一種鋁及鋁合金熔體精煉用的熔劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁及鋁合金熔體精煉用的熔劑。本熔劑按Na3AlF6和K3AlF6為5-40%；MgCl2和/或AlF3為20-50%；KCl為10-40%；K2TiF6為3-8%；石墨粉為0.1-3%的質(zhì)量百分組成，經(jīng)過(guò)混熔法制備而成。熔劑中的Na3AlF6和K3AlF6均具有吸附和溶解氧化鋁夾雜的作用，兩者配合使用可以取得更好效果。熔劑采用混熔的方法制備，可以徹底去除組分中的水分，并使熔劑成份均勻、質(zhì)量穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】一種鋁及鋁合金熔體精煉用的熔劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁及鋁合金熔體處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有除渣和除鈉功能的 精煉熔劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)鋁及鋁合金熔體中的渣、氣含量過(guò)高時(shí)，將大大增加鑄坯中出現(xiàn)氣孔和夾雜等 冶金缺陷的幾率，進(jìn)而降低材料的強(qiáng)度和塑性，影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量。當(dāng)鋁合金中鈉含量過(guò) 高時(shí)，在熱加工過(guò)程中枝晶表面或晶界上容易形成液態(tài)吸附層，導(dǎo)致高鎂鋁合金的脆性開(kāi) 裂。因此，在鋁和鋁合金熔體處理過(guò)程中應(yīng)盡可能的去除熔體中的渣、氣體和堿金屬。
[0003] 目前市售的鋁及鋁合金除渣用精煉熔劑的主要成分由氯化鈉、氯化鉀和氯化鎂等 組成，其中氯鹽成份占80%以上。上述氯鹽密度較輕，能夠很好的鋪展在鋁熔體的表面，但 是僅含氯鹽的熔劑對(duì)渣的吸附和溶解的能力有限。
[0004] 在氯鹽熔劑中加入少量氟鹽，可以增強(qiáng)熔劑對(duì)渣的吸附和溶解作用，并促進(jìn)渣和 鋁液之間的分離，提高精煉效果。CN102286667B公開(kāi)了一種無(wú)鈉精煉劑，其組分為氟鋁酸 鉀、氟化鈣、碳酸鉀、硫酸鉀、硫酸鋇、氯化鉀和無(wú)水氯化鋁，但其中硫酸鋇的密度較大（4. 50 g/cm3 )，在使用過(guò)程中不易上浮排出，硫酸鋇和氟化鈣還容易給鋁合金熔體帶來(lái)雜質(zhì)元素。 CN102226239B 公開(kāi)了一種精煉劑，其組分為 NaCl、KCl、Na3AlF6 和（或)K3AlF6、Na2S04 和（或） K2S04、CaC03和(或）Na2C0 3、REF3和(或）RECl3，熔劑與鋁合金熔體之間的化學(xué)反應(yīng)較多，不宜 控制，并生成污染性氣體S0 2。
[0005] 另外，熔劑中所含的大多數(shù)氯鹽組分在空氣中容易吸潮，部分氯鹽(如氯化鎂）常 以結(jié)晶水合物的形式存在。如果這部分水分得不到徹底去除，那么將隨著熔劑進(jìn)入鋁合金 熔體之中，增加鋁合金熔體中的氫含量。目前大多數(shù)鋁合金熔劑生產(chǎn)是將各種組分通過(guò)簡(jiǎn) 單的機(jī)械混合制得的，這種方法不能徹底去除熔劑中的水分。
[0006] 對(duì)于氣含量和堿金屬含量控制較為嚴(yán)格的鋁合金熔體，除使用氮?dú)饣驓鍤庾鳛榫?煉氣體外，還經(jīng)常需要配合使用反應(yīng)性較強(qiáng)的氯氣和六氯乙烷等進(jìn)行熔體處理。氯氣和六 氯乙烷雖然具有良好的精煉作用，但是對(duì)工人的身體健康、設(shè)備和環(huán)境均有危害，嚴(yán)重時(shí)可 以危及生命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有精煉介質(zhì)在使用中存在的問(wèn)題，提出一種具有除渣和除鈉功能的 精煉熔劑及其制備方法。
