CN114015954B - 一种降低铝合金中氧含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料加工技术领域，公开了一种降低铝合金中氧含量的装置及方法，所述降低铝合金中氧含量的装置包括还原炉和装有水的密封瓶，所述还原炉的一端设有氮气进口及氢气进口，所述还原炉的另一端设有与所述密封瓶相连通的排气口，所述还原炉的内部设有石英舟及用于加热所述石英舟的加热器。本发明通过在还原炉内设置石英舟，需要降低铝合金中含氧量时先将铝合金放置在石英舟内，然后通入氮气排空还原炉内的空气，之后通入氢气并加热，使氢气与铝合金中的氧进行反应生成水排出，即实现了降低铝合金中的氧含量的目的，使铝合金达到使用标准，且不需要重新熔炼，节约了时间与成本，提高了生产效率，使用效果好，易于推广使用。

Description

一种降低铝合金中氧含量的方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工技术领域，特别是涉及一种降低铝合金中氧含量的方法。
背景技术
金属铝由于其特殊性质，导致其在常温常压下极易被氧化。虽然适量的参入其他金属元素形成铝合金可以降低氧化程度，但是不能完全去除被氧化的可能，导致产品达不到使用标准。目前针对氧含量较高的情况均采用铝合金重新熔炼，其不仅会会增大该批料被污染的风险，降低纯度，而且生产效率低下。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种降低铝合金中氧含量的方法，降低铝合金中的氧含量，使铝合金达到使用标准，避免重新熔炼，提高生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种降低铝合金中氧含量的装置，包括还原炉和装有水的密封瓶，所述还原炉的一端设有氮气进口及氢气进口，所述还原炉的另一端设有与所述密封瓶相连通的排气口，所述还原炉的内部设有石英舟及用于加热所述石英舟的加热器。
优选地，所述加热器为多个，多个所述加热器均布在所述石英舟的外壁。
优选地，所述氮气进口及所述氢气进口均设有输气管，所述输气管上设有气体流量计。
优选地，所述排气口设有排气管，所述排气管的出气口伸入所述密封瓶的水内，所述排气管上设有单向阀。
优选地，所述密封瓶上设有导气管，所述导气管的出气端用于连接尾气处理装置。
优选地，所述还原炉包括炉体和盖合在所述炉体上的盖体，所述炉体的内部设有温度计。
一种降低铝合金中氧含量的方法，包括以下步骤：
(1)将铝合金原料放置在还原炉内的石英舟中，盖上盖体并密封；
(2)向还原炉内通入氮气，直至还原炉内的空气被全部排出；
(3)向还原炉内通入氢气，并对石英舟进行加热；
(4)停止加热，并使还原炉内的温度降至室温；
(5)继续向还原炉内通入一定时间氮气后打开盖体，取出铝合金成品。
优选地，在所述步骤(2)及步骤(5)中，通入氮气的时间均为25-35分钟。
优选地，在所述步骤(3)中，加热时先根据铝合金的相图确定不同成分的合金的熔点，还原炉的加热温度小于合金的熔点。
优选地，在所述步骤(4)中，停止加热后应继续向还原炉内通入氢气，直至还原炉内的温度降至室温。
本发明实施例的一种降低铝合金中氧含量的方法，其与现有技术相比，有益效果在于：通过在还原炉内设置石英舟，需要降低铝合金中含氧量时先将铝合金放置在石英舟内，然后通入氮气排空还原炉内的空气，之后通入氢气并加热，使氢气与铝合金中的氧进行反应生成水排出，即实现了降低铝合金中的氧含量的目的，使铝合金达到使用标准，且不需要重新熔炼，节约了时间与成本，提高了生产效率。本发明操作简单，使用效果好，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的降低铝合金中氧含量的装置的结构示意图。
其中：1-还原炉，2-密封瓶，3-石英舟，4-加热器，5-输气管，6-气体流量计，7-排气管，8-导气管，9-温度计。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种降低铝合金中氧含量的装置，包括还原炉1和装有水的密封瓶2，所述还原炉1的一端设有氮气进口及氢气进口，所述还原炉1的另一端设有与所述密封瓶2相连通的排气口，所述还原炉1的内部设有石英舟3及用于加热所述石英舟3的加热器4。所述加热器4为多个，多个所述加热器4均布在所述石英舟3的外壁，且各所述加热器4设定相同的温度，从而保证所述石英舟3内的铝合金原料受热均匀。
基于上述技术特征的降低铝合金中氧含量的装置，通过在还原炉1内设置石英舟3，需要降低铝合金中含氧量时先将铝合金放置在石英舟3内，然后通入氮气排空还原炉1内的空气，之后通入氢气并加热，使氢气与铝合金中的氧进行反应生成水排出，即实现了降低铝合金中的氧含量的目的，使铝合金达到使用标准，且不需要重新熔炼，节约了时间与成本，提高了生产效率。本发明操作简单，使用效果好，易于推广使用。
本实施例中，所述氮气进口及所述氢气进口均设有输气管5，所述输气管5上设有气体流量计6，通过设置所述气体流量计6，方便控制氮气及氢气的通气量。较佳地，氢气与氮气的气通量为3-5ml/min。所述排气口设有排气管7，所述排气管7的出气口伸入所述密封瓶2的水内，所述排气管7上设有单向阀，可以避免所述密封瓶2内的水倒流。所述密封瓶2不仅可以避免空气从所述排气口进入所述还原炉1，还可以对反应生产的水进行回收。另外，所述密封瓶2上设有导气管8，所述导气管8的出气端用于连接尾气处理装置，从而避免有害气体污染空气。
