[發(fā)明專利]用固態(tài)質(zhì)子導(dǎo)體對鋁或鋁合金熔體脫氫的方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710159221.3
• 申請日: 2007-12-27
• 公開（公告）號: CN101215644A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王常珍;厲英;劉春明
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C22B21/06
• 分類號: C22B21/06
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 李在川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對鋁或鋁合金熔體脫氫的方法及其裝置，具體涉及用固態(tài)質(zhì)子導(dǎo)體對鋁或鋁合金熔體脫氫的方法及裝置。

背景技術(shù)

氫是鋁中的有害雜質(zhì)。熔融鋁和鋁合金中的氫在熔體凝固時溶解度急劇下降，以氫分子形式析出，使鋁材形成氣孔，組織疏松、白點等缺陷，并且使制品的強度、塑性、沖擊韌性及斷裂韌性降低，造成嚴(yán)重后果。為此，對鋁及鋁合金進行脫氫是鋁和鋁合金生產(chǎn)中必須解決的問題。

目前，通用的鋁及鋁合金脫氫技術(shù)是向鋁液中吹入惰性氣體Ar氣，攜帶脫氫后，再用N₂-Cl₂、Ar-Cl₂、N₂-Cl₂-CO或固體氯化物脫氫。這種處理會產(chǎn)生大量有害氣體，造成環(huán)境污染，損害人體健康。

國際上對高質(zhì)量要求的鋁及鋁合金熔體脫氫，主要是采用真空脫氣法，這種方法所需設(shè)備龐大、復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。

1981～1988，日本H·Iwahara等相繼報導(dǎo)了，以通式為ABO₃(A代表Ca、Sr、Ba等+2價陽離子，B代表Ce⁴⁺，Zr⁴⁺等+4價陽離子，O代表O^2-陰離子)的氧化物，經(jīng)過用+3價稀土元素或In³⁺等+3價陽離子的氧化物摻雜后，產(chǎn)生氧缺陷，可表示為AB_1-XM_XO_3-a(X表示摻雜元素形成氧化物固溶體的范圍，X＝0.05～0.25，a表示復(fù)合氧化物單位晶胞中氧離子的空位數(shù))，這類化合物在約300～1000℃于含氫或水蒸氣介質(zhì)中產(chǎn)生H+離子，而呈質(zhì)子導(dǎo)電性。這些材料可應(yīng)用于燃料電池，氫傳感器及氫氣分離等。但尚未見應(yīng)用于金屬熔體中的脫氫報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用固態(tài)質(zhì)子導(dǎo)體對鋁或鋁合金熔體脫氫的方法及其裝置，對鋁液進行有效的脫氫，氫含量達到＜0.15ml/100gAl，對高強鋁合金達到氫含量＜0.12ml/100gAl，本發(fā)明工藝、設(shè)備簡單，操作方便，不污染環(huán)境，投資少，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明用固態(tài)質(zhì)子導(dǎo)體對鋁或鋁合金熔體脫氫的方法，按如下步驟進行：

(1)將包括有質(zhì)子導(dǎo)體組成的抽氫裝置與氫傳感器，先置于鋁熔體上方，預(yù)熱后，插入鋁熔體中；

(2)控制鋁熔體溫度為750～800℃，攪拌條件下采用短路脫氫或先采用短路脫氫，后結(jié)合氣流攜帶或真空抽出脫氫或采用外加電壓進行脫氫。

上面所指的采用先短路脫氫，后結(jié)合氣流攜帶或真空抽出脫氫，是將包括質(zhì)子導(dǎo)體組成的脫氫器，插入鋁熔體或鋁合金熔體后，接通短路開關(guān)，使電極引線和熔體形成短路脫氫，再向質(zhì)子導(dǎo)體管通氧氣或氬氣攜帶脫氫或采用抽真空脫氫。

鋁或鋁合金熔體中氫含量變化是用插入熔體中的氫傳感器跟蹤檢測氫含量變化。

采用外加電壓進行脫氫是在鋁或鋁合金熔體中濃度較低時，采用逐漸增加外加電壓0.5～1.5V進行脫氫。

本發(fā)明脫氫過程中，攪拌可以采用電磁攪拌或鋁或鋁合金熔體流動方式。

本發(fā)明用固態(tài)質(zhì)子導(dǎo)體對鋁或鋁合金熔體脫氫的裝置，其構(gòu)成包括熔鋁槽、加熱爐、溫控?zé)犭娕肌y氫傳感器，特征是裝置的構(gòu)成還包括抽氫裝置，它由一個一端有開口的質(zhì)子導(dǎo)體管，在質(zhì)子導(dǎo)體管開口端與一個剛玉管的一端連接，剛玉管的另一端與一個金屬管連接，在以上組裝的管內(nèi)，裝配有一個外套剛玉管的電極引線，與外套剛玉管的另一根電極引線分別與外接電源開關(guān)連接而組成；質(zhì)子導(dǎo)體管至少由一根組成。

上述的質(zhì)子導(dǎo)體管與剛玉管、剛玉管與金屬管之間，均采用高溫水泥連接和密封。

上述金屬管上部側(cè)壁上有一個用于抽真空或通氬氣或氧氣的開口，金屬管的上端有一個出氣口。