專利名稱：一種利用鉻鋁合金和鋁制造鋁鉻中間合金的方法
一種利用鉻鋁合金和鋁制造鋁鉻中間合金的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁鉻中間合金的制造工藝。
技術(shù)背景
隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，航空航天工業(yè)、軍事工業(yè)、建材工業(yè)等行業(yè)對鋁質(zhì)材料的應(yīng)用越來越廣泛，質(zhì)量要求越來越高，高級鋁型材的市場需求呈上升趨勢，對原材料的要求越來越高，鉻鋁合金的開發(fā)就顯得非常迫切。
目前國內(nèi)生產(chǎn)的Al-Cr中間合金主要是Al-Cr5、Al-CrlO，而高鉻含量鋁鉻中間合金(AlCrl5、AlCr20)比較少見。鉻鋁合金產(chǎn)品主要用于鋁合金型材制品的合金劑、添加劑及脫氧劑，含鉻99%的純金屬鉻作為鋁質(zhì)產(chǎn)品的添加劑，主要用于改變鋁質(zhì)產(chǎn)品的成份和性能，增加鋁質(zhì)產(chǎn)品的強度、改善鋁質(zhì)產(chǎn)品的抗氧化性能和機械加工性能，含鉻3% -8%的鋁質(zhì)材料，其強度、韌性、表面光潔度、抗氧化、耐腐蝕性及機械加工性能，比含鉻3%以下的鋁質(zhì)材料更為突出，生產(chǎn)廠家主要是以金屬鉻粉的形式作為鋁質(zhì)材料的主要添加劑，由于金屬鉻粉為粉狀物質(zhì)，在添加過程中會出現(xiàn)損耗大、沉降慢、添加成份不均勻等情況，造成鋁型材的各種缺陷，影響鋁型材的質(zhì)量。中國專利CN01131539.3介紹了，一種鉻鋁合金的生產(chǎn)工藝；鉻粉將含鉻99%以上的塊狀金屬鉻破碎加工，粉磨成0. 4MM以下的粒度，最佳粒度為0. 125MM ；鋁粉將含鋁99%以上的鋁錠通過豎式噴鋁方法噴制成鋁粉，再通過篩分選取0. 4MM以下的粒度，最佳粒度為0. 15MM ；將上述鉻粉和鋁粉進行工業(yè)配制，通過混料機械均勻混合，再進行冷壓成塊狀形，壓力為120-200MPa，保壓時間為2. 5-3. 5秒。是將將需要添加到鋁合金材料中的金屬鉻與一定的鋁混合，壓制成每塊重量為300-500克的鉻鋁合金塊，用于鋁合金材料的添加劑。一般只能制備中間合金主要是Al-Cr5、Al-CrlO，很難制備高鉻含量鋁鉻中間合金(AlCrl5、AlCr20)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對高鉻含量的鋁鉻中間合金(AlCr20)制備難題，通過將鋁鉻合金添加到鋁液中，在冶煉過程中不僅具有熔化同步、沉降合理、添加均勻，從而大大提高鋁鉻中間合金產(chǎn)品的質(zhì)量，而且鉻的損耗明顯降低，此工藝的鉻實收率為95%，此方法不僅能生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁鉻中間合金，而且生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品不但成品率高，而且具有高潔凈度。本發(fā)明能得到含氣量小于0. 3ml/100gAl的鉻含量達到20%的鋁鉻中間合金。
本發(fā)明技術(shù)方案本發(fā)明用鉻鋁合金和鋁制造高鉻含量鋁鉻中間合金，熔融鋁和鉻鋁合金進行合金化反應(yīng)后，再用氬氣或氮氣進行旋轉(zhuǎn)除氣處理，當(dāng)氫含量達到0. 2-0. 3ml/100gAl時，利用 5/10ppi的氧化鋁復(fù)式陶瓷過濾器進行過濾處理，除去合金液中的夾雜物，再將鋁合金液體澆注成錠狀，將鉻鋁合金添加到，熔融鋁液中，在冶煉過程中熔化同步、添加均勻。
