-1200℃后取样，铸锭得到铝铋中间合金。
实施例2
本实施例铝铋中间合金的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
(1)将99.7％的纯铝锭加入化铝炉内熔化成铝液，然后将铝液转入预热的工频炉中；
(2)将铝液在工频炉中升温至720℃至760℃时，将占铝液重量2％的氯化钾和占铝液重量2％的氯化钠混合均匀后加入工频炉中的铝液，边加边以600-700r/min速度搅拌，使其熔化后覆盖铝液表面；
(3)在工频炉中的铝液温度达到1100-1200℃时，按铝液重量的10％的比例分4批加入用铝箔纸包好的金属铋，每批按铝液重量的2％的加入，且每加一批，随后以660-680r/min转速进行机械搅拌20-30min，保证铋金属元素的完全熔化，得到合金铝液；
(4)利用旋转除气机用氩或氮气进行脱气处理，旋转除气处理的温度为920-960℃，当氢含量达到0.1-0.2ml/100gAl时，用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理，除去合金铝液中的夹杂物；
(5)通过喷粉精炼机，以氩气为载体，将占合金铝液重量0.1％-0.3％的精炼剂均匀喷入除气处理后的合金铝液中，进行精炼除渣8-12min，氩气流量为20-30NL/min，气体压力为0.1-0.3MPa，精炼完成后，再向合金铝液中加入占合金铝液重量0.06％-0.08％的除渣剂，随后以600-650r/min转速进行机械搅拌8-12min，然后静置6-8min后，进行捞渣操作；其中，除渣剂是由以下重量份的组分制备而成：稀土氧化物2份、稀土碳酸盐2份、氯化钠15份、氯化钾30份、氟铝酸钠14份、氟硅酸钠10份、硫酸钠7份、碳酸钠25份和氟化钠5份；其中，所述稀土氧化物是由氧化镧和氧化铈混合而成，且氧化镧和氧化铈的质量比为1:2；所述稀土碳酸盐是由碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨混合而成，且碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨的质量比为1:3.2:1；
(6)除渣完成后，持续搅拌升温至1150-1200℃后取样，铸锭得到铝铋中间合金。
实施例3
本实施例铝铋中间合金的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
(1)将99.7％的纯铝锭加入化铝炉内熔化成铝液，然后将铝液转入预热的工频炉中；
(2)将铝液在工频炉中升温至720℃至760℃时，将占铝液重量2％的氯化钾和占铝液重量2％的氯化钠混合均匀后加入工频炉中的铝液，边加边以600-700r/min速度搅拌，使其熔化后覆盖铝液表面；
(3)在工频炉中的铝液温度达到1100-1200℃时，按铝液重量的9％的比例分3批加入用铝箔纸包好的金属铋，每批按铝液重量的3％的加入，且每加一批，随后以660-680r/min转速进行机械搅拌20-30min，保证铋金属元素的完全熔化，得到合金铝液；
(4)利用旋转除气机用氩或氮气进行脱气处理，旋转除气处理的温度为920-960℃，当氢含量达到0.1-0.2ml/100gAl时，用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理，除去合金铝液中的夹杂物；
(5)通过喷粉精炼机，以氩气为载体，将占合金铝液重量0.1％-0.3％的精炼剂均匀喷入除气处理后的合金铝液中，进行精炼除渣8-12min，氩气流量为20-30NL/min，气体压力为0.1-0.3MPa，精炼完成后，再向合金铝液中加入占合金铝液重量0.06％-0.08％的除渣剂，随后以600-650r/min转速进行机械搅拌8-12min，然后静置6-8min后，进行捞渣操作；其中，除渣剂是由以下重量份的组分制备而成：稀土氧化物2份、稀土碳酸盐2份、氯化钠15份、氯化钾30份、氟铝酸钠14份、氟硅酸钠10份、硫酸钠7份、碳酸钠25份和氟化钠5份；其中，所述稀土氧化物是由氧化镧和氧化铈混合而成，且氧化镧和氧化铈的质量比为1:2；所述稀土碳酸盐是由碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨混合而成，且碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨的质量比为1:3.2:1；
(6)除渣完成后，持续搅拌升温至1150-1200℃后取样，铸锭得到铝铋中间合金。
采用ICP方法对实施例1-3制备铝铋中间合金进行成分分析，分析结果如下表。
铋含量(％) 铋吸收率(％) 中间合金外观
实施例1 8 98 表面洁净
实施例2 9.69 92 表面洁净
实施例3 8.86 86 表面洁净
由上表可以看出，通过本发明的制备工艺，制备出的铝铋中间合金中的铋含量可达8％-10％，且铋含量与铋吸收率成正比，铋吸收率越高，铋含量也越高。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种铝铋中间合金的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺包括如下步骤：
(1)将99.7％的纯铝锭加入化铝炉内熔化成铝液，然后将铝液转入预热的工频炉中；
(2)将铝液在工频炉中升温至720℃至760℃时，将占铝液重量2％的氯化钾和占铝液重量2％的氯化钠混合均匀后加入工频炉中的铝液，边加边以600-700r/min速度搅拌，使其熔化后覆盖铝液表面；
(3)在工频炉中的铝液温度达到1100-1200℃时，按铝液重量的8％至10％的比例分3批至4批加入用铝箔纸包好的金属铋，且每加一批，随后以660-680r/min转速进行机械搅拌20-30min，保证铋金属元素的完全熔化，得到合金铝液；
(4)利用旋转除气机用氩或氮气进行脱气处理，当氢含量达到0.1-0.2ml/100gAl时，用5/10ppi的氧化铝复式陶瓷过滤器进行过滤处理，除去合金铝液中的夹杂物；
(5)通过喷粉精炼机，以氩气为载体，将占合金铝液重量0.1％-0.3％的精炼剂均匀喷入除气处理后的合金铝液中，进行精炼除渣8-12min，氩气流量为20-30NL/min，气体压力为0.1-0.3MPa，精炼完成后，再向合金铝液中加入占合金铝液重量0.06％-0.08％的除渣剂，随后以600-650r/min转速进行机械搅拌8-12min，然后静置6-8min后，进行捞渣操作；
(6)除渣完成后，持续搅拌升温至1150-1200℃后取样，铸锭得到铝铋中间合金。
2.根据权利要求1所述的铝铋中间合金的制备工艺，其特征在于：所述步骤(4)中旋转除气处理的温度为920-960℃。
3.根据权利要求1所述的铝铋中间合金的制备工艺，其特征在于：所述除渣剂是由以下重量份的组分制备而成：稀土氧化物1-3份、稀土碳酸盐1-3份、氯化钠10-20份、氯化钾20-40份、氟铝酸钠12-16份、氟硅酸钠8-12份、硫酸钠6-8份、碳酸钠20-30份和氟化钠4-6份；其中，所述稀土氧化物是由氧化镧和氧化铈混合而成，且氧化镧和氧化铈的质量比为1:1.9-2.1；所述稀土碳酸盐是由碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨混合而成，且碳酸镧、碳酸铈和碳酸镨的质量比为1:2.8-3.2:1。
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