CN109852855A - 一种铝合金牺牲阳极材料及其制备方法 - Google Patents

一种铝合金牺牲阳极材料及其制备方法 Download PDF

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童琥
赵林
苗钰琦
李娅琪
肖俊杰
孙武
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Abstract

本发明涉及一种铝合金牺牲阳极材料及其制备方法，属于有色金属合金的制造技术领域。本发明的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将按照组成铝合金牺牲阳极材料的元素及配比取各原料粉体，混合均匀，得混合粉料；2)采用机械合金化的方式将混合粉料进行处理，得合金化粉料；3)将合金化粉料进行熔炼，浇注，即得。本发明的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，在将各原料粉体熔炼前进行机械合金化处理，能够降低熔炼温度，减少合金氧化烧损，减少阳极中的气泡以及其他夹杂的氧化物，以此提高电化学性能，同时缩短熔炼时间，减少氧化烧损，除气、除杂能力好，熔炼成本低。

Description

一种铝合金牺牲阳极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金牺牲阳极材料及其制备方法，属于有色金属合金的制造技术领域。
背景技术
目前，国内外铝合金牺牲阳极的熔炼工艺都是以纯度较高的原铝锭、锌锭等作为原料，通过熔炼炉将金属锭加热至750℃～800℃，经过熔化-搅拌-静置-扒渣-加合金-静置-浇筑等工序，进而制得铝合金牺牲阳极。熔炼炉通常采用电加热或者燃气加热。由于将金属锭由室温加热到780℃，熔炼时间较长，能耗高，而且金属氧化烧损严重，一般氧化烧损率高达10％。由于牺牲阳极在熔炼的过程中缺乏正确的精炼工序，合金当中会存在着大量的气泡和金属氧化物杂质，从而导致铝合金牺牲阳极电位正移、表面溶解不均匀、电流效率低。而铝合金牺牲阳极在生产的过程中，由于炉料本身所携带的气体和杂质，以及铝锭等在加热熔炼、转送的过程中造成氧化烧损并吸收气体，铝合金液中会不可避免的含有大量的氧化夹杂物和气体，使得合金液流动性差，浇筑后会使铝合金牺牲阳极产生大量的氧化物夹杂、气孔等筑造缺陷，影响且溶解性能、电化学性能以及外观质量，因此在制备铝合金牺牲阳极前精炼要做好充足的准备，之后在对其进行精炼、净化处理，以脱除这些氧化杂物和气体，提高铝合金液的质量。
针对上述问题，现有技术中，授权公告号为CN103740957B的中国发明专利公开了一种铝合金牺牲阳极的熔铸方法，该方法首先向预热到750～900℃的电阻炉中加入电解原铝液，然后加入锌锭，形成铝合金液，然后采用氩气负载精炼剂对铝合金液进行喷射精炼，精炼后向铝合金熔体中通入氩气进行脱气，然后甩扒渣工具扒除铝合金熔体表面的氧化浮渣后，向铝合金熔体中加入低熔点金属元素，在低熔点金属压入后，对熔体进行电磁搅拌，然后进行陶瓷过滤，在700～740℃经铝合金熔体以均匀的浇注速度向预热的铁制阳极模具中，冷却后取出，得到铝合金牺牲阳极。该铝合金牺牲阳极的熔铸方法虽然有较好的除气、除杂能力，但是在铝液中加入其它金属后还需要对熔液进行较长时间的搅拌，不仅延长了熔炼的时间，使得氧化烧损率高，铝合金成分不易控制，而且增加了后续除杂的难度，使得生产成本居高不下。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金牺牲阳极材料的制备方法，能够解决现有技术中铝合金在熔炼过程中氧化烧损率高，成分不易控制的问题。
本发明还提供了一种上述制备方法制得的铝合金牺牲阳极材料。
为了实现以上目的，本发明的铝合金牺牲阳极材料的制备方法所采用的技术方案是：
一种铝合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照组成铝合金牺牲阳极材料的元素及配比取各原料粉体，混合均匀，得混合粉料；
2)采用机械合金化的方式将混合粉料进行处理，得合金化粉料；
3)将合金化粉料进行熔炼，浇注，即得。
本发明的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，在将各原料粉体熔炼前进行机械合金化处理，能够降低熔炼温度，减少合金氧化烧损，减少阳极中的气泡以及其他夹杂的氧化物，以此提高电化学性能，同时缩短熔炼时间，减少氧化烧损，除气、除杂能力好，熔炼成本低。
所述熔炼的温度为700～780℃。
所述混合粉料由以下重量份数的组分组成：铝90～95份，锌3～10份，硅0.05～0.5份，稀土0.001～0.01份。
所述稀土为镧、铈、镨、钕中的任意一种或组合。
所述稀土为镧、铈、镨、钕四种元素的任意几种的中间合金。
熔炼过程中，待合金化粉料全部熔化后，通入氩气，然后搅拌、脱气。
优选的，脱气后，扒渣、静置，然后过滤，再进行浇注。所述过滤为陶瓷过滤或滤网过滤。合金熔液经过脱气并进行除渣操作后，进一步脱除合金中的气体和夹杂的其他氧化物。
优选的，扒渣后静置再进行过滤。静置的时间为10～15min。
上述铝合金牺牲阳极材料的制备方法，还包括将各原料粉体进行干燥的步骤。干燥的温度为400～500℃。
