CN115029573A - 铝合金清渣剂及其制备方法 - Google Patents

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CN115029573A CN202210654897.4A CN202210654897A CN115029573A CN 115029573 A CN115029573 A CN 115029573A CN 202210654897 A CN202210654897 A CN 202210654897A CN 115029573 A CN115029573 A CN 115029573A
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Abstract

本申请提出一种铝合金清渣剂铝合金清渣剂及其制备方法，包括A料和B料，其中，A料按质量百分比计算的组分为：冰晶石5～22％，氟化钠2～6％，氟化铝2～8％，碳粉7～13％，覆盖剂24～36％，硫酸钾6～12％，方解石10～20％，B料按质量百分比计算的组分为：碳酸稀土3～8％，碳酸锶1～3％，覆盖剂包括氯化钠、氯化钾和氯化镁，碳酸稀土中的稀土包括钇和铈中的一种或两种，通过将稀土盐引入到清渣剂中，以除去非金属氧化夹杂物中的Al2O3，同时，利用碳粉可延长发泡的时间，提高除渣效果，方解石和碳酸锶的加入可加快铝液的流动速度，使铝合金清渣剂与铝液混合的更加均匀，有利于除渣。

Description

铝合金清渣剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及铝合金熔炼加工技术领域，尤其涉及一种铝合金清渣剂及其制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
利用铝合金生产车轮时，多采用低压铸造，现有的低压铸造铝合金车轮行业目前面临如下问题：人们对产品外观要求逐渐提高，即对铝液的纯净度提出了更高地要求，而现有清渣剂的除渣效果已经不能满足现有的生产需求了。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。
为此，本申请的第一个目的在于提出一种铝合金清渣剂，通过将稀土盐引入到清渣剂中，以除去非金属氧化夹杂物中的Al2O3，同时，利用碳粉可延长发泡的时间，提高除渣效果，方解石和碳酸锶的加入可加快铝液的流动速度，使铝合金清渣剂与铝液混合的更加均匀，有利于提高清渣剂的除渣效果，从而满足现有的生产需求。
为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种稀土精炼剂，包括A料和B料，其中，所述A料按质量百分比计算的组分为：冰晶石5～22％，氟化钠2～6％，氟化铝2～8％，碳粉7～13％，覆盖剂24～36％，硫酸钾6～12％，方解石10～20％，所述B料按质量百分比计算的组分为：碳酸稀土3～8％，碳酸锶1～3％。
在本申请的一个实施例中，所述覆盖剂包括氯化钠、氯化钾和氯化镁，其中，所述氯化钠、氯化钾和氯化镁的质量比为1：1：1。
在本申请的一个实施例中，所述碳酸稀土中的稀土包括钇和铈中的一种或两种。
在本申请的一个实施例中，所述碳粉的粒径处于0.05～0.08mm之间。
在本申请的一个实施例中，所述冰晶石是分子比为2.0～2.8的高分子比冰晶石。
本申请的第二个目的在于提出一种铝合金清渣剂的制备方法，包括将所述冰晶石、所述氟化钠、所述氟化铝、所述覆盖剂、所述硫酸钾和所述方解石按照第一质量百分比进行混合破碎，以得到第一混合物，将所述碳酸稀土和所述碳酸锶按照第二质量百分比进行混合破碎，以得到第二混合物，对所述第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的第一混合物，对脱水后的所述第一混合物进行固化处理，以得到固化后的第一混合物，将固化后的所述第一混合物、碳粉和所述第二混合物放入球磨罐中，并将所述球磨罐置于球磨机上进行球磨，以得到铝合金清渣剂。
