CN109306412A - 一种铝及铝合金用高效环保精炼剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝及铝合金用高效环保精炼剂及其制备方法，原料包括如下组分：氯化钠、氯化钾、氯化镁、氟铝酸钾、氟化钙、氟硅酸钠、碳酸钠、碳酸镁以及碳酸钙；将物料投入混料机进行混合，然后将混合好的物料使用烘干机在200～300℃条件下烘干1～2个小时，测得精炼剂中水分≤0.05％，本发明可以弥补现有精炼剂在精炼效果、职业健康和环保等方面的不足，同时还能有效去除杂质元素Ca。

Description

一种铝及铝合金用高效环保精炼剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金冶炼助剂技术领域，具体涉及一种铝及铝合金用高效环保精炼剂及其制备方法。

背景技术

熔融金属液在精炼处理以及运输过程中，氧化皮、金属间化合物、炉膛碎片等异质物容易被带入到金属液中，形成非金属夹杂，这些非金属夹杂主要是氧化物夹杂。根据其在熔化和浇铸过程中形成时期的不同，可以分为一次氧化物夹杂和二次氧化物夹杂。

一次氧化物夹杂主要是指铝液浇注前形成的所有氧化物夹杂。一次氧化物夹杂按其形状可分两类:一类是宏观组织中分布不均匀的大块夹杂物，这类夹杂物，使合金组织不连续，降低工件的气密性能，成为腐蚀的根源，明显降低铝合金的强度和塑性，也往往成为零件的裂纹源，第二类氧化物夹杂是指细小的、弥散的夹杂物，即使经过仔细净化也不能全除去，它使金属液粘度增大，降低凝固时铝液的补缩能力，易造成铸件的缩松。

二次氧化物夹杂，又称为内生夹杂物，主要是在浇注过程中形成的。内生夹杂物一般来说分布比较均匀，颗粒也比较小。铝液在浇注过程中的飞溅、紊流是二次氧化物夹杂的主要来源。铝液在砂型中，与型砂中的水分作用，经水分解为氧和氢，氧与铝作用形成氧化物夹杂，氢溶于铝液。

如果将未经净化处理的铝液直接生产铸件，则在凝固过程中铝液中溶解的气体随着溶解度的降低而上浮，加之铸件内部存在的氧化夹杂，使铸件出现气孔、裂纹等铸造缺陷，严重影响铸件质量，甚至使产品报废。因此，必须对铝及铝合金熔体进行净化处理，以除去其中的气体、金属氧化物、非金属夹杂物和其它有害元素，净化合金熔体，从而提高合金的品质。

精炼剂净化法是铝及铝合金生产上常用的熔体净化方法，由于具有易于操作、净化效果好等优点，在实际生产中有着广泛的应用。精炼剂对于铝合金熔体的净化具有重要作用，精炼剂质量的好坏关系到铝合金品质及性能的提升，目前，对精炼剂没有性能指标的要求，也没有形成统一的评判标准，市场上的精炼剂质量参差不齐，价格也有较大差异，在一定程度上影响了精炼剂的推广使用。

目前，公开的精炼剂产品一般都含有氯化钠、氟铝酸钠、氟硅酸钠、氟化钠等钠盐中的一种或几种。如中国发明专利CN101343699A公布了一种铝硅合金精炼剂，其主要由氯化钾、氯化钠、氯化锌、氟铝酸钠、氟硅酸钠、硝酸钠、石墨粉、木炭粉、六氯乙烷、氟硼酸钠、氟钛酸钾组成，适用于铝硅合金的铸造；中国发明专利CN101423910A公布了一种铝及低镁铝合金用精炼剂，其主要由氯化钠、硫酸钠、氟化钙、氯化钾、氯化镁、氟硅酸钠组成，适用于铝及镁含量小于2％的铝合金的精炼；中国发明专利CN101967565A公布了一种铝及铝合金用精炼剂，其主要由氯化钠、氟硅酸钠、硫酸钠、氟化钙、六氯乙烷组成，该精炼剂还可以包括碳酸镁钙、氟铝酸钠、硫代硫酸钠、氟化钠中的一种或多种，该精炼剂不含钾盐，对电解槽的腐蚀小，用该精炼剂精炼铝及铝合金后产生的铝灰可以实现回电解槽重新利用。中国发明专利CN201810331113.8公布了一种铝合金用精炼剂、制备方法及精炼工艺，其主要由氯化钾、氯化钠、四氯铝酸钠、硫酸钠、氟硅酸钠和促进剂组成，促进剂能够促进精炼剂中四氯铝酸钠的分解，同时，减小精炼剂与氧化夹杂物之间的界面张力，使氧化夹杂物能够顺利漂浮在液面上，进而被除去，从而提高产物质量。

