一種制備鎂鋁系合金的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬金屬材料領域，公開了一種制備鎂鋁系合金的方法，該方法以工業(yè)純鎂和高含鐵量再生鋁合金為原料，采用熔劑保護法將工業(yè)純鎂熔化至720-750℃；然后添加高含鐵量再生鋁合金，溶解并攪拌，熔煉時間為5-20分鐘；將上述合金熔體澆入保溫包內(nèi)，降溫至650-690℃并保溫10-30分鐘；緩慢將體積分數(shù)約占90％的上部熔體澆注成錠，即可制備得到鎂鋁系合金，其化學成分及質(zhì)量百分比為：Al為2.00-8.00，Si為0.01-4.50，F(xiàn)e不高于0.005，其它元素總量不高于0.30，余量為Mg。本發(fā)明將高含鐵量再生鋁合金作為鎂鋁系合金的原料之一，通過有效控制鎂鋁系合金中的鐵相，大大降低了鎂鋁系合金的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了再生鋁的回收利用。
【專利說明】一種制備鎂鋁系合金的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬金屬材料領域，特別涉及一種利用自然沉降法以工業(yè)純鎂和高含鐵量再 生鋁合金為原料制備鎂鋁系合金的方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，隨著鋁合金加工技術的進步及應用范圍的不斷擴大，鋁已成為人類當今 消費的金屬材料中僅次于鋼的第二大金屬。由于電解鋁行業(yè)高能耗、高污染而且產(chǎn)業(yè)一度 盲目擴大產(chǎn)能，為了滿足鋁資源可持續(xù)發(fā)展的需要，大力提高鋁資源的循環(huán)利用率，發(fā)展廢 雜鋁回收再生產(chǎn)業(yè)很有必要且前景廣闊。廢雜鋁中廢鋁鑄件以鋁硅合金為主，往往含有較 高的鐵元素（質(zhì)量分數(shù)約1. 50% -10. 00% )。在鋁熔體中除鐵的措施有重力沉降法、離心 去除法、復合凈化法，等等。但是，重力沉降法除雜耗時長且除鐵效率較低，離心分離法操作 不方便且工藝復雜，單獨使用以上方法在鋁熔體中除鐵均不能達到滿意的效果。
[0003] 專利申請?zhí)枮?01310183970. 5的中國專利公開了一種再生鋁復合除鐵工藝，在 再生鋁硅合金熔體中添加硼砂或氯化錳中的至少一種，除鐵率能達到49%。該除鐵工藝比 較傳統(tǒng)，殘留的鐵含量高于原始含量的50%，但尚未達到理想的除鐵效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，以工業(yè)純鎂和高含鐵量再生鋁合金為原 料制備鎂鋁系合金，利用高密度鐵相與鎂熔體的密度差別來實現(xiàn)自然沉降法除鐵的目的。
[0005] 本發(fā)明是通過以下方法實現(xiàn)的：
[0006] -種制備鎂鋁系合金的方法，其特征包括以下步驟：
[0007] (1)首先，按以下質(zhì)量百分比準備好制備鎂鋁系合金所需原料：工業(yè)純鎂 90. 0-98. 0,高含鐵量再生鋁合金2. 0-10. 0 ;其中，高含鐵量再生鋁合金中的Si元素質(zhì)量百 分比為0. 10-18. 00, Fe元素質(zhì)量百分比為1. 50-10. 00,其它雜質(zhì)元素總量不高于2. 00,其 余為A1 ;
[0008] (2)采用熔劑保護法在熔煉爐中將工業(yè)純鎂熔化至720-750°C，然后將高含鐵量 再生鋁合金加入至工業(yè)純鎂熔體中，并使之溶解，攪拌該熔體以加速其溶解，熔煉時間為 5-20分鐘；
[0009] (3)將步驟（2)制備的合金熔體澆入保溫包內(nèi)，降溫至650-690°C，并保溫10-30 分鐘，使熔體中析出高密度鐵相并充分沉淀至保溫包底部；
[0010] (4)緩慢將體積分數(shù)約占90%的上部熔體澆注成錠，即可制備得到鎂鋁系合金。 [0011] 使用該方法制備的鎂鋁系合金化學成分及質(zhì)量百分比為：A1為2. 00-8. 00, Si為 0. 01-4. 50, Fe不高于0. 005,其它元素不高于0. 30,余量為Mg。
[0012] 上述制備方法將高含鐵量鋁-硅合金以適當?shù)谋壤尤氲郊冩V熔體中，由于鐵 元素在鎂熔體中溶解度極低，可與硅、錳等元素形成密度較大的鐵相（如Al 3Fe、Al8Fe2Si、 Al6(FeMn)、Al12(FeMn)3Si等）。利用高密度鐵相與鎂熔體存在較大的密度差，通過控制熔 體的保溫溫度、保溫時間等工藝參數(shù)，可以在短時間之內(nèi)使新析出的高密度鐵相自然沉降 至坩堝最底層。與在鋁熔體中除鐵相比，在鎂熔體中通過本方法可以將雜質(zhì)鐵元素集中到 熔體底部的3% -7%的區(qū)域，該部分殘余熔體可以作為下一次熔煉的原料循環(huán)使用；而熔 體上部超過93%的部分，其殘留鐵元素質(zhì)量分數(shù)不高于0. 005%。
