[發(fā)明專利]鋁或鋁合金精煉組合物及熔煉方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410263784.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN104120293A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙彤;皮林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: SMC（中國）有限公司;SMC（北京）制造有限公司;SMC株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C22C1/06
• 分類號(hào): C22C1/06;C22C1/02;C22C21/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄;陳萬青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁及鋁合金熔煉工藝中的精煉劑及熔煉工藝。

背景技術(shù)

由于鋁的化學(xué)活性很強(qiáng)，在熔煉過程中容易產(chǎn)生夾雜物、氣體等，它們?cè)谌垠w凝固后會(huì)分布在鋁或鋁合金內(nèi)部成為缺陷，對(duì)材料性能產(chǎn)生很大影響。因此，要提高鑄造鋁及其合金的性能，必須充分除去熔體中的夾雜物和氣體，避免鑄件中缺陷的產(chǎn)生。

目前通用的一種方法是在熔煉過程中加入精煉劑，通過它與熔體中的夾雜物發(fā)生吸附、溶解和化學(xué)作用進(jìn)行除渣，同時(shí)利用化學(xué)作用產(chǎn)生的揮發(fā)性氣態(tài)鹽，如氯化鋁，帶出鋁液中的氣體，并通過其自身融化成液滴來吸附熔體中分散的原子氫將其帶出液面。

目前市售的鋁精煉劑主要成分為氯鹽，如KCl、NaCl等，并加入少量的氟化物，如Ca₂F、冰晶石(Na₃AlF₆)等。常用的精煉劑中以45％NaCl+55％KCl的共晶混合物(熔點(diǎn)大約在650℃)為主，加其他氯化物作為基本組成，輔助加入少量(3～5％)冰晶石或1.5％CaF₂。

熔融的精煉劑(在本文中也稱為熔劑)在固相(夾雜物)界面及液相(熔融鋁)界面上的表面張力決定了其的吸附熔渣的能力。熔劑在熔融鋁界面的表面張力越大，越容易與熔融鋁分離；熔劑在夾雜物界面的表面張力越小，其越能潤濕和吸附夾雜物，并將其從金屬中除掉。因此利用熔劑提高熔融鋁相對(duì)于夾雜物介面的表面張力，有利于熔劑將氧化膜及非金屬夾雜物排除。熔劑的組成成分決定了其對(duì)張力的調(diào)節(jié)能力，即吸附能力。其他條件相同的情況下，熔融的氯化物對(duì)熔渣的吸附能力比氟化物強(qiáng)，而堿金屬氯化物比堿土金屬氯化物強(qiáng)。

精煉劑中的氟化物則起到溶解夾雜物特別是氧化鋁的作用。這是由于氧化鋁與氟化鈣、冰晶石具有一定的互溶能力，隨氟化物含量的增加對(duì)溶解氧化鋁的能力也將有所增加，但是當(dāng)溫度較低時(shí)，在一般熔煉溫度下溶解作用是不大的。

氯鹽則與熔鋁發(fā)生化學(xué)作用，其中的金屬離子與鋁發(fā)生置換反應(yīng)，生成的AlCl₃是揮發(fā)性氣態(tài)物質(zhì)，有除氣作用。

采用熔劑精煉時(shí)，熔體中形成大量分散而細(xì)小的熔劑液滴，按溶解平衡規(guī)律，在熔體中的原子氫也要向熔劑液滴擴(kuò)散而被帶到液面，減少熔體中的氫含量。

因此精煉劑的熔點(diǎn)要低于鋁或鋁合金，比重要小于鋁或鋁合金比重，能吸收溶解熔體中的夾雜物，并能從熔體中將它排除。此外，精煉劑還不能和熔煉金屬及爐襯發(fā)生不利的化學(xué)反應(yīng)，吸濕性要小，蒸氣壓要低，有適當(dāng)?shù)恼扯燃傲鲃?dòng)性，最好不含有或不產(chǎn)生有害雜質(zhì)及氣體。

現(xiàn)有技術(shù)方案采用45％的NaCl和55％的KCl的共晶混合物為主的組合，達(dá)到了上述基本要求，但是其熔點(diǎn)(大約650℃)相對(duì)于熔融的鋁及鋁合金(約700～約750℃)卻差異較大。尤其對(duì)于當(dāng)今市場(chǎng)需求量激增的鋁鎂合金或鋁鎂硅系合金，由于普遍采用在線除氣、過濾、細(xì)化為一體的工藝，且流槽長度均大于4米，因此熔煉溫度從之前的約700～約750℃提高到了約750～約780℃，這令精煉劑中的低熔點(diǎn)鹽類成分及雜質(zhì)在此高溫下達(dá)到燃燒點(diǎn)而迅速燃燒，在鋁液表面產(chǎn)生大量黑煙，嚴(yán)重污染工作環(huán)境，對(duì)人身造成損害。

中國發(fā)明專利申請(qǐng)201310660348.9公開了一種鋁精煉劑，包含KCl、NaCl、CaF₂、Na₃AlF₆、Mg₂N₃、C₂Cl₆和稀土，質(zhì)量百分比分別為：35-50％、30-40％、5-8％、8-15％、5-10％、3-6％和0.2-0.5％。

中國發(fā)明專利申請(qǐng)201310435121.4也公開了一種鋁精煉劑，包含NaCl55～70％，KCl13～10％，MgCl₂3～10％，Na₃AlF₆20～35％。

然而目前尚沒有能夠抑制或消除鋁熔煉工藝中產(chǎn)生的黑煙的精煉劑。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)在較高溫度下鋁及鋁合金，特別是鋁鎂合金或鋁鎂硅系合金，熔煉過程中產(chǎn)生黑煙的問題，本發(fā)明提供一種能夠消除或減少黑煙的組合物。