CN109881054B - 一种铝硅钎料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝硅钎料及其制备方法，涉及铝基钎料熔炼生产技术领域。该方法包括：将预设用量的纯铝和纯硅完全熔化后得到的熔炼合金；排出部分熔炼合金；向剩余的熔炼合金中按照预设用量中铝硅的原始比例补充排出的熔炼合金的对应用量的纯铝和纯硅；继续熔炼至补充的纯铝和纯硅全部熔化。该方法计算最佳前炉铝硅合金余料量和后炉铝、硅投料量，制定合理升温速度和投料比例，使后一炉的投料硅在前一炉铝硅合金溶液中溶解速度最大。达到能源利用最大化目的，降低能耗、减少氧化铝残渣对环境的影响，提高生产效率。

Description

一种铝硅钎料及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝基钎料熔炼生产技术领域，且特别涉及一种铝硅钎料及其制备方法。

背景技术

Al-Si共晶合金具有低于纯铝和纯硅的熔点的特点，因流动性、材料成本低廉而大量应用于铝与铝、铝与其他合金钎焊上。制备Al-Si共晶合金钎料关键技术为熔炼合格的Al-Si共晶合金，难点是将熔点1414℃的单晶硅高效快速溶解于熔点660.32℃的纯铝溶液内。纯Al的比热容较高，制定熔炼工艺时，如果设计熔炼温度大幅超过纯铝熔点，熔炼温度的升高有助于提高硅向铝液溶解速度，但需要消耗跟多电能，而且温度升高使铝液表层氧化速度加快而产生更多氧化铝残渣；如果设计熔炼温度接近纯铝熔点将降低硅向铝液溶解速度，熔点保温时间积累同样消耗电能和增加氧化铝残渣。为解决熔炼Si需要高温与铝液高温大量氧化的矛盾，提高生产效率，减低生产能耗，制定合理的Al-Si共晶合金熔炼工艺是Al-Si钎料制备的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝硅钎料的制备方法，该方法计算最佳前炉铝硅合金余料量和后炉铝、硅投料量，制定合理升温速度和投料比例，使后一炉的投料硅在前一炉铝硅合金溶液中溶解速度最大。达到能源利用最大化目的，降低能耗、减少氧化铝残渣对环境的影响，提高生产效率。

本发明的另一目的在于提供一种铝硅钎料，其通过上述的铝硅钎料的制备方法制备得到。该铝硅钎料的生产的能耗少，效率高。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种铝硅钎料的制备方法，其包括：

将预设用量的纯铝和纯硅完全熔化后得到的熔炼合金；

排出部分熔炼合金；

向剩余的熔炼合金中按照预设用量中铝硅的原始比例补充排出的熔炼合金的对应用量的纯铝和纯硅；

继续熔炼至补充的纯铝和纯硅全部熔化。

本发明提出一种铝硅钎料，其通过上述的铝硅钎料的制备方法制备得到。

本发明实施例的铝硅钎料及其制备方法的有益效果是：

本发明的实施例提供一种铝硅钎料的制备方法，该方法包括：将预设用量的纯铝和纯硅完全熔化后得到的熔炼合金；排出部分熔炼合金；向剩余的熔炼合金中按照预设用量中铝硅的原始比例补充排出的熔炼合金的对应用量的纯铝和纯硅；继续熔炼至补充的纯铝和纯硅全部熔化。该方法计算最佳前炉铝硅合金余料量和后炉铝、硅投料量，制定合理升温速度和投料比例，使后一炉的投料硅在前一炉铝硅合金溶液中溶解速度最大。达到能源利用最大化目的，降低能耗、减少氧化铝残渣对环境的影响，提高生产效率。

本发明的实施例提供的铝硅钎料，通过上述的铝硅钎料的制备方法制备得到。该铝硅钎料的生产的能耗少，效率高。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的铝硅钎料及其制备方法进行具体说明。

本发明的实施例提供了一种铝硅钎料的制备方法，其包括：

将预设用量的纯铝和纯硅完全熔化后得到的熔炼合金；

排出部分熔炼合金；

向剩余的熔炼合金中按照预设用量中铝硅的原始比例补充排出的熔炼合金的对应用量的纯铝和纯硅；

继续熔炼至纯铝和纯硅全部熔化。

详细地，该方法计算最佳前炉铝硅合金余料量和后炉铝、硅投料量，制定合理升温速度和投料比例，使后一炉的投料硅在前一炉铝硅合金溶液中溶解速度最大。达到能源利用最大化目的，降低能耗、减少氧化铝残渣对环境的影响，提高生产效率。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，预设用量为按照重量份数计的190-200份的纯铝和25-28份的纯硅。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，预设用量为按照重量份数计的200份的纯铝和27份的纯硅。按照这个重量比是根据Al、Si共晶点在Si为11wt％，此处合金熔点最低，最适合做钎焊材料。当然，在本发明的其他实施例中，纯铝和纯硅的用量还可以根据需求进行选择，例如可以根据Al锭重量调整确定Si的重量，本发明的实施例不做限定。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，在将预设用量的纯铝和纯硅完全熔化后得到的熔炼合金的步骤，具体包括：