根据本申请实施例中的铝合金清渣剂的制备方法，操作简单安全，无毒无污染，制备的铝合金清渣剂粒度均匀，分散性好。
在本申请的一个实施例中，对所述第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的第一混合物，包括：通过烘箱或干燥箱对所述第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的第一混合物，其中，所述第一混合物的脱水温度处于200～300℃之间，所述第一混合物的脱水时间为30～40min中的任一值。
在本申请的一个实施例中，对脱水后的所述第一混合物进行固化处理，以得到固化后的第一混合物，包括：将脱水后的所述第一混合物放入坩埚中进行加热，以得到熔融后的第一混合物，其中，所述第一混合物的加热温度处于750～790℃之间，所述第一混合物的加热时间为20～30min中的任一值。
在本申请的一个实施例中，所述球磨机的转速为200r/min、所述球磨罐的公转与自转转速比为1：2和球磨时间为40～60min中的任一值。
通过采用上述实施例的技术方案后，本申请的铝合金清渣剂及其制备方法和现有技术相比所具有的优点是：
(1)通过将稀土盐引入到清渣剂中，以除去非金属氧化夹杂物中的Al2O3，同时，利用碳粉可延长发泡的时间，提高除渣效果，方解石和碳酸锶的加入可加快铝液的流动速度，使铝合金清渣剂与铝液混合的更加均匀，有利于除渣；
(2)通过本申请制备的铝合金清渣剂，操作简单安全，无毒无污染，制备的铝合金清渣剂粒度均匀，分散性好，除渣效果好。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面对实施例的描述中将变得明显和容易理解。
图1为根据本申请一个实施例的铝合金清渣剂的制备方法的流程示意图；
图2为根据本申请一个实施例的添加原清渣剂和实施例(二)中清渣剂后的铝合金的金相组织对比图；
图3为根据本申请一个实施例的添加原清渣剂和实施例(二)中清渣剂后平均清渣量对比分析图；
图4为根据本申请一个实施例的添加原清渣剂和实施例(二)中清渣剂后的铝液过滤时间曲线图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步说明，但本申请的保护范围和应用范围不限于以下实施例。
本申请实施例的铝合金清渣剂，可包括A料和B料，其中，A料按质量百分比计算的组分为：冰晶石5～22％，氟化钠2～6％，氟化铝2～8％，碳粉7～13％，覆盖剂24～36％，硫酸钾6～12％，方解石10～20％，覆盖剂包括氯化钠、氯化钾和氯化镁，且氯化钠、氯化钾和氯化镁的质量比为1：1：1，B料按质量百分比计算的组分为：碳酸稀土3～8％，碳酸锶1～3％，其中，碳酸稀土中的稀土包括钇和铈中的一种或两种。
需要说明的是，该实施例中所描述的A料组分冰晶石、氟化钠、氟化铝、硫酸钾、氯化钠、氯化钾和氯化镁均采用分析纯试剂，A料的质量百分比可为第一质量百分比，B料的质量百分比可为第二质量百分比。该实施例中所描述的碳酸稀土可包括碳酸钇和碳酸铈中的一种或两种。其中，第一质量百分比和第二质量百分比可根据实际情况进行标定。
在本申请实施例中，氯化钠、氯化钾和氯化镁对固态三氧化二铝、夹杂物和氧化膜有很强的浸润能力，且在熔炼温度下氯化钠和氯化钾的比重只有1.55g/cm3和l.50g/cm3，显著小于铝熔体的比重，故能很好地铺展在铝合金熔体表面，破碎和吸附熔体表面的氧化膜。
在本申请实施例中，冰晶石主要起精炼作用，在随着冰晶石含量的增加，氧化铝在熔剂中的溶解度也随之增加，在氯化钠和氯化钾的混合物中添加冰晶石，可提高氯化钠和氯化钾的吸附能力，温度越高，冰晶石溶解氧化铝的能力越大，使熔渣更易于与铝液分离，冰晶石还能有效地去除熔体表面的氧化膜，提高除气效果，增大混合熔盐的表面张力，使已吸附氧化物的熔盐球状化，便于与熔体分离，减少熔渣夹裹铝而造成的损耗。
在本申请实施例中，氟化钠和氟化铝可吸附、溶解Al2O3，氟盐还能有效地去除熔体表面的氧化膜，提高除气效果。
在本申请实施例中，碳粉是一种脱氧剂，且碳粉的加入能延长发泡的时间，提高除渣效果。
