[發(fā)明專利]再生Al-Cu-Si系鋁合金除鐵方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710876184.1
• 申請(qǐng)日: 2017-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107619959B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐士鵬;張林;周成雙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C1/06;C22C21/04
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 杜立

本發(fā)明公開(kāi)了一種再生Al?Cu?Si系鋁合金除鐵方法，本發(fā)明在除鐵過(guò)程中，加入的鍶進(jìn)行變質(zhì)處理，使針狀β?鐵相產(chǎn)生斷裂、分解，并細(xì)化初晶硅，使組織分布更加均勻。鉻使β?Al₅FeSi轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al₃(Fe,Cr)₄Si₄Cu塊狀鐵相，沉降到坩堝底部。K₂TiF₆受熱分解產(chǎn)生Ti²⁺，與雜質(zhì)Fe結(jié)合產(chǎn)生FeTi(Fe₂Ti)化合物，具有高熔點(diǎn)、高密度，這些富鐵相在重力作用下沉降到坩堝底部，從而達(dá)到進(jìn)一步除鐵。通過(guò)陶瓷泡沫過(guò)濾網(wǎng)濾去鋁液下部沉淀，加入鋁?鍶中間合金變質(zhì)劑進(jìn)行二次變質(zhì)。在通過(guò)除鐵后的進(jìn)一步變質(zhì)，使殘余針狀鐵相轉(zhuǎn)化為危害小的塊狀鐵相。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、易于控制，使廢鋁中鐵含量明顯降低的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金除鐵技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種再生Al-Cu-Si系鋁合金除鐵方法。

背景技術(shù)

鋁及鋁合金作為有色金屬，以優(yōu)良的力學(xué)性能、抗腐蝕性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱性而應(yīng)用十分廣泛。在鋁中加入不同的元素而組成的鋁合金，與原鋁相比，各種性能發(fā)生了改變，可以滿足不同的需求。

我國(guó)是鋁生產(chǎn)和消耗大國(guó)，但我國(guó)鋁資源并不豐富，鑒于我國(guó)鋁資源短缺和用鋁需求量增加的矛盾，廢鋁再利用被提上了日程，同時(shí)符合可持續(xù)發(fā)展需求。再生鋁是指沒(méi)有使用價(jià)值或者不滿足使用要求的廢鋁。再生鋁與原鋁生產(chǎn)相比，所需能耗少，廢物排放低，同時(shí)節(jié)約生產(chǎn)工序。因此，再生鋁的發(fā)展受到了世界各國(guó)的重視，但是，在廢鋁回收過(guò)程中有一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，廢鋁中存在著大量的雜質(zhì)元素，雜質(zhì)元素和夾雜物含量高，大大限制了再生鋁合金的發(fā)展應(yīng)用。在所有雜質(zhì)元素中，尤其以鐵雜質(zhì)要求最為嚴(yán)格，高品質(zhì)鋁合金中鐵雜質(zhì)嚴(yán)重影響其綜合力學(xué)性能和抗腐蝕性能，所以，要發(fā)展高性能鋁合金，必須解決和消除鐵元素的影響。

在眾多雜質(zhì)元素中，以鐵元素的危害最大。Fe在鋁合金中固溶度很低，當(dāng)Fe含量超過(guò)0.4％時(shí)，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(yán)重割裂了基體，產(chǎn)生應(yīng)力集中并萌發(fā)裂紋，在變形加工過(guò)程中，基體與脆性析出相交界面上容易產(chǎn)生孔隙。當(dāng)Fe含量超過(guò)0.7％時(shí)，粗大的β-Fe相將大量存在。Fe相除了對(duì)材料性能影響之外，還會(huì)在凝固期間阻礙金屬液的流動(dòng)，從而增加鑄錠的縮孔和疏松等缺陷。針狀Fe相硬度較高，機(jī)加工過(guò)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(zhì)處理，添加化學(xué)元素或者采用特殊的工藝來(lái)改變Fe相形貌，使粗大的針狀β-Fe相轉(zhuǎn)變?yōu)槲：π暂^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(xué)性質(zhì)，進(jìn)而達(dá)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(guò)濾等。離心分離增加了生產(chǎn)工序，操作繁雜，不適于工業(yè)生產(chǎn)。電磁分離對(duì)Fe相的形貌要求較高，當(dāng)電磁力滲透深度不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致不規(guī)則的Fe相運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)律，容易產(chǎn)生紊流，從而降低除鐵率。電渣精煉目前研究也相對(duì)較少，并且停留在純鋁的研究中，對(duì)硅、鎂等元素同時(shí)存在沒(méi)有具體研究。

Al-Cu-Si系鋁合金是一種以鋁、銅、硅為主成分的鍛造和鑄造合金。一般含銅量為4％左右，含硅量為6.5～7.5％。同時(shí)加入少量鋅、錳、鈦以細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度。以ZL107鋁合金為例，化學(xué)成分為：銅含量約4％，硅含量約7％，錳含量低于0.3％，鎂含量小于0.1％，鐵含量低于0.6％，余量為鋁。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種再生Al-Cu-Si系鋁合金的除鐵方法，克服了目前除鐵方法單一的問(wèn)題，并對(duì)不同牌號(hào)的廢鋁所含元素的差異，進(jìn)行了針對(duì)性的除雜，以及克服除鐵過(guò)程不易控制反應(yīng)和不適用于工業(yè)生產(chǎn)的問(wèn)題等。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

一種再生Al-Cu-Si系鋁合金除鐵方法，包括如下步驟：