再生Al-Cu-Si系铝合金除铁方法技术

本发明专利技术公开了一种再生Al‑Cu‑Si系铝合金除铁方法，本发明专利技术在除铁过程中，加入的锶进行变质处理，使针状β‑铁相产生断裂、分解，并细化初晶硅，使组织分布更加均匀。铬使β‑Al5FeSi转变为α‑Al3(Fe,Cr)4Si4Cu块状铁相，沉降到坩埚底部。K2TiF6受热分解产生Ti

Al Cu Si regeneration Aluminum Alloy iron removal method

The invention discloses a method for regenerating Al Cu Si Aluminum Alloy iron removal method, the invention in iron removal process, adding strontium modification, the needle like iron phase beta produce fracture, decomposition and refinement of primary silicon, make the organization more uniform distribution. The conversion of Al5FeSi to chrome beta alpha Al3 (Fe, Cr) 4Si4Cu bulk iron phase to the settlement at the bottom of the crucible. Thermal decomposition of K2TiF6 to produce Ti

【技术实现步骤摘要】
再生Al-Cu-Si系铝合金除铁方法
本专利技术属于铝合金除铁
，尤其是涉及一种再生Al-Cu-Si系铝合金除铁方法。
技术介绍
铝及铝合金作为有色金属，以优良的力学性能、抗腐蚀性能和导电导热性而应用十分广泛。在铝中加入不同的元素而组成的铝合金，与原铝相比，各种性能发生了改变，可以满足不同的需求。我国是铝生产和消耗大国，但我国铝资源并不丰富，鉴于我国铝资源短缺和用铝需求量增加的矛盾，废铝再利用被提上了日程，同时符合可持续发展需求。再生铝是指没有使用价值或者不满足使用要求的废铝。再生铝与原铝生产相比，所需能耗少，废物排放低，同时节约生产工序。因此，再生铝的发展受到了世界各国的重视，但是，在废铝回收过程中有一个严重的问题，废铝中存在着大量的杂质元素，杂质元素和夹杂物含量高，大大限制了再生铝合金的发展应用。在所有杂质元素中，尤其以铁杂质要求最为严格，高品质铝合金中铁杂质严重影响其综合力学性能和抗腐蚀性能，所以，要发展高性能铝合金，必须解决和消除铁元素的影响。在众多杂质元素中，以铁元素的危害最大。Fe在铝合金中固溶度很低，当Fe含量超过0.4％时，很容易与铝合金中其他元素形成粗大的针片状Fe相，组成接近FeSiAl5(即β-Fe相)化合物。它严重割裂了基体，产生应力集中并萌发裂纹，在变形加工过程中，基体与脆性析出相交界面上容易产生孔隙。当Fe含量超过0.7％时，粗大的β-Fe相将大量存在。Fe相除了对材料性能影响之外，还会在凝固期间阻碍金属液的流动，从而增加铸锭的缩孔和疏松等缺陷。针状Fe相硬度较高，机加工过程中磨损刀具，使零件精度得不到保证。为了减少针状Fe相的危害，目前研究方法主要包括两类：第一类是采用变质处理，添加化学元素或者采用特殊的工艺来改变Fe相形貌，使粗大的针状β-Fe相转变为危害性较小的α-Fe相；另一种是采用物理方法，利用富铁相与熔体之间不同的物理化学性质，进而达到除铁的目的，包括重力沉降法、离心分离法、电磁分离、电渣精炼和过滤等。离心分离增加了生产工序，操作繁杂，不适于工业生产。电磁分离对Fe相的形貌要求较高，当电磁力渗透深度不足时，会导致不规则的Fe相运动无规律，容易产生紊流，从而降低除铁率。