[發(fā)明專利]一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010543765.1
• 申請(qǐng)日: 2010-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101967573A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇剛;陳建春;黃克明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南金聯(lián)星冶金材料技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C1/03;C22C21/00
• 代理公司: 岳陽(yáng)市科明專利事務(wù)所 43203
• 代理人: 彭乃恩;陳慶元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁鋯中間合金的制造工藝，特別指一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法。

背景技術(shù)

鋁鋯中間合金通常由純鋁同海綿鋯粒在高溫條件（1000°C左右）下合金化反應(yīng)制造而成。這種高含鋯量中間合金（AlZr5、AlZr10、AlZr15等）用于含鋯鋁合金材料的成分添加，特別是用于制造7000系列超硬鋁合金的熔煉。通常這種鋁鋯中間合金的制造需將鋁液溫度連續(xù)過(guò)熱到1000°C以上合金化，至使鋁鋯合金嚴(yán)重氧化和吸氣，惡化了鋁鋯中間合金的性能。使中間合金中產(chǎn)生大量氧化夾雜和氣體，并將這些夾雜物和氣體帶入被加入的合金中。另一種制造鋁鋯中間合金的方法是利用氟鋯酸鉀鋁熱反應(yīng)，此方法雖然不需要在高溫過(guò)熱條件下熔煉，但其缺點(diǎn)是反應(yīng)產(chǎn)生的鹽類副產(chǎn)物難于徹底去除，殘留在鋁鋯中間合金中，嚴(yán)重影響后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和問(wèn)題加以改進(jìn)和創(chuàng)新，提供一種不僅能生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁鋯中間合金，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，環(huán)保的利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法。

本發(fā)明方法是先將鋯屑進(jìn)行除油和剪切粉碎，然后再研磨成小于20mm尺寸。加入少量粘結(jié)劑（鋁粉或硬脂酸鋁等）后壓制成鋯餅。將所得的鋯餅加入撒上覆蓋劑的780-820°C熔融鋁液中合金化。覆蓋劑的成分為氯化鈉：氯化鉀：氟化鋁等于5:4:1（重量比），30-40分鐘成分?jǐn)嚢韬辖鸹螅?jīng)過(guò)將鋁液除氣、除雜、過(guò)濾處理后再澆鑄成錠狀。具體包括以下步驟：

第一步，將機(jī)加工切削的鋯屑進(jìn)行除油處理，再在剪切粉碎機(jī)上進(jìn)行剪切粉碎至最大尺寸不大于20mm的片狀。然后再在磨片由耐磨鋼制造磨粉機(jī)研磨成粉狀，磨至使其能通過(guò)10目的篩網(wǎng)為合格。再將所研磨成的粉末混入少量粘結(jié)劑（鋁粉或硬脂酸鋁等，以能壓制成型為準(zhǔn)），在油壓機(jī)上壓制成每塊0.5-2.0公斤的鋯餅（塊）。所述的鋯屑為厚度≤2mm，含鋯量大于98%的鋯屑。

第二步，將純鋁熔化，撒上特殊的高溫覆蓋劑于鋁液表面，覆蓋劑的成分為氯化鈉：氯化鉀：氟化鋁等于5:4:1（重量比），并將鋁液升溫至780-820°C。

第三步，將計(jì)算好重量的鋯餅（塊）投入鋁液中，并不斷用人工（或者電磁）攪拌合金化。大約30-40分鐘后停止攪拌和取樣分析。成分不合格，再補(bǔ)加并重復(fù)以上工藝，至到成分合格。

第四步，在溫度?740-780°C下，利用旋轉(zhuǎn)除氣機(jī)用氬或氮?dú)鈱?duì)鋁液進(jìn)行脫氣處理，并利用測(cè)氫儀器測(cè)量氫含量，當(dāng)氫含量達(dá)到0.2-0.3ml/100gAl,停止除氣并撇渣。

第五步，在溫度?740-780°C下，將鋁液導(dǎo)入過(guò)濾箱體，通過(guò)10-20ppi的氧化鋁陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾處理，除去合金液中的夾雜物。

第六步，在鋁液溫度在720-740°C條件下，將鋁合金液體澆鑄成含氣量小于0.3ml/100gAl,含渣量低的鋁鋯中間合金錠，澆注過(guò)程中需始終不斷對(duì)鋁液進(jìn)行攪拌。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明是利用鋯制品在加工過(guò)程中產(chǎn)生的金屬?gòu)U鋯屑同鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法。本方法最大的優(yōu)點(diǎn)是既可將加工后廢棄的鋯屑重新利用，又可以在較低溫度下合金化生產(chǎn)鋯鋯中間合金，可大大避免燒損、氧化和合金吸氣，并提高了鋁鋯中間合金的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。此種方法對(duì)生產(chǎn)鋁鋯中間合金的成本和環(huán)境保護(hù)都有重大的推進(jìn)意義。

本發(fā)明通過(guò)一種新的鋁鋯中間合金制造工藝，利用廢鋯屑和鋁在低溫下合金化制造出一種價(jià)格相對(duì)較低而且質(zhì)量較高的鋁鋯中間合金。與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用回收的金屬鋯屑和鋁在低溫條件下的合金化，使制造成本相對(duì)降低。同時(shí)中間合金由于不需要長(zhǎng)期在高溫（1000°C左右）過(guò)熱，而使得鋁鋯中間合金的品質(zhì)相對(duì)提高。同是，與鋁熱法生產(chǎn)鋁鋯中間合金相比，產(chǎn)品中不會(huì)含有反應(yīng)副產(chǎn)物氟化鹽夾雜物，更加純凈。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：利用鋯屑和鋁在低溫條件下合金化制造AlZr10中間合金

含鋯10%的鋁鋯中間合金是一種廣泛應(yīng)用于7000系列鋁合金工業(yè)材生產(chǎn)的常用中間合金。