本發(fā)明先將含鉻99%以上的塊狀金屬鉻破碎加工，粉磨成80目以下的粒度，最大粒度不能超過60目。篩分出尺寸不合格的繼續(xù)粉磨合格為止。再將所粉磨后過篩的粉末混入少量添加物(能通過100目篩的鋁粉或硬脂酸鋁等)進行工業(yè)配制，通過混料機械均勻混合，在200T的液壓機下以壓力為8 - 9MPa，保壓時間為2. 5 — 3. 5秒的液壓機壓制成每塊重量為200 - 500克的圓柱體片狀物(鉻餅)，用鋁箔包裝成IOOOg/包。將所得的鉻餅加入撒上升溫劑的900-1000° C熔融鋁液中合金化。覆蓋劑的成分為氯化鈉 氯化鉀硝酸鈉氟化鈉等于5:2:2:1 (重量比)，1150°C下精煉3小時后，將合金液降溫到950°C ΙΟΟΟ ，利用旋轉(zhuǎn)除氣機進行脫氣處理，并利用測氫儀器測量氫含量，當(dāng)氫含量達到0. 2-0. 3ml/100gAl，停止除氣并撇渣，取樣分析。然后，在此溫度下，將鋁液導(dǎo)入過濾箱體，通過5 / IOppi的氧化鋁陶瓷過濾板過濾處理，除去合金液中的夾雜物。再將鋁合金液溫度降低至950-980° C，澆注成錠狀，澆注過程中始終需要不斷對鋁液進行攪拌。 此工藝能得到含氣量小于0. 3ml/100gAl,如此可得到含渣量低的高品質(zhì)鋁鉻中間合金錠 (AlCr20)，含鉻量高達20%的鋁鉻中間合金。
本發(fā)明利用鉻鋁合金和鋁制造高鉻含量鋁鉻(AlCr20)中間合金工藝如下 第一步、將含鉻99%以上的塊狀金屬鉻破碎加工，粉磨成80目以下的粒度，最大粒度不能超過60目。篩分出尺寸不合格的繼續(xù)粉磨合格為止。再將所粉磨后過篩的粉末混入少量添加物(過100目篩的鋁粉或硬脂酸鋁等)進行工業(yè)配制，通過混料機械均勻混合，在 200T的液壓機下以壓力為8 - 9MPa，保壓時間為2. 5 — 3. 5秒的液壓機壓制成每塊重量為 200 - 500克的圓柱體片狀物(鉻餅)，用鋁箔包裝成IOOOg/包。
第二步，將純鋁熔化，撒上特殊的升溫劑于鋁液表面，升溫劑的成分為氯化鈉氯化鉀硝酸鈉氟化鋁等于5:2:2:1 (重量比)，并將鋁液升溫至900-1000° C。
第三步，將計算好重量的鉻餅投入鋁液中，并不斷用人工(或者電磁)攪拌合金化。 升溫到1150°C繼續(xù)精煉池。
第四步，在溫度950 1000° C下，利用旋轉(zhuǎn)除氣機用氬或氮氣對鋁液進行脫氣處理，并利用測氫儀器測量氫含量，當(dāng)氫含量達到0. 2-0. 3ml/100gAl,停止除氣并撇渣。
第五步，在溫度950-1000° C下，將鋁液導(dǎo)入過濾箱體，通過特制的5/10ppi氧化鋁復(fù)式陶瓷過濾器過濾處理，除去合金液中的夾雜物。
第六步，在鋁液溫度在950-980° C條件下，將鋁合金液體澆鑄成錠，澆注過程中需始終不斷對鋁液進行攪拌。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點在現(xiàn)有AlCr中間合金生產(chǎn)領(lǐng)域，目前國內(nèi)生產(chǎn)的Al-Cr中間合金主要是Al-Cr5、 Al-CrlO而高鉻含量鋁鉻中間合金(AlCrl5、AlCr20)比較少見，本發(fā)明能生產(chǎn)是含氣量少、 氧化夾雜物少的高鉻含量鋁鉻中間合金(AlCr20)。
通過將鋁鉻合金添加到鋁液中，在冶煉過程中不僅具有熔化同步、沉降合理、添加均勻，從而大大提高鋁鉻中間合金產(chǎn)品的質(zhì)量，而且鉻的損耗明顯降低，此工藝的鉻實收率為 95%。