电渣精炼目前研究也相对较少，并且停留在纯铝的研究中，对硅、镁等元素同时存在没有具体研究。Al-Cu-Si系铝合金是一种以铝、铜、硅为主成分的锻造和铸造合金。一般含铜量为4％左右，含硅量为6.5～7.5％。同时加入少量锌、锰、钛以细化晶粒，提高强度。以ZL107铝合金为例，化学成分为：铜含量约4％，硅含量约7％，锰含量低于0.3％，镁含量小于0.1％，铁含量低于0.6％，余量为铝。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种再生Al-Cu-Si系铝合金的除铁方法，克服了目前除铁方法单一的问题，并对不同牌号的废铝所含元素的差异，进行了针对性的除杂，以及克服除铁过程不易控制反应和不适用于工业生产的问题等。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：一种再生Al-Cu-Si系铝合金除铁方法，包括如下步骤：(1-1)称取质量为W的铝液，称取0.2％W～0.3％W的精炼剂，将精炼剂压铸成精炼剂块，将精炼剂块放到烘箱中，使烘箱温度升至200℃～300℃并保温50～80分钟；(1-2)分别称取0.25％W～0.35％W和0.15％W～0.2％W的铝-锶中间合金变质剂，将铝-锶中间合金变质剂放到烘箱中，使烘箱温度升至250℃～350℃并保温30～60分钟；(1-3)称取2％W～2.5％W的除铁剂，将除铁剂放到烘箱中，使烘箱温度升至200℃～300℃并保温50～70分钟；(1-4)将铝液加热到700℃～730℃，用钟罩将精炼剂压入铝液中并保温15～25分钟后扒渣；(1-5)使铝液温度处于710℃～730℃，向铝液中加入变质剂并保温20～30分钟；(1-6)使铝液温度处于690℃～720℃，向铝液中加入除铁剂并保温40～60分钟；(1-7)滤去铝液底部沉淀，使铝液温度处于700℃～720℃，向铝液中加入变质剂并保温15～20分钟，最后空冷。本专利技术操作简单、成本低廉、易于控制，结合除铁前后两次变质作用，能够细化再生铝合金中的针状铁相并将其捕获，沉降到坩埚底部，使废铝中铁含量明显降低，在通过除铁后的进一步变质，使残余针状铁相转化为危害小的块状铁相，提高了铝合金的抗拉强度和延伸率，增强了铝合金的耐腐蚀性和铸造性能。可采用X射线荧光光谱仪进行化学成分检测分析。本专利技术的方法实用，简单易操作，产生的有害气体少，能有效去除Al-Si系铝合金中的杂质铁元素。本专利技术的精炼剂中KNO3与碳粉反应生成N2与CO2，且不溶于铝液，气泡在上浮的过程中带出铝液中的氧化夹杂物和H2，起到除气除渣作用。C2Cl6分解产生C2Cl4和Cl2，C2Cl4高温挥发,起辅助精炼的目的。Na2SiF6能够吸附溶解氧化铝，分解产生的NaF同时具有变质作用。KCl起缓冲作用，防止反应过快。同时KNO3与KCl分解产生的K+对生成FeTi(Fe2Ti)化合物的形貌有促进球化的作用，使FeTi(Fe2Ti)化合物更容易沉淀到熔体底部。在除铁过程中，加入的锶进行变质处理，使针状β-铁相产生断裂、分解，并细化初晶硅，使组织分布更加均匀。铬使β-Al5FeSi转变为α-Al3(Fe,Cr)4Si4Cu块状铁相，沉降到坩埚底部。K2TiF6受热分解产生Ti2+，与杂质Fe结合产生FeTi(Fe2Ti)化合物，具有高熔点、高密度，这些富铁相在重力作用下沉降到坩埚底部，从而达到进一步除铁。通过陶瓷泡沫过滤网滤去铝液下部沉淀，加入铝-锶中间合金变质剂进行二次变质。在通过除铁后的进一步变质，使残余针状铁相转化为危害小的块状铁相。作为优选，所述精炼剂由KNO3、C2Cl6、Na2SiF6、KCl和石墨粉组成，精炼剂中的KNO3、C2Cl6、Na2SiF6、KCl和石墨粉的质量份数比为(7.5-8.75)：(1-2)：(5.75-7)：(5-6.5)：(2-2.75)。