CN109825735A - 铝合金除碱金属颗粒状熔剂及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金除碱金属颗粒状熔剂及其制造方法，以重量百分比计，由20%～40%氯化钾、10%～30%氟化钾、10%～30%氟化镁、20%～40%氯化镁的原料制成。本发明制造的铝合金除碱金属粉末熔剂，使用时不扬尘、不发烟气或发烟量极低；本发明产品为一种熔制化合物，熔点低（460℃～510℃）,去碱金属效果比传统除碱熔剂要好，而且对铝合金熔体的污染更小；在同等除碱金属效果的情况下，用量几乎只有传统工业用的除碱粉末熔剂量的一半，这样不但为下游企业节省了成本，更重要的是减少了废弃物的产生，对于环保也有积极推动的作用；本发明能够提高铝合金熔体质量、使铝合金中碱金属含量不超标、加强铝合金力学、加工、表面处理等一系列性能。

Description

铝合金除碱金属颗粒状熔剂及其制造方法

技术领域

本发明涉及铝合金除碱技术领域，特别是涉及铝合金除碱金属颗粒状熔剂及其制造方法。

背景技术

铝及其铝合金能迅速发展并且广泛应用，因其具有以下优点：比重小、耐蚀性好、可回收利用等。然而根据以往生产实践证明铸锭极易产生疏松、气孔、夹杂等缺陷，显著降低铝材的力学、加工性能、疲劳抗力、抗蚀性、阳极氧化性等性能，严重时造成产品报废，这都是因为铝合金在熔铸过程中易于吸气和氧化，因此熔体中不同程度地存在气体和各种非金属夹杂物。

此外，受原辅材料的影响，在熔体中可能存在一些对熔体有害的其他金属，如钠、钙、锂等碱金属，部分碱金属对多数铝合金的性能有不良影响，一般碱金属浓度最高也不能让上述钠、钙、锂3种碱元素中任一种元素的含量超过5ppm。一般情况下钠和钙这两钟碱金属对铝镁合金的性能有着不良影响，如果在高镁铝合金中钠的含量超标在铸造过程中会引起“钠脆性”，这种现象的造成主要是由于钠元素超标后钠游离在晶界处，使合金脆性增加，当收缩压力超过其自身强度时，便导致铸锭裂纹；而且还会降低熔体的流动性从而影响合金的铸造性能；因此，在铸造高镁铝合金时必须对碱金属尤其是钠的含量进行清除严格控制它在铝合金熔体中的含量。由于另外一种常见的碱金属锂容易在铝合金熔体中出现金属间化合物，这种化合物会对铝制品的组织造成严重影响，在高端铝制品加工过程中，比如生产箔材产品，尤其是双零箔产品我们必须要严格控制熔体的锂含量，不然在轧制过程中产品会出现针孔和断带的现象，从而大大降低了产品的成品率。

目前，以去除氧化物夹杂为主的方法主要有：电熔剂法，过滤法和精炼剂法，其中过滤法和精炼剂法的研究与应用相对广泛和深入。同时,除去铝液中碱金属常常使用氯气或氟化铝、六氯乙烷等高污染粉末物质喷射精炼除碱，严重污染环境。

发明内容

基于此，有必要针对背景技术中存在的问题，提供一种能够提高铝合金熔体质量、使铝合金中碱金属含量不超标、加强铝合金力学性能、加强铝合金加工处理性能、加强铝合金表面处理性能的铝合金除碱金属颗粒状熔剂。