本發(fā)明不僅能生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁鉻中間合金，而且生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。
具體實施方式
實施例一利用鉻鋁和鋁制造AlCr20中間合金，先將含鉻99%以上的塊狀金屬鉻破碎加工，粉磨成80目以下的粒度，最大粒度不能超過60目。篩分出尺寸不合格的繼續(xù)粉磨合格為止。再將所粉磨后過篩的粉末混入少量添加物(過100目篩的鋁粉或硬脂酸鋁等)進行工業(yè)配制， 通過混料機械均勻混合，在200T的液壓機下以壓力為8 - 9MPa，保壓時間為2. 5 — 3. 5秒的液壓機壓制成每塊重量為200 — 500克的圓柱體片狀物(鉻餅)，用鋁箔包裝成IOOOg/包。
將900kg99. 7%鋁錠加入中頻感應(yīng)爐中熔化，待鋁液熔化后撒上升溫劑于鋁液表面，升溫劑的成分為氯化鈉氯化鉀硝酸鈉氟化鈉等于5:2 :2:1(重量比)，并將鋁液升溫至900-1000° C。將MOkg鉻餅分批投入鋁液中，并不斷攪拌合金化。繼續(xù)升溫至1150°C， 保溫精煉3小時后(中間每隔30分鐘攪拌一次)，將合金液降溫到950 1000°C，利用旋轉(zhuǎn)除氣機進行脫氣處理30分鐘，轉(zhuǎn)子速度為500rmp，氣體流量為12升/分鐘，并利用動態(tài)測氫儀器測量氫含量，當(dāng)氫含量達到0. 3ml/100gAl,停止除氣并撇渣，取樣分析。如此可得到含鉻量高達20%的鋁鉻中間合金。其成分為Cr: 19. 93%, Fe:0. 18%, Si:0. 09%，成分合格。 在溫度950-980° C下，將鋁液導(dǎo)入過濾箱體，通過432mmX432mmX50mm，5/10ppi的氧化鋁復(fù)式陶瓷過濾器過濾處理后，將鋁合金液澆鑄成每塊重量為大約8. 5公斤重的AlCr20華夫錠，共大約1080公斤鋁鉻中間合金錠。澆注過程中始終需要不斷對鋁液進行攪拌。
實施例二利用金屬鉻和鋁在低溫條件下合金化制造AlCrl5中間合金，將含鉻99%以上的塊狀金屬鉻破碎加工，粉磨成80目以下的粒度，最大粒度不能超過60目。篩分出尺寸不合格的繼續(xù)粉磨合格為止。再將所研磨成的粉末按照重量比例95:4:1混入粘結(jié)劑硬脂酸鋁和鋁粉，在油壓機上壓制成每塊0. 5公斤的圓柱體(鉻餅)。將800kg99. 7%鋁錠加入中頻感應(yīng)爐中熔化，待鋁液熔化后撒上覆蓋劑于鋁液表面，覆蓋劑的成分為氯化鈉氯化鉀氟化鈉等于5:4:1(重量比)，并將鋁液升溫至820°C。將152kg鉻餅(鋁錠鉻餅的重量比等于100 19)分批投入鋁液中，并不斷用電磁攪拌合金化。40分鐘后停止攪拌，取樣分析，其成分為 Cr: 14. 92%, Fe:0. 25%, Si:0. 11%(判定標準:Cr=14 16%，F(xiàn)e 彡 0. 3%, Si 彡 0. 3%)，成分合格。在溫度780°C下，利用旋轉(zhuǎn)除氣機用氬氣進行脫氣處理30分鐘，轉(zhuǎn)子速度為500rmp，氣體流量為12升/分鐘，并利用動態(tài)測氫儀器測量氫含量，當(dāng)氫含量達到0. 3ml/100gAl,停止除氣并撇渣。在溫度780°C下，將鋁液導(dǎo)入過濾箱體，通過300mmX300mmX50mm，IOppi的氧化鋁陶瓷過濾板過濾處理后，將鋁合金液澆鑄成每塊重量為大約7公斤重的AlCrl5華夫錠，共大約935公斤鋁鉻中間合金錠。澆注過程中始終需要不斷對鋁液進行人工攪拌。
