[發明專利]用于去除鋁合金中硅元素的渣料

有效

• 申請號: 200910055215.2
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101613812A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 王俊;祝國梁;陳沖;疏達;孫寶德
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C21/00;C22B9/18
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種金屬材料技術領域的去除雜質的渣料，具體是一種用于去除鋁合金中硅元素的渣料。

背景技術

由于鋁合金具有密度小、比強度高、耐蝕性和成型性好、成本低等一系列優點，因此廣泛用于交通運輸、電子、橋梁、裝飾等行業，用途用量居有色金屬材料之冠。而隨著鋁合金應用的不斷擴展，對其純凈度的要求越來越高。硅在大多數變形鋁合金中是主要的雜質元素，主要由配制變形鋁合金的原材料(原鋁等)引入，另外，在鋁合金熔煉過程中與耐火材料的接觸也會造成硅的污染。而這些引入到變形鋁合金體系中的硅元素常與雜質鐵元素及其他合金元素生成AlFeMnSi、Mg₂Si以及(Fe₂Cr)₃SiAl₁₂等一些硬脆相。這些與α-Al有著不同的彈性模量、膨脹系數的硬脆相，在受力情形下經常發生脆斷，成為材料裂紋源，顯著降低加工制品的塑性、變形能力、疲勞壽命和斷裂韌性。目前，工業上主要通過偏析法或三層液法來生產純度較高的精鋁和高純鋁，該方法雖然能去除原鋁中的硅，但同時也會去除其他大部分微量元素，并且生產效率低，成本高。

對現有技術文獻進行檢索發現：

日本學者Nagao，M等發表了《Removal?of?impurity?silicon?from?moltenaluminum?alloy?with?compound?method》(Journal?of?Japan?Institute?of?LightMetals(Japan).Vol.46，no.11，pp.588～591.Nov.1996)，文中做了如下闡述：通過在硅濃度分別為5％和10％的鋁熔體中加入3％的Ca元素能形成Ca₂Si和CaSi₂Al₂化合物，過濾去除含硅化合物可達到凈化目的，去除效率大概可達到50％左右。但是該方法只適用于原始硅濃度很高的鋁熔體，對于原始硅濃度低于1wt％的鋁熔體，添加Ca元素很難形成含硅的化合物；

中國發明專利申請公開文件CN101086042A(公開日：2007.12.12)公開了一種鋁合金中雜質元素硅的去除方法，該方法具體為：通過在鋁合金熔體中加入含鈦物質，反應生成Ti(Al_1-xSi_x)₃或鈦硅化合物捕獲固溶鋁合金熔體中的硅元素，然后通過凈化工藝去除富硅化合物，達到去除雜質元素硅的目的。該方法可有效去除鋁熔體中雜質硅元素，但由于Ti元素在鋁熔體中存在一定溶解度，因此會在凈化處理后熔體中引入Ti元素，較小范圍內改變合金成分。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于去除鋁合金中硅元素的渣料。利用本發明的渣料進行電渣精煉，可有效去除鋁合金中低濃度的雜質元素硅，且不會造成合金元素含量的變化或帶來其他有害雜質。

本發明是通過以下技術方案實現的，

本發明的渣料為下列組合物中的一種：

5～30％MgF₂+30～40％KCl+30～60％MgCl₂，

5～30％MgF₂+30～40％KCl+30～60％NaCl，

100％Na₃AlF₆，

10～30％Na₃AlF₆+30～40％KCl+30～60％NaCl，

10～30％Na₃AlF₆+30～40％KCl+30～60％MgCl₂，

5～30％CaF₂+30～40％KCl+30～60％CaCl₂，

和5～30％CaF₂+30～40％KCl+30～60％NaCl；

所述組合物中的百分數均為重量百分數。

本發明將鋁合金澆注成自耗電極棒，所述渣料的重量為自耗電極棒重量的5～15％。將自耗電極棒放入電渣爐內，加入所述渣料中的一種，進行電渣重熔；熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金。

利用本發明的方法，在鋁合金(自耗電極)熔化后，鋁熔體中的雜質硅元素與電渣液中的熔劑發生物理化學反應生成SiF₄氣體溢出，從而達到凈化鋁合金中雜質硅元素的目的。