此外，本发明还提供一种铝合金除碱金属颗粒状熔剂的制造方法。

一种铝合金除碱金属颗粒状熔剂，以重量百分比计，由以下原料制成：

氯化钾 20%~40%；

氟化钾 10%~30%；

氟化镁 10%~30%；

氯化镁 20%~40%。

在其中一个实施例中，各原料的重量百分比含量是：

氯化钾 30%；

氟化钾 20%；

氟化镁 10%；

氯化镁 40%。

一种上述的铝合金除碱金属颗粒状熔剂的制造方法，包括以下步骤：

1）按重量百分比将20%～40%氯化钾、10%～30%氟化钾、10%～30%氟化镁和20%～40%氯化镁的原料混合均匀，混合均匀后得到混合物。

2）将混合物总重量的60%～70%放入280℃～320℃预热铁质坩埚内加热熔化，没有加入预热铁质坩埚内的混合物为余料。

3）等到加入预热铁质坩埚内的混合物全部熔化时，继续升温至650℃～700℃。然后将余料边加入、边熔解、边搅拌，直至所有的余料加入预热铁质坩埚完毕为止。

4）继续搅拌10分钟～20分钟，直到确认预热铁质坩埚的底部没有沉积的未熔化的固体原料。

5）继续升温至800℃～820℃，并且在此温度下将混合物保温30分钟～40分钟，使得混合物充分完成合成反应，得到熔体。

6）将熔体倒入经过预热的干燥铁质容器内进行结晶凝固，得到结晶固体。

7）待结晶固体的温度降至室温，将该结晶固体用颚式破碎机破碎成尺寸为10mm～50mm的块体。

8）然后用锤式破碎机继续将此块体破碎成颗粒，破碎后进行筛分，尺寸大于5mm的颗粒继续用锤式破碎机破碎。

尺寸小于1mm的颗粒返回步骤3）再次加入预热铁质坩埚内和新的原料一起熔化，然后再重复步骤4）至步骤8）。

尺寸满足1mm～5mm之间的颗粒即为铝合金除碱金属颗粒熔剂，用塑料袋包装好并密封好。

在其中一个实施例中，包括以下步骤：

1）按重量百分比将30%氯化钾、20%氟化钾、10%氟化镁和40%氯化镁的原料混合均匀，混合均匀后得到混合物。

2）将混合物总重量的65%放入300℃预热铁质坩埚内加热熔化，没有加入预热铁质坩埚内的混合物为余料。

3）等到加入预热铁质坩埚内的混合物全部熔化时，继续升温至700℃。然后将余料边加入、边熔解、边搅拌，直至所有的余料加入预热铁质坩埚完毕为止。

4）继续搅拌20分钟，直到确认预热铁质坩埚的底部没有沉积的未熔化的固体原料。

5）继续升温至800℃，并且在此温度下将混合物保温30分钟，使得混合物充分完成合成反应，得到熔体。

6）将熔体倒入经过预热的干燥铁质容器内进行结晶凝固，得到结晶固体。

7）待结晶固体的温度降至室温，将该结晶固体用颚式破碎机破碎成尺寸为10mm～50mm的块体。

8）然后用锤式破碎机继续将此块体破碎成颗粒，破碎后进行筛分，尺寸大于5mm的颗粒继续用锤式破碎机破碎。

尺寸小于1mm的颗粒返回步骤3）再次加入预热铁质坩埚内和新的原料一起熔化，然后再重复步骤4）至步骤8）。

尺寸满足1mm～5mm之间的颗粒即为铝合金除碱金属颗粒熔剂，用塑料袋包装好并密封好。

本发明的优点及其有益效果

1、本发明制造的铝合金除碱金属粉末熔剂，使用时不扬尘、不发烟气或发烟量极低。

2、本发明的熔剂为一种熔制化合物，熔点低（460℃～510℃）,去碱金属效果比传统除碱熔剂要好，而且对铝合金熔体的污染更小；传统工业用除碱粉末熔剂主要成分含量为氟化铝、六氯乙烷的混合物以及氯气，在同等除碱金属效果的情况下，用量几乎只有传统工业用的除碱粉末熔剂量的一半，这样不但为下游企业节省了成本，更重要的是减少了废弃物的产生，对于环保也有积极推动的作用。

3、本发明能够提高铝合金熔体质量、使铝合金中碱金属含量不超标、加强铝合金力学性能、加强铝合金加工处理性能、加强铝合金表面处理性能。

4、本发明可以用于铝合金喷射精炼除碱金属钠、钙、锂，也可作为去除铝合金非金属夹杂物（如：氧化物、碳化物）的精炼剂。

5、实验表明，传统除碱粉末熔剂的用量是每吨铝合金熔液加2kg分两次喷射通入铝合金熔体中精炼。经过检测：第一次精炼后Na含量的减少量为：20～30%，Ca含量的减少量为：10～20%，Li含量的减少量为：10～20%；第二次精炼后Na含量总的减少量为：40～60%，Ca含量总的减少量为：20～40%，Li含量总的减少量为：20～40%。而使用该发明产品每吨铝合金熔液中喷射加入1kg，同样分两次通入铝合金熔体中除碱精炼；经过检测：第一次精炼后Na含量的减少量为：70%～90%，Ca含量的减少量为：25～35%，Li含量的减少量为：25%～35%，第二次精炼后Na含量的总减少量为：80～95%，Ca含量的总减少量为：50%～65%，Li含量的总减少量为：50%～65%。无论在使用量上还是在除碱金属的效果以及环境保护方面与传统工业用的熔剂对比，本发明都有明显的优势，本发明用量更少且除碱效果还更好，更环保。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

