[發明專利]一種生產鋁鋯硼合金并同步產生冰晶石的方法

無效

• 申請號: 201210259144.X
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102747253A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 陳學敏;楊軍;李志紅;伍衛平;韋世銘
• 申請（專利權）人: 深圳市新星輕合金材料股份有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/00;C22C1/03;C25C3/06;C01F7/54
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 孫偉

技術領域

本發明涉及一種生產鋁鋯硼合金并同步產生冰晶石的方法，尤其涉及一種用于生產鋁鋯硼合金并同步產生鋁電解工業用的冰晶石及其制備方法。

背景技術

鋁中間合金主要是用來調整鋁熔體中合金成份的一種傳統產品，它是一些融化溫度較高的金屬元素，用熔融法和鋁生產成中間體，這種中間體的熔化溫度顯著降低，從而能使一些熔解溫度較高的金屬元素在較低的溫度下加入到鋁液當中，以調解鋁熔體的元素含量。鋯對純鎂晶粒有明顯細化效果，有研究表明鋯能有效抑制鎂合金晶粒的生長，從而細化晶粒，且有同質異晶轉變。并且，在合金中，硼的加入能大幅提高合金耐磨性、耐熱性、抗熱沖擊性。

因此，鋁鋯硼合金可能改善鎂及其合金的高溫性能和材料性能，提高變形鎂合金的成材率，并使其晶粒細化。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，發明人在電解質的選擇以及制備方法方面進行了大量的探索，預料不到地發現，以氟鋯酸鹽和氟硼酸鹽的混合物為原料通過熱化學合成法生產鋁鋯硼合金，制備方法簡單，效率高，并且同步產生的低分子比鈉冰晶石作為鋁電解體系的電解質，可降低鋁電解工業的電解溫度，從而降低電能消耗，降低綜合生產成本。

本發明提供一種生產鋁鋯硼合金并同步產生冰晶石的方法，包括如下步驟：

步驟A：將鋁置于反應器中，升溫至700至850℃，往反應器中再加入物質的量比為x：y的氟鋯酸鹽與氟硼酸鹽的混合物；

步驟B:?攪拌4至6小時后，將上層熔融的液體抽出，得到冰晶石；下層為鋁鋯硼合金；

其中，所述鋁過量加入。

優選的，所述鋁鋯硼合金中，按重量百分比計，鋯：1-10%；硼：0.1-3%；余量為鋁。

優選的，所述氟鋯酸鹽為氟鋯酸鉀，所述氟硼酸鹽采用氟硼酸鉀。

優選的，所述氟鋯酸鹽為氟鋯酸鈉，所述氟硼酸鹽采用氟硼酸鈉。

優選的，所述步驟B中得到的冰晶石為鉀冰晶石，所述鉀冰晶石的分子式為????????????????????????????????????????????????KF·AlF₃的鉀冰晶石。

優選的，所述步驟B中得到的冰晶石為鈉冰晶石，所述鈉冰晶石的分子式為NaF·AlF₃的鈉冰晶石。

優選的，所述x與y之比為1：2。

優選的，所述x與y之比為1：1。

所涉及到的化學反應式：

Al（過量）+x?K₂ZrF₆+y?KBF₄→Al·Zr·B（合金）+KF·AlF₃

Al（過量）+x?Na₂ZrF₆+y?NaBF₄→Al·Zr·B（合金）+NaF·AlF₃

現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供的制備鋁鋯硼合金的方法反應條件溫和，容易控制，工藝流程簡單，反應完全，產物質量好，并且同步產生的低分子比冰晶石（KF·AlF₃和NaF·AlF₃）用于鋁電解工業，具有合適的電導率，提高了氧化鋁的溶解度，從而降低了電解溫度，降低電能消耗，提高了電解效率，并且降低了綜合生產成本。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明做進一步詳細說明。

實施例1

稱取100kg鋁置于反應器中，升溫至750℃，往反應器中再加入141.5kg氟鋯酸鉀與62.5kg氟硼酸鉀的混合物；攪拌4小時后，將上層熔融的液體為171kg鉀冰晶石（KF·AlF₃），用虹吸泵抽出后，下層為鋁鋯硼合金133kg。

實施例2

稱取100kg鋁置于反應器中，升溫至700℃，往反應器中再加入125.5kg氟鋯酸鈉與54.5kg氟硼酸鈉的混合物；攪拌6小時后，將上層熔融的液體抽出151.5kg鈉冰晶石（NaF·AlF₃）后，下層為128.5kg鋁鋯硼合金。

實施例3

稱取200kg鋁置于反應器中，升溫至800℃，往反應器中再加入141.5kg氟鋯酸鉀與62.5kg氟硼酸鉀的混合物；攪拌6小時后，將上層熔融的液體抽出鉀冰晶石（KF·AlF₃）后，下層為312kg鋁鋯硼合金。

實施例4