在本申请实施例中，碳酸钇和碳酸钇铈是稀土盐，对铝合金熔液具有很好的变质效果，可明显的减小晶粒尺寸，提高铝制品的均匀性。
在本申请实施例中，方解石可加快铝液的流动速度，使铝合金清渣剂与铝液混合的更加均匀，有利于除渣。
进一步地，冰晶石是分子比可为2.0～2.8的高分子比冰晶石。
需要说明的是，分子比是指冰晶石中氟化钠与氟化铝的分子之比，高分子比的冰晶石溶解氧化铝的能力更强，能更好的起到精炼效果。
为了清楚的说明上述实施例中记载的铝合金清渣剂，如图1所示，本申请实施例还提供了铝合金清渣剂的制备方法，可包括：
步骤101，将冰晶石、氟化钠、氟化铝、覆盖剂(即，氯化钾、氯化钠和氯化镁)、硫酸钾和方解石按照第一质量百分比进行混合破碎，以得到第一混合物，将碳酸稀土和碳酸锶按照第二质量百分比进行混合破碎，以得到第二混合物。
需要说明的是，该实施例中描述得冰晶石、氟化钠、氟化铝、覆盖剂(即氯化钾、氯化钠和氯化镁)、硫酸钾、方解石、碳酸稀土和碳酸锶可由相关人员进行采购，其中，将冰晶石、氟化钠、氟化铝、覆盖剂(即氯化钾、氯化钠和氯化镁)、硫酸钾和方解石按照第一质量百分比称取后放入破碎机中破碎混合，以得到第一混合物，碳酸稀土和碳酸锶按照第二质量百分比称取后放入破碎机中破碎混合，以得到第二混合物。
步骤102，对第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的第一混合物。
在本申请实施例中，可通过烘箱或干燥箱对第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的第一混合物(即上述第一混合物经过烘箱或干燥箱脱水处理后得到的第一混合物)。
具体地，将破碎混合后的第一混合物放入烘箱或干燥箱中，设置烘箱或干燥箱的脱水温度处于200～300℃之间，且第一混合物的脱水时间为30～40min中的任一值，去除第一混合物各组分中的水分，以得到脱水后的第一混合物。
步骤103，对脱水后的第一混合物进行固化处理，以得到固化后的第一混合物。
在本申请实施例中，首先，可将上述脱水后的第一混合物放入坩埚中进行加热，脱水后的第一混合物慢慢熔化，然后，控制加热温度处于750～790℃之间，且保持加热时间为20～30min中的任一值，最后，对加热后的第一混合物降温处理，直至第一混合物的温度降至室温，以得到固化后的第一混合物。
步骤104，将固化后的第一混合物、碳粉和第二混合物放入球磨罐中，并将球磨罐置于球磨机上进行球磨，以得到铝合金清渣剂。
在本申请实施例中，磨球和球磨罐的材质均可为不锈钢，磨球的直径可为10mm或5mm。
具体地，将固化后的第一混合物、碳粉和第二混合物放入球磨罐中，并设置球磨参数，其中，球磨机的转速为200r/min、球磨罐的公转与自转转速比为1：2和球磨时间为40～60min中的任一值，最后，将球磨罐置于球磨机上进行球磨，根据球磨参数对球磨机进行控制，以得到铝合金清渣剂。
为使本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面对实施例进行清晰、完整的描述，所描述的实施例仅是本申请的一部分，而不是全部。
实施例(一)
首先，按质量百分比分别称取：冰晶石15份，氟化钠2份，氟化铝8份，碳粉13份，氯化钠12份，氯化钾12份，氯化镁12份，硫酸钾7份，方解石10份，并将称好的冰晶石15份、氟化钠2份、氟化铝8份、氯化钠12份、氯化钾12份、氯化镁12份、硫酸钾7份和方解石10份进行混合均匀破碎，破碎后的第一混合物放入烘箱或干燥箱中进行脱水处理，其中，脱水温度为200℃，脱水时间为40min，将脱水完成后的第一混合物放入坩埚中进行加热升温使第一混合物熔融，其中，加热温度为750℃，加热时间30min，熔融后的第一混合物冷却降温后固化，得到固化后的第一混合物。
其次，按质量百分比分别称取：碳酸钇3份，碳酸铈3份，碳酸锶3份，将碳酸钇3份、碳酸铈3份和碳酸锶3份进行混合均匀破碎，得到第二混合物。