第一炉采用中频炉最大功率运行，将预设用量的纯铝与纯硅投入熔炼炉；

按照中频炉设定功率的80％的功率速度升温至900-1000℃，保温48-60分钟至纯硅全部熔化。在该温度下进行升温作业，可Si溶化速度提高但Al液氧化速度加快，能耗也升高，温度降低Al液氧化速度降低但Si溶化速度降低，能耗也上升，这个温度是个最佳综合平衡值。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，升温作业在中频炉设定功率的80％的功率速度下进行。当然，在本发明的其他实施例中，功率值还可以根据需求进行选择，本发明的实施例不做限定。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，排出的熔炼合金占熔炼合金总量的30-40％。采取这个工艺投料，因为熔炼炉内剩余60-70％的高温Al、Si合金，加入的Si可以快速溶解，实验证明这个再次投料量耗时耗能最少。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，向剩余的熔炼合金中按照预设用量中铝硅的原始比例补充排出的熔炼合金的对应用量的纯铝和纯硅的步骤，具体包括：

按照预设用中铝硅的原始比例补充纯铝和纯硅；

升温至900-1000℃，保温10-20分钟至补充的纯铝和纯硅全部熔化。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，升温作业在中频炉设定功率的80％的功率速度下进行。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，还包括在继续熔炼至纯铝和纯硅全部熔化后，重复排出部分熔炼合金以及加入纯铝和纯硅继续熔炼的步骤。

一种铝硅钎料，其通过上述的铝硅钎料的制备方法制备得到。此熔炼方法制备Al-Si合金，每单位重量减低能耗39.22％，提高生产效率29.09％。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种铝硅钎料，其通过以下制备方法制备得到：

S1：首炉向熔炼炉投入Al200Kg、Si 27Kg；

S2：中频炉功率为100KW，升温加保温时间140分钟至原料全部熔化；

S3：停炉排料，排出70Kg熔融AlSi合金；

S4：补充65Kg纯Al，9Kg纯Si；

S5：中频炉功率为100KW，升温加保温时间10分钟至原料全部熔化；

S6：重复S3-S5的步骤。

实施例2

本实施例提供了一种铝硅钎料，其通过以下制备方法制备得到：

S1：首炉向熔炼炉投入Al 200Kg、Si 27Kg；

S2：中频炉功率为100KW，升温加保温时间145分钟至原料全部熔化；

S3：停炉排料，排出75Kg熔融AlSi合金；

S4：补充68Kg纯Al，9.5Kg纯Si；

S5：中频炉功率为100KW，升温加保温时间15分钟至原料全部熔化；

S6：重复S3-S5的步骤。

实施例3

本实施例提供了一种铝硅钎料，其通过以下制备方法制备得到：

S1：首炉向熔炼炉投入Al 200Kg、Si 27Kg；

S2：中频炉功率为100KW，升温加保温时间150分钟至原料全部熔化；

S3：停炉排料，排出80Kg熔融AlSi合金；

S4：补充70Kg纯Al，10Kg纯Si；

S5：中频炉功率为100KW，升温加保温时间20分钟至原料全部熔化；

S6：重复S3-S5的步骤。

实验例

采用第一炉在500号甘埚里投入8块铝锭和金属硅，约220公斤。中频功率100千瓦/时，熔炼时间需要150分钟，温度上升到1000.℃时候停炉雾化15—20分钟，坩埚还有三分之二时，再加入第二炉3块铝锭和金属硅，在调整功率100千瓦/时，经过15分钟后完成熔炼，溶液温度达到1000℃时候开喷粉雾化，溶液倒出三分之一左右，雾化需要15—20分钟，将坩埚里的熔渣清理干净，加入第三次铝硅，以此类推第四第五……坩埚里留有三分之二的溶液，调正坩埚就再投料，铝硅在高温溶液浸泡，同样的功率下，熔炼快速好多，这种方法比每一炉都喷粉完重新加料，一天开炉工作时间10小时，可以多生产300公斤的铝硅粉。这种方法喷雾出来的铝硅粉，质量是得到保证的，近几年销售量逐步提高，2018年销售额达到1100万元。证明留着三分之二的溶液就再投料这种方法是可行的。留下3分之2熔液，加三块铝锭只要15分钟，而倒空再加热8块锭90分，这要计算最后三块锭熔完的时间。推算90分X3/8等于33.65分，再减去15分钟，等于18.65分钟即3块铝锭节约时间，18.65/60X100千瓦/三块铝锭重量(公斤)，这个数据是每公斤节能多少，乘以每天多少公斤。就是每天节省的度数。

