[發(fā)明專利]一種用于生產(chǎn)鋁合金的鈦劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510543019.5
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105063387B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付黎
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶潤際遠(yuǎn)東新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C21/00
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙)50217
• 代理人: 晉小華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金的添加劑領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金鈦添加劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著鋁加工及鋁合金工業(yè)不斷發(fā)展，鋁合金的研制被列為重點發(fā)展的技術(shù)，合金化是鋁合金生產(chǎn)工藝流程中重要的一環(huán)。合金添加元素在熔融鋁中的溶解是合金化的重要過程。元素的溶解與其性質(zhì)有密切關(guān)系，受添加元素固態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)合力的破壞和原子在鋁液中的擴(kuò)散速度控制。鋁合金常用的合金元素有：硅、鐵、銅、鎂、鎳、鋅、釩等。一些低熔點或溶解度大的合金元素如鎂、銅等可以直接加入鋁熔體中，而大部分熔點高的合金元素如鐵、鎳、錳等，由于與鋁的熔點差距太大，無法直接進(jìn)行添加，需要通過中間合金的方式進(jìn)行加入。這是因為如將鐵、鎳、錳等金屬熔化，則熔爐溫度必需達(dá)到1000℃以上，而鋁的熔點只有660℃，如果在1000℃以上的溫度下，則鋁熔體會汽化，且熔爐內(nèi)未汽化的鋁液在如此高溫下極易與周圍的氧氣、氫氣、水等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難以去除的雜質(zhì)，生成的鋁合金熔體的合金含量與實際所需的合金含量偏差過大，從而導(dǎo)致合金機(jī)械性能無法滿足要求，造成資源浪費(fèi)。

為了避免上述不足，人們采用中間合金的方式降低合金元素熔融過程時所需的溫度。中間合金的生產(chǎn)工藝是這樣的：首先將所煉制的合金中含量最大的、熔點較低的金屬熔化。然后將熔點較高的及含量較少的元素加入，溶解而制成合金。熔煉中間合金時，需要添加少量熔劑保護(hù)，以免氣體進(jìn)入合金，還可去除部分雜質(zhì)。熔化后要充分?jǐn)嚢瑁钩煞志鶆蚝箬T錠。有些高質(zhì)量的中間合金需要在真空中或保護(hù)氣氛下熔煉和澆鑄。評判鋁合金的品質(zhì)好壞的主要標(biāo)準(zhǔn)是合金中是否含有雜質(zhì)或者雜質(zhì)含量的多少，理想的鋁合金是沒有雜質(zhì)的，因此雜質(zhì)越少越好，因此對于鋁合金所用的中間合金的品質(zhì)要求極高，就需要在真空中或保護(hù)氣氛下熔煉燒鑄，生產(chǎn)工藝條件要求高，生產(chǎn)成本高，而且效率大大降低。另外，由于中間合金所含的合金元素含量較低，在稱料計算時，所用的中間合金量就會較大，為了保證熔融中間合金的溫度，每次投放中間合金的量不能過多，加量過多會導(dǎo)致鋁熔體溫度降低，無法熔解中間合金，所以生產(chǎn)同一型號的鋁合金時，用中間合金進(jìn)行合金化就需要采用多次少量方式進(jìn)行添加投放在鋁熔體中，這樣就會導(dǎo)致產(chǎn)生如下問題：1、熔化中間合金所需的時間過長；2、鋁熔體長時間與大氣中的氧氣、氫氣、碳、水分等其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成的雜質(zhì)量增多，導(dǎo)致鋁合金的品質(zhì)降低；3、熔化時間長會增加能耗，會增加鋁熔體的燒損及吸氣。

由于中間合金存在的上述不足，已逐漸被淘汰，近年來人們開始采用將金屬粉末與助熔劑充分混合壓制成型后加入鋁熔體中的方式進(jìn)行金屬的合金化。實施時，鋁合金熔鑄的溫度通常為710℃左右，對于低熔點或熔解度大的合金元素直接以單質(zhì)金屬粉末的形式加入鋁液中即可熔解，但對于錳、鐵、鉻、鈦等高熔點或熔解度小的合金元素，單質(zhì)金屬粉末便很難熔解于鋁液中，如果將鋁液熔爐的溫度升高到錳、鐵、鉻、鈦金屬的溫度，則熔爐中的鋁液便會氣化，因此解決的辦法是在鋁不會氣化的溫度下，快速將錳、鐵、鉻、鈦等金屬熔解，為了達(dá)到此目的，人們已經(jīng)想到將錳、鐵、鉻、鈦粉碎，并在粉末中添加助熔劑，并制成固定形狀，即我們通常所說的錳劑、鐵劑、鉻劑、鈦劑，當(dāng)將錳劑、鐵劑、鉻劑、鈦劑投入到鋁液熔爐中，助熔劑在鋁液中迅速發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量在一段時間內(nèi)能夠達(dá)到使錳、鐵、鉻、鈦等金屬熔解的溫度，從而達(dá)到熔解。但是，此種方式需要大量的助熔劑才能實現(xiàn)，因此每塊添加劑產(chǎn)品中，錳、鐵、鉻或鈦的含量最高只能達(dá)到85％左右，如果將添加劑產(chǎn)品中的錳、鐵、鉻或鈦的含量提高到90％以上，則相應(yīng)助熔劑的量則減少，在將產(chǎn)品加入到鋁液中后，添加劑中的錳、鐵、鉻或鈦不能完全熔解；另外，為了避免添加劑產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中松散，通常要將添加劑產(chǎn)品壓制成密度較高的餅狀或球狀，密度通常大于5.0g/cm³，但是對于密度較高的添加劑產(chǎn)品，有如下的問題，以鈦添加劑為例：1、熔解比較緩慢，熔解時間通常為20min以上，熔解時間長；2、加入鋁熔體的添加劑容易沉底，一旦沉底，一方面會導(dǎo)致鈦粉熔解速度減慢，另一方面會導(dǎo)致鈦粉溶解后分散不均勻；3、較密實的添加劑產(chǎn)品在熔解過程中表面會形成致密的保護(hù)膜，從而導(dǎo)致內(nèi)部無法繼續(xù)熔解，這樣就會使回收率較低，最高僅能達(dá)到90％左右。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種熔解時間短、鈦回收率高的用于生產(chǎn)鋁合金的鈦劑。