最后，将固化后的第一混合物、碳粉13份、和第二混合物放入球磨罐中，并将球磨罐置于球磨机上进行球磨，其中，球磨机的转速为200r/min，球磨罐的公转与自转转速比为1：2，球磨时间为40min，球磨完成后得到铝合金清渣剂，方解石、碳酸铈和碳酸钇价格便宜，来源广泛，采用此方法制备的铝合金清渣剂颗粒均匀，在铝液中的分散性好，除渣效果好。
实施例(二)
首先，按质量百分比分别称取：冰晶石5份，氟化钠6份，氟化铝8份，碳粉13份，氯化钠12份，氯化钾12份，氯化镁12份，硫酸钾6份，方解石16份，并将称好的冰晶石5份、氟化钠6份、氟化铝8份、氯化钠12份、氯化钾12份、氯化镁12份、硫酸钾6份和方解石16份进行混合均匀破碎，破碎后的第一混合物放入烘箱或干燥箱中进行脱水处理，其中，脱水温度为300℃，脱水时间为30min，将脱水完成后的第一混合物放入坩埚中进行加热升温使第一混合物熔融，其中，加热温度为790℃，加热时间20min，熔融后的第一混合物冷却降温后固化，得到固化后的第一混合物。
其次，按质量百分比分别称取：碳酸钇8份，碳酸锶2份，将碳酸钇8份和碳酸锶2份进行混合均匀破碎，得到第二混合物。
最后，将固化后的第一混合物、碳粉13份和第二混合物放入球磨罐中，并将球磨罐置于球磨机上进行球磨，其中，球磨机的转速为200r/min，球磨罐的公转与自转转速比为1：2，球磨时间为60min，球磨完成后得到铝合金清渣剂。
实施例(三)
首先，按质量百分比分别称取：冰晶石22份，氟化钠3份，氟化铝2份，碳粉7份，氯化钠8份，氯化钾8份，氯化镁8份，硫酸钾12份，方解石20份，并将称好的冰晶石22份、氟化钠3份、氟化铝2份、氯化钠8份、氯化钾8份、氯化镁8份、硫酸钾12份和方解石20份进行混合均匀破碎，破碎后的第一混合物放入烘箱或干燥箱中进行脱水处理，其中，脱水温度为250℃，脱水时间为35min，将脱水完成后的第一混合物放入坩埚中进行加热升温使第一混合物熔融，其中，加热温度为780℃，加热时间26min，熔融后的第一混合物冷却降温后固化，得到固化后的第一混合物。
其次，按质量百分比分别称取：碳酸铈7份，碳酸锶3份，将碳酸铈7份和碳酸锶3份进行混合均匀破碎，得到第二混合物。
最后，将固化后的第一混合物、碳粉7份和第二混合物放入球磨罐中，并将球磨罐置于球磨机上进行球磨，其中，球磨机的转速为200r/min，球磨罐的公转与自转转速比为1：2，球磨时间为40min，球磨完成后得到铝合金清渣剂。
实施例(四)
首先，按质量百分比分别称取：冰晶石20份，氟化钠6份，氟化铝6份，碳粉10份，氯化钠10份，氯化钾10份，氯化镁10份，硫酸钾9份，方解石14份，并将称好的冰晶石20份、氟化钠6份、氟化铝6份、氯化钠10份、氯化钾10份、氯化镁10份、硫酸钾9份和方解石14份进行混合均匀破碎，破碎后的第一混合物放入烘箱或干燥箱中进行脱水处理，其中，脱水温度为260℃，脱水时间为32min，将脱水完成后的第一混合物放入坩埚中进行加热升温使第一混合物熔融，其中，加热温度为760℃，加热时间28min，熔融后的第一混合物冷却降温后固化，得到固化后的第一混合物。
其次，按质量百分比分别称取：碳酸钇2份，碳酸铈2份，碳酸锶1份，将碳酸钇2份、碳酸铈2份和碳酸锶1份进行混合均匀破碎，得到第二混合物。
最后，将固化后的第一混合物、碳粉10份和第二混合物放入球磨罐中，并将球磨罐置于球磨机上进行球磨，其中，球磨机的转速为200r/min，球磨罐的公转与自转转速比为1：2，球磨时间为40min，球磨完成后得到铝合金清渣剂。
为了测试本申请的清渣剂的清渣效果，本申请还进行了如下测试：
(一)检测平均清渣量
分别在1kg的铝液中添加等量的原清渣剂和本申请实施例(二)中的清渣剂，除去铝液表面的熔渣，并集中收集称取重量，如此重复收集3次，绘制平均清渣量对比图，如图2所示；
(二)检测铝液过滤时间
分别在1kg的铝液中添加等量的原清渣剂和本申请实施例(二)的中清渣剂，对除去熔渣的铝液进行过滤，并根据过滤时间(s)和过滤重量(g)绘制铝液过滤时间曲线图，如图3所示；
(三)测试铝合金金相组织
分别在1kg的铝液中添加等量的原清渣剂和本申请实施例(二)的中清渣剂，将清渣后的铝液进行浇铸，测试浇铸的铝合金的金相组织，如图4所示。