所述机械合金化为球磨；球磨的时间为1.5～20h，球磨的转速为150～300r/min，料球比为1:10～60。
本发明的铝合金牺牲阳极材料所采用的技术方案为：
一种采用上述铝合金牺牲阳极材料的制备方法制得的铝合金牺牲阳极材料。
附图说明
图1为实施例1中制备铝合金牺牲阳极材料的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
本实施例的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，工艺流程见图1，包括以下步骤：
1)取以下重量份数的原料粉体：铝90份，锌10份，硅0.05份，铈0.002份，混合，得混合粉料；
2)将步骤1)得到的混合粉料放入球磨机进行充分的球磨使混合粉料中金属机械合金化，得合金化粉料；球磨的转速为150r/min，时间为1.5h，料球比为1:20；
3)将步骤2)得到的合金化粉料放入熔炼炉中加热到700℃，待粉料全部融化后，将熔液转移到通入氩气的空间中进行搅拌，然后脱气，静置10min，滤网过滤，浇注、冷却，即得。
本实施例的铝合金牺牲阳极材料采用上述方法制备得到，其实际电容量为2590.12Ah/kg；同样的原料粉体采用传统方法制备得到的铝合金牺牲阳极材料的实际电容量仅为2579.25Ah/kg。
实施例2
本实施例的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取以下重量份数的原料粉体：铝91份，锌9份，硅0.1份，钕0.005份，混合，得混合粉料；
2)将步骤1)得到的混合粉料放入球磨机进行充分的球磨使混合粉料中金属机械合金化，得合金化粉料；球磨的转速为200r/min，时间为5h，料球比为1:25；
3)将步骤2)得到的合金化粉料放入熔炼炉中加热到700℃，待粉料全部融化后，将熔液转移到通入氩气的空间中进行搅拌，然后脱气，滤网过滤，浇注、冷却，即得。
本实施例的铝合金牺牲阳极材料采用上述方法制备得到，其实际电容量为2615.24Ah/kg；同样的原料粉体采用传统方法制备得到的铝合金牺牲阳极材料的实际电容量仅为2588.01Ah/kg。
实施例3
本实施例的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取以下重量份数的原料粉体：铝92份，锌8份，硅0.5份，镧0.001份，混合，得混合粉料；
2)将步骤1)得到的混合粉料放入球磨机进行充分的球磨使混合粉料中金属机械合金化，得合金化粉料；球磨的转速为250r/min，时间为10h，料球比为1：35；
3)将步骤2)得到的合金化粉料放入熔炼炉中加热到700℃，待粉料全部融化后，将熔液转移到通入氩气的空间中进行搅拌，然后脱气，静置15min，滤网过滤，浇注、冷却，即得。
本实施例的铝合金牺牲阳极材料采用上述方法制备得到，其实际电容量为2678.24Ah/kg；同样的原料粉体采用传统方法制备得到的铝合金牺牲阳极材料的实际电容量仅为2600.13Ah/kg。
实施例4
本实施例的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将以下原料粉体在500℃烘干：铝，锌，硅，镧铝合金，其中镧铝合金中镧的质量分数为20％；然后取以下重量份数的原料粉体：铝94.96份，锌3份，硅0.3份，镧铝合金0.05份，混合，得混合粉料；
2)将步骤1)得到的混合粉料放入球磨机进行充分的球磨使混合粉料中金属机械合金化，得合金化粉料；球磨的转速为250r/min，时间为15h，料球比为1：30；
3)将步骤2)得到的合金化粉料放入熔炼炉中加热到750℃，待粉料全部融化后，将熔液转移到通入氩气的空间中进行搅拌，然后脱气，静置15min，陶瓷过滤，浇注、冷却，即得。
本实施例的铝合金牺牲阳极材料采用上述方法制备得到，其实际电容量为2588.45Ah/kg；同样的原料粉体采用传统方法制备得到的铝合金牺牲阳极材料的实际电容量仅为2519.34Ah/kg。
实施例5
本实施例的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取以下重量份数的原料粉体：铝93份，锌5份，硅0.2份，镧0.008份，混合，得混合粉料；
2)将步骤1)得到的混合粉料放入球磨机进行充分的球磨使混合粉料中金属机械合金化，得合金化粉料；球磨的转速为300r/min，时间为15h，料球比为1：10；
3)将步骤2)得到的合金化粉料放入熔炼炉中加热到780℃，待粉料全部融化后，将熔液转移到通入氩气的空间中进行搅拌，然后脱气，静置15min，滤网过滤，浇注、冷却，即得。
本实施例的铝合金牺牲阳极材料采用上述方法制备得到。
实施例6
本实施例的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取以下重量份数的原料粉体：铝95份，锌6份，硅0.4份，钕0.01份，混合，得混合粉料；
2)将步骤1)得到的混合粉料放入球磨机进行充分的球磨使混合粉料中金属机械合金化，得合金化粉料；球磨的转速为250r/min，时间为20h，料球比为1：60；
3)将步骤2)得到的合金化粉料放入熔炼炉中加热到700℃，待粉料全部融化后，将熔液转移到通入氩气的空间中进行搅拌，然后脱气，静置10min，滤网过滤，浇注、冷却，即得。
本实施例的铝合金牺牲阳极材料采用上述方法制备得到。