根据实施例提供的参数以及实验例的计算方法可得到本发明的熔炼方法制备Al-Si合金，每单位重量减低能耗39.22％，提高生产效率29.09％。

对比例

对比例提供了一种铝硅钎料，其制备方法包括如下步骤：

S1：首炉向500号熔炼炉投入Al 200kg、Si 27kg；

S2：中频炉功率为100kw，升温加保温时间140-150分钟至原料全部熔化；

S3：停炉排料，排出全部熔融Al-Si合金；

S4：再次投料Al 200kg、Si 27kg，排料投料时间约30分钟；

S5：中频炉功率为100kw，升温加保温时间90分钟至原料全部熔化；

S6：重复4-5的步骤。

以每天工作10小时，将对比例和实施例进行对比：

1、采用现有加工工艺每天可熔炼4炉AlSi合金，粗略扣除损耗；

总产量为：220*4＝880(kg)；

总能耗为：1000*2.5+1000*1.5*3＝7000(kw)；

单位能耗为：7000/880＝7.9545(kw/kg)；

2、采用专利加工工艺，每天可熔炼Al-Si合金，粗略扣除损耗；

总产量：220*14*1/3+220＝1242(kg)；

总能耗：1000*2.5+1000*0.25*14＝6000(kw)；

单位能耗：6000/1242＝4.8348(kw/kg)；

3、单位能耗减低：(7.9545-4.8348)/7.9545＝0.3922；

生产效率提高：(1242-880)/1242＝0.2909；

综上所述，本发明实施例的铝硅钎料的制备方法，通过计算最佳前炉铝硅合金余料量和后炉铝、硅投料量，制定合理升温速度和投料比例，使后一炉的投料硅在前一炉铝硅合金溶液中溶解速度最大。达到能源利用最大化目的，降低能耗、减少氧化铝残渣对环境的影响，提高生产效率。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种铝硅钎料的制备方法，其特征在于，其包括：

将预设用量的纯铝和纯硅完全熔化后得到的熔炼合金；其中，第一炉采用中频炉最大功率运行，将预设用量的所述纯铝与所述纯硅投入熔炼炉；按照中频炉设定功率的80％的功率速度升温至900-1000℃，使所述纯硅全部熔化；

排出部分所述熔炼合金；

向剩余的所述熔炼合金中按照所述预设用量中铝硅的原始比例补充排出的所述熔炼合金的对应用量的纯铝和纯硅；

继续熔炼至补充的所述纯铝和所述纯硅全部熔化；

所述预设用量为按照重量份数计的190-200份的纯铝和25-28份的纯硅。

2.根据权利要求1所述的铝硅钎料的制备方法，其特征在于：

所述预设用量为按照重量份数计的200份的纯铝和27份的纯硅。

3.根据权利要求1所述的铝硅钎料的制备方法，其特征在于：

排出的所述熔炼合金占所述熔炼合金总量的30-40％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的铝硅钎料的制备方法，其特征在于，向剩余的所述熔炼合金中按照所述预设用量中铝硅的原始比例补充排出的所述熔炼合金的对应用量的所述纯铝和所述纯硅的步骤，具体包括：

按照所述预设用中铝硅的原始比例补充所述纯铝和所述纯硅；

升温至900-1000℃使得补充的所述纯铝和所述纯硅全部熔化。

5.根据权利要求4所述的铝硅钎料的制备方法，其特征在于，升温至900-1000℃使得补充的所述纯铝和所述纯硅全部熔化的步骤中：

升温作业在中频炉设定功率的80％的功率速度下进行。

6.根据权利要求1所述的铝硅钎料的制备方法，其特征在于：

还包括在继续熔炼至所述纯铝和所述纯硅全部熔化后，重复排出部分所述熔炼合金以及加入所述纯铝和所述纯硅继续熔炼的步骤。

7.一种铝硅钎料，其特征在于：

所述铝硅钎料通过权利要求1至6中任一项所述的铝硅钎料的制备方法制备得到。