如图2、图3和图4所示，在铝液中添加本申请实施例中的清渣剂后，铝液清渣量提升30％左右，铝液滤过率提升15％，大大提高了清渣效果，提高了铝液的纯净度，另外，添加本申请实施例中的铝合金清渣剂，不会额外增加杂质，提高了铝合金的金相组织，增加了铝合金的机械性能。
综上，根据本申请实施例的铝合金清渣剂的制备方法，首先将冰晶石、氟化钠、氟化铝、硫酸钾、氯化钠、氯化钾和氯化镁按照第一质量百分比进行混合破碎，以得到第一混合物，并将碳酸稀土和碳酸锶按照第二质量百分比进行混合破碎，以得到第二混合物，然后将第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的第一混合物，并对脱水后的第一混合物进行固化处理，以得到固化后的第一混合物，最后将固化后的第一混合物和第二混合物放入球磨罐中，并将球磨罐置于球磨机上进行球磨，以得到铝合金清渣剂。由此，该制备方法操作简单安全，无毒无污染，制备的铝合金清渣剂粒度均匀，分散性好，另外，通过将稀土盐引入到清渣剂中，以除去非金属氧化夹杂物中的Al2O3，同时，利用碳粉可延长发泡的时间，提高除渣效果，方解石和碳酸锶的加入可加快铝液的流动速度，使铝合金清渣剂与铝液混合的更加均匀，有利于除渣。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种铝合金清渣剂，其特征在于，包括A料和B料，其中，所述A料按质量百分比计算的组分为：冰晶石5～22％，氟化钠2～6％，氟化铝2～8％，碳粉7～13％，覆盖剂24～36％，硫酸钾6～12％，方解石10～20％，所述B料按质量百分比计算的组分为：碳酸稀土3～8％，碳酸锶1～3％。
2.根据权利要求1所述的铝合金清渣剂，其特征在于，所述覆盖剂包括氯化钠、氯化钾和氯化镁，其中，所述氯化钠、氯化钾和氯化镁的质量比为1：1：1。
3.根据权利要求1所述的铝合金清渣剂，其特征在于，所述碳酸稀土中的稀土包括钇和铈中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的铝合金清渣剂，其特征在于，所述碳粉的粒径处于0.05～0.08mm之间。
5.根据权利要求1所述的铝合金清渣剂，其特征在于，所述冰晶石是分子比为2.0～2.8的高分子比冰晶石。
6.一种基于权利要求1～5中任一项所述的铝合金清渣剂的制备方法，其特征在于，包括：
将所述冰晶石、所述氟化钠、所述氟化铝、所述覆盖剂、所述硫酸钾和所述方解石按照第一质量百分比进行混合破碎，以得到第一混合物；
将所述碳酸稀土和所述碳酸锶按照第二质量百分比进行混合破碎，以得到第二混合物；
对所述第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的所述第一混合物；
对脱水后的所述第一混合物进行固化处理，以得到固化后的所述第一混合物；
将固化后的所述第一混合物、碳粉和所述第二混合物放入球磨罐中，并将所述球磨罐置于球磨机上进行球磨，以得到铝合金清渣剂。
7.根据权利要求6所述的铝合金清渣剂的制备方法，其特征在于，对所述第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的第一混合物，包括：
通过烘箱或干燥箱对所述第一混合物进行脱水处理，以得到脱水后的所述第一混合物，其中，所述第一混合物的脱水温度处于200～300℃之间，所述第一混合物的脱水时间为30～40min中的任一值。
8.根据权利要求6所述的铝合金清渣剂的制备方法，其特征在于，对脱水后的所述第一混合物进行固化处理，以得到固化后的第一混合物，包括：
将脱水后的所述第一混合物放入坩埚中进行加热，以得到熔融后的第一混合物，其中，脱水后的所述第一混合物的加热温度处于750～790℃之间，脱水后的所述第一混合物的加热时间为20～30min中的任一值。
9.根据权利要求6所述的铝合金清渣剂的制备方法，其特征在于，所述球磨机的转速为200r/min、所述球磨罐的公转与自转转速比为1：2和球磨时间为40～60min中的任一值。
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