[0008] 上述目的是通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)的： 一種鋁及鋁合金熔體精煉用的熔劑，其特征在于，該熔劑是按以下質(zhì)量百分比組分構(gòu) 成的混合物：Na3AlF6和 K3AlF6 為 5-40% ;MgCljP/或AlF3 為 20-50% ;KC1 為 10-40% ;K2TiF6 為3-8% ;石墨粉為0· 1-3%。
[0009] 根據(jù)上述的熔劑，其特征在于，所述Na3AlF6和K3AlF6同時(shí)滿足K 3AlF6/ (Na3AlF6+K3AlF6) =30-80%。
[0010] 一種制備上述溶劑的制備方法，其特征在于，各種原料經(jīng)過(guò)稱重、混合、置于坩堝 中升溫至700°C -900°C熔化、機(jī)械攪拌5-20min、保溫20-40min、二次機(jī)械攪拌5-20min、冷 卻、破碎篩分成粒徑為0. I-Imm的顆粒、干燥封裝制備而成。
[0011] 本發(fā)明的有益效果： (1)熔劑中的Na3AlF6和K3AlF6均具有吸附和溶解氧化鋁夾雜的作用，兩者配合使用可 以取得更好效果。
[0012] (2)熔劑中的K2TiF6進(jìn)入鋁合金熔體中發(fā)生較為劇烈的鋁熱反應(yīng)，對(duì)熔體起到局 部攪拌和升溫作用，促進(jìn)熔劑對(duì)非金屬夾雜的溶解和排除。同時(shí)鋁熱反應(yīng)生成的金屬鈦可 以與鋁反應(yīng)生成TiAl 3或與石墨粉反應(yīng)生成TiC，對(duì)鋁合金熔體起到細(xì)化作用。
[0013] (3)熔劑中的MgCl2和AlF3能夠起到去除堿金屬的作用。
[0014] (4)熔劑采用混熔的方法制備，可以徹底去除組分中的水分，并使熔劑成份均勻、 質(zhì)量穩(wěn)定。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 一種鋁和鋁合金熔體精煉用的熔劑的質(zhì)量百分組成為： Na3AlF6 和 K3AlF6 :5-40% ; MgClJP / 或AlF3 :20-50% ;KC1 :10-40% ;K2TiF6 :3-8% ;石墨 粉：0· 1_3%。其中優(yōu)選 K3AlFy(Na3AlF6+K3AlF 6)=3〇_8〇%。
[0016] 熔劑制備方法和過(guò)程如下： (1) 選擇Na3AlF6、K3A1F6、MgCl 2和/或A1F3、KCl、K2TiF6和石墨粉原料，按配方比例進(jìn) 行稱重； (2) 對(duì)上述組分進(jìn)行初步混合，將混合物料置于石墨坩堝中升溫至700°C -900°C熔化； (3) 用稀有金屬制成的攪拌工具對(duì)熔融狀態(tài)的熔劑進(jìn)行機(jī)械攪拌5-20min、保溫 20_40min、二次機(jī)械攪拌 5_20min ; (4) 熔融狀態(tài)的熔劑快速冷卻至室溫，將塊狀熔劑破碎篩分成粒徑0. I-Imm的顆粒； (5) 將破碎篩分好的熔劑進(jìn)行成份和水分檢測(cè)； (6) 對(duì)質(zhì)量合格的熔劑產(chǎn)品進(jìn)行干燥和封裝。
[0017] 熔劑中的Na3AlF6和K3AlF 6均具有吸附和溶解氧化鋁夾雜的作用，兩者配合使用 可以取得更好效果。通常認(rèn)為Na3AlF 6和K3AlF6熔化后可以離解成Na+、K+和AlF廣絡(luò)合離 子，Al 2O3溶解在Na3AlF6和K3AlF 6熔體中可以生成AlOF54' Al2OF廣和Al2O2F42^等鋁氧氟絡(luò) 合離子。上述絡(luò)合離子相對(duì)尺寸較大，在熔體中不易擴(kuò)散和上浮，在一定程度上影響了精煉 效果，本專利熔劑中加入的K 2TiF6能對(duì)這一狀況起到改善作用。
[0018] 熔劑中的K2TiF6進(jìn)入鋁合金熔體中發(fā)生較為劇烈的鋁熱反應(yīng)，對(duì)熔體起到局部攪 拌和升溫作用，促進(jìn)熔劑對(duì)非金屬夾雜的溶解和排除。
[0019] 3K2TiF6 (S)+4A1 (I) =4KAlF4+2KF+3Ti 3K2TiF6 (S)+4A1 (I) =2K3AlF6+2AlF3+3Ti 同時(shí)鋁熱反應(yīng)生成的金屬鈦可以與鋁反應(yīng)生成TiAl3或與石墨粉反應(yīng)生成TiC，對(duì)鋁合 金熔體起到細(xì)化作用。
[0020] 熔劑中的MgCl2和KCl，能夠起到調(diào)整熔劑熔化溫度、密度和流動(dòng)性的作用，使得熔 劑能夠很好地從鋁合金熔體中上浮并鋪展在鋁熔體的表面。