实施例1

一种铝合金除碱金属颗粒状熔剂，由30kg氯化钾、20kg氟化钾、10kg氟化镁、40kg氯化镁的原料制成。

一种铝合金除碱金属颗粒状熔剂的制造方法，包括以下步骤：

1）将30kg氯化钾、20kg氟化钾、10kg氟化镁和40kg氯化镁的原料混合均匀，混合均匀后得到100kg的混合物。

2）将混合物总重量的65%（即65kg）放入300℃预热铁质坩埚内加热熔化，没有加入预热铁质坩埚内的混合物为余料。

3）等到加入预热铁质坩埚内的混合物全部熔化(温度大约在500℃)时，继续升温至700℃。然后将余料边加入、边熔解、边搅拌，直至所有的余料加入预热铁质坩埚完毕为止。

4）继续搅拌20分钟，直到确认预热铁质坩埚的底部没有沉积的未熔化的固体原料。

5）继续升温至800℃，并且在此温度下将混合物保温30分钟，使得混合物充分完成合成反应，得到熔体。

6）将熔体倒入经过预热的干燥铁质容器内进行结晶凝固，得到结晶固体。

7）待结晶固体的温度降至室温，将该结晶固体用颚式破碎机破碎成尺寸为10mm～50mm的块体。

8）然后用锤式破碎机继续将此块体破碎成颗粒，破碎后进行筛分，尺寸大于5mm的颗粒继续用锤式破碎机破碎。

尺寸小于1mm的颗粒返回步骤3）再次加入预热铁质坩埚内和新的原料一起熔化，然后再重复步骤4）至步骤8）。

尺寸满足1mm～5mm之间的颗粒即为铝合金除碱金属颗粒熔剂，用塑料袋包装好并密封好，每袋可以装25kg。

在装有25吨铝合金熔液（即铝熔体）的熔炉中进行实验，喷射精炼前光谱数据测得碱金属的含量分别是：Na: 11.2ppm，Ca: 4.3ppm, Li: 10.4ppm。取25kg本发明产品喷射通入25吨铝合金熔液中进行二次精炼，其中每次精炼用12.5kg本发明产品，每次精炼过程25分钟。表1为铝熔体中碱金属的含量变化。

表1 铝熔体中碱金属含量变化

由表1中可知，首次精炼后测得碱金属含量分别是：Na: 2.3ppm，Ca：3.1ppm，Li:7.4ppm；二次精炼测得的碱金属含量分别是：Na:＜1.0ppm，Ca: 1.8ppm, Li: 4.4ppm。二次精炼基本上无明显烟尘和气味。由表1可知，本发明产品除碱金属效果好。

本发明的工作原理及其工作过程

本发明可以撒在铝合金熔体表面，通过机械拌来实现碱金属钠、钙、锂以及去夹杂物。

本发明的熔剂以氯化镁、氯化钾为基体熔剂组元，其可在424℃时形成低熔点共晶，且具有很好的流动性，能在铝液表面形成一薄层，熔剂中含镁离子型化合物进入熔体后与碱金属元素钠钙锂发生反应，向铝合金中释放出镁原子，同时将反应吸收到的碱金属带到铝熔体表面，例如反应式：MgCl₂+Na→NaCl+Mg，从而达到去除碱金属的作用。氟盐能提高熔剂与合金液之间的表面张力，使熔剂和合金液容易分离，加速熔剂吸附合金液中氢和氧化物夹杂的过程，减少熔渣中粘夹铝等金属所造成的金属损耗。

本发明的优点及其有益效果

1、本发明制造的铝合金除碱金属粉末熔剂，使用时不扬尘、不发烟气或发烟量极低。

2、本发明的熔剂为一种熔制化合物，熔点低（460℃～510℃）,去碱金属效果比传统除碱熔剂要好，而且对铝合金熔体的污染更小；传统工业用除碱粉末熔剂主要成分含量为氟化铝、六氯乙烷的混合物以及氯气，在同等除碱金属效果的情况下，用量几乎只有传统工业用的除碱粉末熔剂量的一半，这样不但为下游企业节省了成本，更重要的是减少了废弃物的产生，对于环保也有积极推动的作用。