本实施例中，所述还原炉1包括炉体和盖合在所述炉体上的盖体，放置原料及取出铝合金成品时均只需打开所述盖体即可，操作简单方便。不过在原料放置好并关上所述盖体后，需在所述盖体周围贴好密封胶布，保证还原炉1的密封性。同时，所述炉体的内部设有温度计9，通过设置所述温度计9，可以实时监测所述还原炉1内的加热温度，避免温度过高融化铝合金。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种降低铝合金中氧含量的方法，具体包括以下步骤：
(1)将铝合金原料放置在还原炉1内的石英舟2中，盖上盖体并密封，密封采用密封胶布，将其贴合在盖体的周围即可。
(2)向还原炉1内通入氮气，直至还原炉1内的空气被全部排出。通入氮气的时间为25-35分钟即可，优选30分钟。
(3)向还原炉1内通入氢气，并对石英舟2进行加热。加热时先根据铝合金的相图确定不同成分的合金的熔点，还原炉1的加热温度小于合金的熔点。较佳地，加热温度小于合金熔点120-170度，如130度、150度、160度等，具体根据实际情况确定。加热时间应根据产品的数量以及氢气的流通量确定。
(4)停止加热，并使还原炉1内的温度降至室温。在此过程中应继续向还原炉1内通入氢气，直至还原炉1内的温度降至室温。
(5)继续向还原炉1内通入一定时间氮气后打开盖体，取出铝合金成品。通入氮气的时间为25-35分钟即可，优选30分钟。此过程可以避免打开所述还原炉后，由于氢气泄露导致的安全隐患，提高安全系数。
通过此方法可明显降低铝合金中氧的含量，使铝合金达到使用标准，不需要重新熔炼，节约了时间与成本，提高了生产效率。
下面以一个具体实施例对本发明的效果进行说明。
实施例一
1、取200g氧含量测出值为100ppm的4％铝铜颗粒放置在还原炉1中的石英舟2(确保石英舟的清洁度)中。
2、将还原炉1的盖体安装好，在盖体周围贴好密封胶布，保证还原炉的密封性；
3、在还原炉1中充入氮气30min，气通量为4ml/min，目的是赶走炉中的空气。排除的气体从排气管7进入装水的密封瓶2；
4、确保炉中空气赶走后，根据铝铜二元相图确定不同成分的铝铜合金的熔点(4％铝铜合金相图中熔点接近600℃)，确定还原炉的加热温度为450℃；
5、确定好加热温度后，关掉氮气阀门打开氢气阀门气，设定氢气流通量为4ml/min，加热时间3h，即可进行试验；
6、根据产品数量以及氢气的流通量大概确定氢气还原时间5h；(注意在停止加热后继续通氢气，增大反应速率。)
7、等到反应时间到达后，则停止加热，让炉内温度回归到室温(过程可以用风扇加快冷却速率)；
8、待到还原炉1的温度回到室温后，继续打开氮气阀门，让氮气赶走还原炉1的空气，防止打开还原炉1后，氢气泄露导致的安全隐患；
9、通氮气大概30min后，关闭氮气阀门，打开还原炉1，取出产品。
10、取出的铝铜颗粒真空打包后，测量氧含量结果是＜20ppm。
降低加热温度后，取出产品没有熔化的迹象，且氧含量有效的降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：采用的装置包括还原炉和装有水的密封瓶，所述还原炉的一端设有氮气进口及氢气进口，所述还原炉的另一端设有与所述密封瓶相连通的排气口，所述还原炉的内部设有石英舟及用于加热所述石英舟的加热器；其方法包括以下步骤：
(1)将铝合金原料放置在还原炉内的石英舟中，盖上盖体并密封；
(2)向还原炉内通入氮气，直至还原炉内的空气被全部排出；
(3)向还原炉内通入氢气，并对石英舟进行加热；
(4)停止加热，并使还原炉内的温度降至室温；
(5)继续向还原炉内通入一定时间氮气后打开盖体，取出铝合金成品。
2.如权利要求1所述的降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：在所述步骤(2)及步骤(5)中，通入氮气的时间均为25-35分钟。
3.如权利要求1所述的降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，加热时先根据铝合金的相图确定不同成分的合金的熔点，还原炉的加热温度小于合金的熔点。
4.如权利要求1所述的降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，停止加热后应继续向还原炉内通入氢气，直至还原炉内的温度降至室温。
5.如权利要求1所述的降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：所述加热器为多个，多个所述加热器均布在所述石英舟的外壁。
6.如权利要求1所述的降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：所述氮气进口及所述氢气进口均设有输气管，所述输气管上设有气体流量计。
7.如权利要求1所述的降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：所述排气口设有排气管，所述排气管的出气口伸入所述密封瓶的水内，所述排气管上设有单向阀。
8.如权利要求1所述的降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：所述密封瓶上设有导气管，所述导气管的出气端用于连接尾气处理装置。
9.如权利要求1所述的降低铝合金中氧含量的方法，其特征在于：所述还原炉包括炉体和盖合在所述炉体上的盖体，所述炉体的内部设有温度计。
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