[0013] 本發(fā)明利用自然沉降法以高含鐵量的再生鋁為原料制備鎂鋁系合金的工藝，具有 方法簡便、原料成本低、生產(chǎn)效率高和環(huán)境友好等優(yōu)點，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0014] 下面給出本發(fā)明的五個最佳實施例。
[0015] 實施例1
[0016] (1)按以下質(zhì)量百分比準備原料：96. 00 %的工業(yè)純鎂、4. 00 %的 Al-〇.5Si_2Fe (質(zhì)量百分數(shù)，下同）合金。
[0017] (2)將工業(yè)純鎂置于電阻爐中升溫至730 °C左右，待完全熔化后，加入 Al-0. 5Si-2Fe合金，攪拌以加速該合金溶解，10分鐘后將熔體澆注入保溫包，并將保溫包 置于650°C電阻爐中保溫10分鐘。
[0018] (3)緩慢將上部分體積分數(shù)約為90%的熔體澆注成錠。
[0019] 按照上述配比和工藝制備的鎂鋁系合金，其化學成分的質(zhì)量百分比為：Mg為 95. 90, A1 為 3. 79, Si 為 0· 01，F(xiàn)e 為 0· 004,其它元素總量為 0· 296。
[0020] 實施例2
[0021] (1)按以下質(zhì)量百分比準備原料：96.00%的工業(yè)純鎂、4.00%的Al-6Si-2Fe合 金。
[0022] (2)將工業(yè)純鎂置于電阻爐中升溫至730°C左右，待完全熔化后，加入Al-6Si_2Fe 合金，攪拌以加速該合金溶解，10分鐘后將熔體澆注入保溫包，并將保溫包置于670°c電阻 爐中保溫10分鐘。
[0023] (3)緩慢將上部分體積分數(shù)約為93%的熔體澆注成錠。
[0024] 按照上述配比和工藝制備的鎂鋁系合金，其化學成分的質(zhì)量百分比為：Mg為 96. 15, A1 為 3. 46, Si 為 0· 13, Fe 為 0· 004,其它元素總量為 0· 256。
[0025] 實施例3
[0026] (1)按照以下質(zhì)量百分比準備原料：96.00%的工業(yè)純鎂、4.00%的41-65丨-5?6合 金。
[0027] (2)將工業(yè)純鎂置于電阻爐中升溫至750°C左右，待完全熔化后，加入Al-6Si_5Fe 合金，攪拌以加速該合金溶解，15分鐘后將熔體澆注入保溫包，并將保溫包置于650°C電阻 爐中保溫20分鐘。
[0028] (3)緩慢將上部分體積分數(shù)約為90%的熔體澆注成錠。
[0029] 按照上述配比和工藝制備的鎂鋁系合金，其化學成分的質(zhì)量百分比為：Mg為 96. 05, A1 為 3. 58, Si 為 0· 12, Fe 為 0· 005,其它元素總量為 0· 245。
[0030] 實施例4
[0031] (1)按照以下質(zhì)量百分比準備好原料：96. 00 %的工業(yè)純鎂、4. 00 %的 Al-14Si-5Fe 合金。
【權利要求】
1. 一種制備鎂鋁系合金的方法，其特征是包含以下步驟： (1) 首先，按以下質(zhì)量百分比準備好制備鎂鋁系合金所需原料：工業(yè)純鎂90. 0-98. 0， 高含鐵量再生鋁合金2. 0-10. 0 ; (2) 采用熔劑保護法在熔煉爐中將工業(yè)純鎂熔化至720-750°C，然后將高含鐵量再生 鋁合金加入至工業(yè)純鎂熔體中，并使之溶解，攪拌該熔體以加速其溶解，熔煉時間為5-20 分鐘； (3) 將步驟（2)制備的合金熔體澆入保溫包內(nèi)，降溫至650-690°C，并保溫10-30分鐘， 使熔體中析出高密度鐵相并充分沉淀至保溫包底部； (4) 緩慢將體積分數(shù)約占90 %的上部熔體澆注成錠，即可制備得到鎂鋁系合金，其化 學成分及質(zhì)量百分比為：A1為2. 00-8. 00, Si為0. 01-4. 50, Fe不高于0. 005,其它雜質(zhì)元 素不高于〇. 30,余量為Mg。
2. 根據(jù)權利要求書1所述的一種制備鎂鋁系合金的方法，其特征是： 步驟（1)中高含鐵量再生錯合金中的Si元素質(zhì)量百分比為0. 10-18. 00, Fe元素質(zhì)量 百分比為1. 50-10. 00,其它雜質(zhì)元素總量不高于2. 00,其余為A1。
【文檔編號】C22C23/02GK104087771SQ201410332252
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權日:2014年7月11日
【發(fā)明者】劉相法, 張耀先, 劉文成 申請人:山東大學, 山東呂美熔體技術有限公司