Claims (10)

1.一种铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按照组成铝合金牺牲阳极材料的元素及配比取各原料粉体，混合均匀，得混合粉料；
2)采用机械合金化的方式将混合粉料进行处理，得合金化粉料；
3)将合金化粉料进行熔炼，浇注，即得。
2.根据权利要求1所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：所述熔炼的温度为700～780℃。
3.根据权利要求1所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：所述混合粉料由以下重量份数的组分组成：铝90～95份，锌3～10份，硅0.05～0.5份，稀土0.001～0.01份。
4.根据权利要求3所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：所述稀土为镧、铈、镨、钕中的任意一种或组合。
5.根据权利要求3所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：所述稀土为镧、铈、镨、钕四种元素任意几种的中间合金。
6.根据权利要求1所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：熔炼过程中，待合金化粉料全部熔化后，通入氩气，然后搅拌、脱气。
7.根据权利要求6所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：脱气后，扒渣、静置，然后过滤，再进行浇注。
8.根据权利要求7所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：所述静置的时间为10～15min。
9.根据权利要求1所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于：所述机械合金化为球磨；球磨的时间为1.5～20h，球磨的转速为150～300r/min，料球比为1:10～60。
10.一种采用如权利要求1所述的铝合金牺牲阳极材料的制备方法制得的铝合金牺牲阳极材料。
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