[發明專利]再生Al-Si系鋁合金除鐵方法

有效

• 申請號: 201710876182.2
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107794390B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張林;龐士鵬;周成雙
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C1/03;C22C21/04
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 杜立

本發明公開了一種再生Al?Si系鋁合金除鐵方法，本發明在除鐵過程中，加入的鍶進行變質處理，使針狀β?鐵相產生斷裂、分解，并細化初晶硅，使組織分布更加均勻。錳對硼與鐵反應產生Fe₂B起到正相關作用，同時錳使β?鐵相轉變為α?鐵相，起到沉淀的作用。硼與雜質鐵反應生成的高熔點高密度的Fe₂B化合物與熔液有高的密度差，這些富鐵相在重力作用下沉降到坩堝底部，從而去除鋁合金中雜質鐵元素。本發明具有操作簡單、成本低廉、易于控制，使廢鋁中鐵含量明顯降低的特點。

技術領域

本發明屬于鋁合金除鐵技術領域，尤其是涉及一種再生Al-Si系鋁合金除鐵方法。

背景技術

隨著鋁制品使用不斷加大，為減少資源消耗，對廢舊鋁的處理和二次再利用被提上日程。廢鋁中存在著許多的雜質元素，其中對Fe元素含量要求極為嚴格，回爐料多次重熔，使Fe含量不斷升高。大多數情況下，Fe的存在對鋁合金性能有很大的危害性，Fe在鋁合金中固溶度很低，當Fe含量超過0.4％時，很容易與鋁合金中其他元素形成粗大的針片狀Fe相，組成接近FeSiAl₅(即β-Fe相)化合物。它嚴重割裂了基體，產生應力集中并萌發裂紋，在變形加工過程中，基體與脆性析出相交界面上容易產生孔隙。當Fe含量超過0.7％時，粗大的β-Fe相將大量存在。Fe相除了對材料性能影響之外，還會在凝固期間阻礙金屬液的流動，從而增加鑄錠的縮孔和疏松等缺陷。針狀Fe相硬度較高，機加工過程中磨損刀具，使零件精度得不到保證。

為了減少針狀Fe相的危害，目前研究方法主要包括兩類：第一類是采用變質處理，添加化學元素或者采用特殊的工藝來改變Fe相形貌，使粗大的針狀β-Fe相轉變為危害性較小的α-Fe相；另一種是采用物理方法，利用富鐵相與熔體之間不同的物理化學性質，進而達到除鐵的目的，包括重力沉降法、離心分離法、電磁分離、電渣精煉和過濾等。離心分離增加了生產工序，操作繁雜，不適于工業生產。電磁分離對Fe相的形貌要求較高，當電磁力滲透深度不足時，會導致不規則的Fe相運動無規律，容易產生紊流，從而降低除鐵率。電渣精煉目前研究也相對較少，并且停留在純鋁的研究中，對硅、鎂等元素同時存在沒有具體研究。

Al-Si系鋁合金是一種以鋁、硅為主成分的鍛造和鑄造合金。一般含硅10％左右，同時加入少量銅、鐵、鎳以提高強度。硅元素可明顯提高合金的耐磨性，組成一類用途很廣的耐磨合金。用于制造低中強度的形狀復雜的鑄件，如蓋板、電機殼、托架等，也用作釬焊焊料。以ZL102鋁合金為例，化學成分為：硅含量約10％，鐵含量小于0.7％，錳含量低于0.5％，鈦含量小于0.2％，銅含量低于0.3％。

發明內容

本發明的目的是設計一種再生Al-Si系鋁合金的除鐵方法，克服了目前除鐵方法單一的問題，并對不同牌號的廢鋁所含元素的差異，進行了針對性的除雜，以及克服除鐵過程不易控制反應和不適用于工業生產的問題等。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案為：

一種再生Al-Si系鋁合金除鐵方法，包括如下步驟：

(1-1)稱取質量為W的鋁液，稱取0.2％W～0.35％W的精煉劑，將精煉劑壓鑄成精煉劑塊，將精煉劑塊放到烘箱中，使烘箱溫度升至200℃～300℃并保溫1～2小時；

(1-2)稱取0.35％W～0.6％W的鋁-鍶中間合金變質劑，將鋁-鍶中間合金變質劑放到烘箱中，使烘箱溫度升至250℃～350℃并保溫30～60分鐘；

(1-3)稱取1.0％W～2.5％W的一次除鐵劑，將一次除鐵劑放到烘箱中，使烘箱溫度升至250℃～300℃并保溫40～60分鐘；

(1-4)稱取1.0％W～2.0％W的二次除鐵劑，將二次除鐵劑放到烘箱中，使烘箱溫度升至200℃～300℃并保溫50～70分鐘；

(1-5)將鋁液加熱到710℃～740℃，用鐘罩將精煉劑壓入鋁液中并保溫15～25分鐘后扒渣；