目前公开的专利存在以下一种或多种缺陷：①单位用量较大，一般在2-3‰以上，净化效率较低；②含有有毒且有难闻气味的六氯乙烷，危害人员健康及环境；③六氯乙烷、硫酸钠等成分，使用过程中释放出氯气、二氧化硫等刺激性气体，污染环境；④功能单一，仅能去除氧化夹杂物，对杂质元素Ca的去除能力不足。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铝及铝合金用高效环保精炼剂及其制备方法，可以弥补现有精炼剂在精炼效果、职业健康和环保等方面的不足，同时还能有效去除杂质元素Ca的作用。

本发明为达到上述技术目的，采用的技术方案如下：

技术方案一：

一种铝及铝合金用高效环保精炼剂，原料包括如下组分：氯化钠、氯化钾、氯化镁、氟铝酸钾、氟化钙、氟硅酸钠、碳酸钠、碳酸镁以及碳酸钙；所述精炼剂中Na元素含量为15～35wt％、K元素含量为5～10wt％、Si元素含量为1～5wt％、Cl元素含量为20～50wt％、F含量为8～15wt％、Al元素含量≤5wt％、C元素含量≤5wt％；Ca含量≤5wt％、Mg元素含量为3～10wt％。上述所有原料均满足：纯度≥98％。

技术方案二：

一种铝及铝合金用高效环保精炼剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将配制好的原料充分混合；

(2)将混合好的物料使用烘干机在200～300℃的温度条件下烘干至物料中水分含量≤0.05％；包装得成品。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)采用混料机进行混合，混合时间为20～40min。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中烘干时间为1～2h。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

(1)本发明的精炼剂与铝灰渣接触时，通过对夹杂物的溶解、吸附、化合等综合作用，将夹杂物从铝液中分离出来，并上浮至铝液表面而去除，通过燃烧和其他反应及良好的渣铝分离效果，没有刺激性气味，产生的烟雾较少；本发明不含六氯乙烷、硫酸钠等成分，使用过程中不会释放出污染环境的氯气、二氧化硫等刺激性气体；

(2)经本发明的精炼剂喷粉精炼后的铝及铝合金的针孔度可达到1-2级；

(3)本发明的精炼剂在铸造铝合金精炼时使用，铝灰在糗灰后含铝量在17.4％以下，而其它同类型精炼剂使用后的铝灰含铝量一般在20％以上。

(4)本发明的精炼剂用量在0.8～1.5‰即可达到精炼要求，而同类型精炼剂用量一般在2～3‰以上，本发明的精炼剂有更高的精炼效率。

(5)本发明的精炼剂中的有效成分可以和铝液中的杂质元素Ca发生反应，生成比铝液密度更低的Ca的盐类化合物，上浮至铝液表面而去除，本发明的精炼剂用量在0.8～1.5‰时，可将Ca含量由0.015～0.04％降至0.002％～0.003％及以下或者由0.002～0.003％降至0.001％及以下，本发明的精炼剂有更高的除Ca效率。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明。

一种铝及铝合金用高效环保精炼剂，原料包括如下组分：氯化钠、氯化钾、氯化镁、氟铝酸钾、氟化钙、氟硅酸钠、碳酸钠、碳酸镁以及碳酸钙；所述精炼剂中Na元素含量为15～35wt％、K元素含量为5～10wt％、Si元素含量为1～5wt％、Cl元素含量为20～50wt％、F含量为8～15wt％、Al元素含量≤5wt％、C元素含量≤5wt％；Ca含量≤5wt％、Mg元素含量为3～10wt％。上述所有原料均满足：纯度≥98％。

精炼剂的制备方法如下：

(1)将配制好的原料采用混料机进行混合，混合时间为20～40min；

(2)将混合好的物料使用烘干机在200～300℃的温度条件下烘干至物料中水分含量≤0.05％；烘干时间为1～2h；包装得到成品。

实施例1：

一种铝及铝合金用高效环保精炼剂，原料包括如下组分：氯化钠、氯化钾、氯化镁、氟铝酸钾、氟化钙、氟硅酸钠、碳酸钠、碳酸镁以及碳酸钙；所述精炼剂中Na元素含量为23.5wt％、K元素含量为5.3wt％、Si元素含量为2.7wt％、Cl元素含量为41.4wt％、F含量为10.4wt％、Al元素含量0.7wt％、C元素含量1.2wt％；Ca含量1.5wt％、Mg元素含量为5.5wt％。上述所有原料均满足：纯度≥98％。