作为优选，所述除铁剂由铝-铬中间合金和K2TiF6组成，除铁剂中的铝-铬中间合金和K2TiF6的质量份数比为(1-1.34)：(1.26-1.78)。作为优选，所述铝-锶中间合金变质剂中锶的含量为8％-11％。作为优选，采用陶瓷泡沫过滤网滤去铝液底部沉淀。作为优选，所述铝-铬中间合金中铬的含量为9％-11％。因此，本专利技术具有如下有益效果：操作简单、成本低廉、易于控制，结合除铁剂与连续两次变质剂剂，能够细化再生铝合金中的针状铁相并将其捕获，沉降到坩埚底部，使废铝中铁含量明显降低，通过二次变质，使残余针状铁相转化为危害小的块状铁相。提高了铝合金的抗拉强度和延伸率，增强了铝合金的耐腐蚀性和铸造性能。附图说明图1是本专利技术的实施例1的一种实验前后金相显微对照图；图2是本专利技术的实施例2的一种实验前后金相显微对照图；图3是本专利技术的实施例3的一种实验前后金相显微对照图；图4是本专利技术的实施例4的一种实验前后金相显微对照图；图5是本专利技术的实施例5的一种实验前后金相显微对照图；图6是本专利技术的实施例1的一种流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。实施例1：如图6所示，一种再生Al-Cu-Si系铝合金除铁方法，包括如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再生Al‑Cu‑Si系铝合金除铁方法，其特征是，包括如下步骤：(1‑1)称取质量为W的铝液，称取0.2％W～0.3％W的精炼剂，将精炼剂压铸成精炼剂块，将精炼剂块放到烘箱中，使烘箱温度升至200℃～300℃并保温50～80分钟；(1‑2)分别称取0.25％W～0.35％W和0.15％W～0.2％W的铝‑锶中间合金变质剂，将铝‑锶中间合金变质剂放到烘箱中，使烘箱温度升至250℃～350℃并保温30～60分钟；(1‑3)称取2％W～2.5％W的除铁剂，将除铁剂放到烘箱中，使烘箱温度升至200℃～300℃并保温50～70分钟；(1‑4)将铝液加热到700℃～730℃，用钟罩将精炼剂压入铝液中并保温15～25分钟后扒渣；(1‑5)使铝液温度处于710℃～730℃，向铝液中加入变质剂并保温20～30分钟；(1‑6)使铝液温度处于690℃～720℃，向铝液中加入除铁剂并保温40～60分钟；(1‑7)滤去铝液底部沉淀，使铝液温度处于700℃～720℃，向铝液中加入变质剂并保温15～20分钟，最后空冷。

【技术特征摘要】
1.一种再生Al-Cu-Si系铝合金除铁方法，其特征是，包括如下步骤：(1-1)称取质量为W的铝液，称取0.2％W～0.3％W的精炼剂，将精炼剂压铸成精炼剂块，将精炼剂块放到烘箱中，使烘箱温度升至200℃～300℃并保温50～80分钟；(1-2)分别称取0.25％W～0.35％W和0.15％W～0.2％W的铝-锶中间合金变质剂，将铝-锶中间合金变质剂放到烘箱中，使烘箱温度升至250℃～350℃并保温30～60分钟；(1-3)称取2％W～2.5％W的除铁剂，将除铁剂放到烘箱中，使烘箱温度升至200℃～300℃并保温50～70分钟；(1-4)将铝液加热到700℃～730℃，用钟罩将精炼剂压入铝液中并保温15～25分钟后扒渣；(1-5)使铝液温度处于710℃～730℃，向铝液中加入变质剂并保温20～30分钟；(1-6)使铝液温度处于690℃～720℃，向铝液中加入除铁剂并保温40～60分钟；(1-7)滤去铝液底部沉淀，使铝液温度处于700℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞士鹏，张林，周成双，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33