3、本发明能够提高铝合金熔体质量、使铝合金中碱金属含量不超标、加强铝合金力学性能、加强铝合金加工处理性能、加强铝合金表面处理性能。

4、本发明可以用于铝合金喷射精炼除碱金属钠、钙、锂，也可作为去除铝合金非金属夹杂物（如：氧化物、碳化物）的精炼剂。

5、实验表明，传统除碱粉末熔剂的用量是每吨铝合金熔液加2kg分两次喷射通入铝合金熔体中精炼。经过检测：第一次精炼后Na含量的减少量为：20～30%，Ca含量的减少量为：10～20%，Li含量的减少量为：10～20%；第二次精炼后Na含量总的减少量为：40～60%，Ca含量总的减少量为：20～40%，Li含量总的减少量为：20～40%。而使用该发明产品每吨铝合金熔液中喷射加入1kg，同样分两次通入铝合金熔体中除碱精炼；经过检测：第一次精炼后Na含量的减少量为：70%～90%，Ca含量的减少量为：25～35%，Li含量的减少量为：25%～35%，第二次精炼后Na含量的总减少量为：80～95%，Ca含量的总减少量为：50%～65%，Li含量的总减少量为：50%～65%。无论在使用量上还是在除碱金属的效果以及环境保护方面与传统工业用的熔剂对比，本发明都有明显的优势，本发明用量更少且除碱效果还更好，更环保。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种铝合金除碱金属颗粒状熔剂，其特征在于，以重量百分比计，由以下原料制成：

氯化钾 20%~40%；

氟化钾 10%~30%；

氟化镁 10%~30%；

氯化镁 20%~40%。

2.根据权利要求1所述的铝合金除碱金属颗粒状熔剂，其特征在于，各原料的重量百分比含量是：

氯化钾 30%；

氟化钾 20%；

氟化镁 10%；

氯化镁 40%。

3.一种权利要求1所述的铝合金除碱金属颗粒状熔剂的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按重量百分比将20%～40%氯化钾、10%～30%氟化钾、10%～30%氟化镁和20%～40%氯化镁的原料混合均匀，混合均匀后得到混合物；

2）将混合物总重量的60%～70%放入280℃～320℃预热铁质坩埚内加热熔化，没有加入预热铁质坩埚内的混合物为余料；

3）等到加入预热铁质坩埚内的混合物全部熔化时，继续升温至650℃～700℃，然后将余料边加入、边熔解、边搅拌，直至所有的余料加入预热铁质坩埚完毕为止；

4）继续搅拌10分钟～20分钟，直到确认预热铁质坩埚的底部没有沉积的未熔化的固体原料；

5）继续升温至800℃～820℃，并且在此温度下将混合物保温30分钟～40分钟，使得混合物充分完成合成反应，得到熔体；

6）将熔体倒入经过预热的干燥铁质容器内进行结晶凝固，得到结晶固体；

7）待结晶固体的温度降至室温，将该结晶固体用颚式破碎机破碎成尺寸为10mm～50mm的块体；

8）然后用锤式破碎机继续将此块体破碎成颗粒，破碎后进行筛分，尺寸大于5mm的颗粒继续用锤式破碎机破碎；

尺寸小于1mm的颗粒返回步骤3）再次加入预热铁质坩埚内和新的原料一起熔化，然后再重复步骤4）至步骤8）；

尺寸满足1mm～5mm之间的颗粒即为铝合金除碱金属颗粒熔剂，用塑料袋包装好并密封好。

4.根据权利要求3所述的铝合金除碱金属颗粒状熔剂的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按重量百分比将30%氯化钾、20%氟化钾、10%氟化镁和40%氯化镁的原料混合均匀，混合均匀后得到混合物；

2）将混合物总重量的65%放入300℃预热铁质坩埚内加热熔化，没有加入预热铁质坩埚内的混合物为余料；

3）等到加入预热铁质坩埚内的混合物全部熔化时，继续升温至700℃，然后将余料边加入、边熔解、边搅拌，直至所有的余料加入预热铁质坩埚完毕为止；

4）继续搅拌20分钟，直到确认预热铁质坩埚的底部没有沉积的未熔化的固体原料；

5）继续升温至800℃，并且在此温度下将混合物保温30分钟，使得混合物充分完成合成反应，得到熔体；

6）将熔体倒入经过预热的干燥铁质容器内进行结晶凝固，得到结晶固体；

7）待结晶固体的温度降至室温，将该结晶固体用颚式破碎机破碎成尺寸为10mm～50mm的块体；

8）然后用锤式破碎机继续将此块体破碎成颗粒，破碎后进行筛分，尺寸大于5mm的颗粒继续用锤式破碎机破碎；

尺寸小于1mm的颗粒返回步骤3）再次加入预热铁质坩埚内和新的原料一起熔化，然后再重复步骤4）至步骤8）；

尺寸满足1mm～5mm之间的颗粒即为铝合金除碱金属颗粒熔剂，用塑料袋包装好并密封好。