按上述比例配制500kg原料，将物料投入混料机进行混合，混合时间为20分钟。然后，将混合好的物料使用烘干机在200℃条件下烘干1个小时，测得精炼剂中水分0.03％，生产出的精炼剂采用塑料袋，按照2千克/包进行密封包装，外包装使用编织袋。

将上述精炼剂用于A356合金的精炼，在添加量为0.8‰的条件下，渣铝分离效果好，灰渣松散，精炼前为3级，精炼后为1级，铝灰糗灰后含铝量为12.8％，Ca元素由精炼前的0.021％降至0.0025％。

实施例2：

一种铝及铝合金用高效环保精炼剂，原料包括如下组分：氯化钠、氯化钾、氯化镁、氟铝酸钾、氟化钙、氟硅酸钠、碳酸钠、碳酸镁以及碳酸钙；所述精炼剂中Na元素含量为18.5wt％、K元素含量为5.2wt％、Si元素含量为2.7wt％、Cl元素含量为41wt％、F含量为14.5wt％、Al元素含量1.2wt％、C元素含量1.0wt％；Ca含量0.7wt％、Mg元素含量为8.2wt％。上述所有原料均满足：纯度≥98％。

按上述比例配制800kg原料，将物料投入混料机进行混合，混合时间为25分钟。然后，将混合好的物料使用烘干机在220℃条件下烘干1.2小时，测得精炼剂中水分0.03％，生产出的精炼剂采用塑料袋，按照2.5千克/包进行密封包装，外包装使用编织袋。

将上述精炼剂用于A356合金的精炼，在添加量为1.0‰的条件下，渣铝分离效果好，灰渣松散，针孔度精炼前为3级，精炼后为1级，铝灰糗灰后含铝量为12.1％，Ca元素由精炼前的0.023％降至0.0022％。

实施例3：

一种铝及铝合金用高效环保精炼剂，原料包括如下组分：氯化钠、氯化钾、氯化镁、氟铝酸钾、氟化钙、氟硅酸钠、碳酸钠、碳酸镁以及碳酸钙；所述精炼剂中Na元素含量为17.3wt％、K元素含量为7.4wt％、Si元素含量为1.5wt％、Cl元素含量为42.5wt％、F含量为12.7wt％、Al元素含量0.8wt％、C元素含量1.2wt％；Ca含量2.6wt％、Mg元素含量为8.1wt％。上述所有原料均满足：纯度≥98％。

按上述比例配制1000kg原料，将物料投入混料机进行混合，混合时间为35分钟。然后，将混合好的物料使用烘干机在250℃条件下烘干1.5小时，测得精炼剂中水分0.04％，生产出的精炼剂采用塑料袋，按照5千克/包进行密封包装，外包装使用编织袋。

将上述精炼剂用于AC3A合金的精炼，在添加量为1.2‰的条件下，渣铝分离效果好，灰渣松散，精炼前为4级，精炼后为2级，铝灰在糗灰后含铝量为13.7％，Ca元素由精炼前的0.029％降至0.0008％。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种铝及铝合金用高效环保精炼剂，其特征在于，其原料包括如下组分：氯化钠、氯化钾、氯化镁、氟铝酸钾、氟化钙、氟硅酸钠、碳酸钠、碳酸镁以及碳酸钙；上述原料配比满足如下要求：Na元素含量为15～35wt％、K元素含量为5～10wt％、Si元素含量为1～5wt％、Cl元素含量为20～50wt％、F含量为8～15wt％、Al元素含量≤5wt％、C元素含量≤5wt％；Ca含量≤5wt％、Mg元素含量为3～10wt％。

2.如权利要求1所述的一种铝及铝合金用高效环保精炼剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配制好的原料充分混合；

(2)将混合好的物料使用烘干机在200～300℃的温度条件下烘干至物料中水分含量≤0.05％；包装得成品。

3.根据权利要求2所述的一种铝及铝合金用高效环保精炼剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)采用混料机进行混合，混合时间为20～40min。

4.根据权利要求2所述的一种铝及铝合金用高效环保精炼剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中烘干时间为1～2h。