[0021] 熔劑中的MgCl2和/或AlF3能夠起到一定的除堿金屬作用。
[0022] MgCl2 + 2 Na = 2 NaCl + Mg MgCl2 + Ca = CaCl2 + Mg MgCl2 + 2 Li = 2 LiCl + Mg 實(shí)施例1 一種鋁及鋁合金熔體精煉用熔劑，質(zhì)量百分組成為Na3AlF6 1%、K3AlF6 4%、MgCl2 50%、 KCl 37%、K2TiF6 7%、石墨粉1%。將上述原料進(jìn)行初步混合后，置于石墨坩堝中升溫至 700°C熔化，用鎢質(zhì)工具對(duì)熔融狀態(tài)的熔劑進(jìn)行機(jī)械攪拌lOmin、保溫30min、二次機(jī)械攪拌 lOmin。將冷卻凝固的塊狀熔劑破碎篩分成0. I-Imm的顆粒，最后對(duì)經(jīng)檢測(cè)合格的產(chǎn)品進(jìn)行 干燥封裝。
[0023] 實(shí)施例2 一種鋁及鋁合金熔體精煉用熔劑，質(zhì)量百分組成為Na3AlF6 28%、K3AlF6 12%、AlF3 46. 9%、KCl 10%、K2TiF6 3%、石墨粉0.1%。將上述原料進(jìn)行初步混合后，置于石墨坩堝中升 溫至900°C熔化，用鎢質(zhì)工具對(duì)熔融狀態(tài)的熔劑進(jìn)行機(jī)械攪拌5min、保溫20min、二次機(jī)械 攪拌20min。將冷卻凝固的塊狀熔劑破碎篩分成0. I-Imm的顆粒，最后對(duì)經(jīng)檢測(cè)合格的產(chǎn)品 進(jìn)行干燥封裝。
[0024] 實(shí)施例3 一種鋁及鋁合金熔體精煉用熔劑，質(zhì)量百分組成為Na3AlF6 11%、K3AlF6 18%、MgCl2 10%、A1F3 10%、KC1 40%、K2TiF6 8%、石墨粉3%。將上述原料進(jìn)行初步混合后，置于石墨坩堝 中升溫至800°C熔化，用鎢質(zhì)工具對(duì)熔融狀態(tài)的熔劑進(jìn)行機(jī)械攪拌20min、保溫40min、二次 機(jī)械攪拌5min。將冷卻凝固的塊狀熔劑破碎篩分成0. I-Imm的顆粒，最后對(duì)經(jīng)檢測(cè)合格的 產(chǎn)品進(jìn)行干燥封裝。
[0025] 在本發(fā)明熔劑的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例中，利用氮?dú)庀螂娊怃X真空抬包的890°C鋁液中吹 入本發(fā)明熔劑，熔劑用量為鋁液總重量的〇. 15%，通氣時(shí)間lOmin，使熔劑與鋁液充分作用。 靜置20min后開(kāi)始扒渣，扒出的鋁渣為松散干性渣，其中不含鋁液，沒(méi)有刺激性氣味。對(duì)精 煉前后的鋁液分別進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明本發(fā)明熔劑具有良好的除渣和除鈉效果。

【權(quán)利要求】
1. 一種鋁及鋁合金熔體精煉用的熔劑，其特征在于，該熔劑的原料配方按以下質(zhì)量百 分比組分構(gòu)成的混合物：Na3AlF6 和 K3A1F6 :5-40% ;MgCl2 和 / 或 A1F3 :20-50% ;KC1 :10-40% ; K2TiF6 :3-8% ;石墨粉：0? 1-3%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熔劑，其特征在于，所述Na3AlF6和K3A1F 6同時(shí)滿足K3A1F6/ (Na3AlF6+K3AlF6) =30-80%。
3. -種如權(quán)利要求1或2所述熔劑的制備方法，其特征在于，各種原料經(jīng)過(guò)稱重、混 合、置于坩堝中升溫至700°C -900°C熔化、機(jī)械攪拌5-20min、保溫20-40min、二次機(jī)械攪拌 5-20min、冷卻、破碎篩分成粒徑為0. 1-lmm的顆粒、干燥封裝制備而成。
【文檔編號(hào)】C22B9/10GK104328299SQ201410568986
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】羅旭東, 王家淳, 王玉林, 丁清偉, 姜魁光, 邵宇光 申請(qǐng)人:山東南山鋁業(yè)股份有限公司