本發(fā)明所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本發(fā)明構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計思想的前題下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種利用鉻鋁合金和鋁制造高鉻含量鋁鉻中間合金的方法，其特征在于用鉻鋁合金和鋁制造高鉻含量鋁鉻中間合金，熔融鋁和鉻鋁合金進行合金化反應(yīng)后，再用氬氣或氮氣進行旋轉(zhuǎn)除氣處理，當(dāng)氫含量達到0. 2-0. 3ml/100gAl時，利用5/10ppi的氧化鋁復(fù)式陶瓷過濾器進行過濾處理，除去合金液中的夾雜物，再將鋁合金液體澆注成錠狀。
2.根據(jù)權(quán)利1的方法，其特征在于將鉻鋁合金添加到，熔融鋁液中，在冶煉過程中熔化同步、添加均勻。
3.根據(jù)權(quán)利1的方法，其特征在所述的鋁鉻合金制備是將含鉻99%以上的塊狀金屬鉻破碎加工，通過粉磨后過篩得到最大粒度不能超過60目粉末，再將粉末混入少量能通過 100目篩的鋁粉或硬脂酸鋁等，通過混料機械均勻混合，在200T的液壓機下以壓力為8 -9MPa，保壓時間為2. 5 — 3. 5秒的液壓機壓制成每塊重量為200 — 500克的圓柱體片狀物。
4.根據(jù)權(quán)利1的方法，其特征在于在熔融的鋁液表面撒上氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉、氟化鈉組成的升溫劑，氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉、氟化鈉重量比為5 2 2 :1。
5.根據(jù)權(quán)利1的方法，其特征在于當(dāng)鋁液達到900-1000°C時將計算好重量的權(quán)利要求3制備的鉻鋁合金分批用鐘罩壓入鋁液中，并不斷用人工或者電磁攪拌合金化，繼續(xù)升溫至1150°C，保溫精煉3小時。
6.根據(jù)權(quán)利1的方法，其特征在于在溫度950 1000°C時，利用旋轉(zhuǎn)除氣機用氬氣或氮氣進行脫氣處理，使得鋁液的含氫量為0. 2-0. 3ml/100gAl。
7.根據(jù)權(quán)利1的方法，其特征在于用5/10ppi氧化鋁復(fù)式陶瓷過濾器將脫氣后的鋁合金液體在950-1000°C時過濾處理，除去合金液中的夾雜物。
8.根據(jù)權(quán)利1的方法，其特征在于所述的鋁鉻中間合金錠含氣量小于0.;3ml/100gAl， 含渣量低。
9.根據(jù)權(quán)利1方法，其特征在于所述高鉻含量鋁鉻中間合金是含鉻量20%的AlCr20。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁鉻中間合金的制造工藝，特點是一種利用鉻鋁合金和鋁制造高鉻含量鋁鉻中間合金的方法，其特征在于用鉻鋁合金和鋁制造高鉻含量鋁鉻中間合金，熔融鋁和鉻鋁合金進行合金化反應(yīng)后，再用氬氣或氮氣進行旋轉(zhuǎn)除氣處理，當(dāng)氫含量達到0.2-0.3ml/100gAl時，利用5/10ppi的氧化鋁復(fù)式陶瓷過濾器進行過濾處理，除去合金液中的夾雜物，再將鋁合金液體澆注成錠狀，本發(fā)明不僅能生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁鉻中間合金，而且生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C22C21/00GK102517465SQ20121001696
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者李云龍, 陳勇剛, 陳建春 申請人:湖南金聯(lián)星特種材料股份有限公司