铬添加剂、铝合金及相关制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铬添加剂、铝合金及相关制备方法。其中，铬添加剂的制备方法包括：使用过量的铝原料作为还原剂，利用铝热反应还原铬的氧化物，在得到金属铬的同时，金属铬与过量的铝原料形成铬铝合金，该铬铝合金即为铬添加剂。解决了现有技术中铬添加剂实收率低、杂质多的问题，提高了铬添加剂使用便捷性，适用于铝合金生产用添加剂领域。铝合金生产用添加剂领域。铝合金生产用添加剂领域。

【技术实现步骤摘要】
铬添加剂、铝合金及相关制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金生产用添加剂领域，具体而言，涉及一种铬添加剂、铝合金及相关制备方法。

技术介绍

[0002]铬是一种铝合金中主要的添加元素，现有技术中的铬元素常用的添加方式有熔剂型和铝型两种，其中铝型铬添加剂在添加过程中能够达到无烟的环保要求，这是铬剂目前发展的趋势。衡量铝型铬添加剂性能的主要指标有∶熔化温度、熔化速度、铬元素收率、杂质指标。而金属铬粉、铝粉的质量，及混合物料均匀性是决定铬添加剂性能的关键因素，随着铝型铬添加剂大力推广应用，金属铬粉、铝粉的质量、物料均匀性就显得更加重要，要求金属铬粉、铝粉分布和含量更加均匀、杂质含量更低。所以取得含量均匀、纯净的金属铬粉和铝粉成为制取铝型铬添加剂的关键点。
[0003]现有铝型铬剂目前的生产过程是：首先选取纯度为95～99％的铬粉(质量分数占比60～80％)，然后加上铝粉(质量分数39.5～19.5％)，发热剂和成型脱模剂(质量分数0.5％)。搅拌混匀后再通过压制设备冷压成型，最后直接定量向熔炉内740℃以上铝液中投加即可，由于该添加剂的密度大于铝液的密度，在沉降过程中吸热解体、扩散开的金属铬铝小颗粒熔化在铝液中，完成合金化。
[0004]现有的工艺存在以下缺点∶1)铬粉与铝粉粒度、密度不同，造成混料不均，含量控制难度大，易造成铬添加剂实收率低。2)金属铬粉中的氧化铬、碳化铬等杂质多，造成铬添加剂的收率降低。主要是金属铬的制取有铝还原和碳还原两种还原方式，这两种还原方式受制于反应环境和配料，都存在铬还原不充分的问题，易造成铬添加剂中铬的氧化物和碳化物超标。而铬的氧化物、碳化物在铝合金熔炼时变成浮渣，降低铝合金中铬的收率。3)金属铬中混有杂质六价铬，现有技术难以对金属铬进行有效地净化除杂。此外，铝合金广泛用于食品、药品包装等方面，因此需要对铝合金里的有害元素(如六价铬)控制严格。原料铬中混有的六价铬等杂质易对产出的铝合金品质产生影响。4)铝粉和铬粉等原材料需要单独购买，单独存放。且金属粉末易氧化、空气中达到一定的浓度，遇明火极易发生爆炸，人工管理费用高，料设备需单独购买，生产成本高。5)金属铬粉与铝粉在混合过程中产生大量的粉尘，粉尘弥散在空气中易使工人患有尘肺病，且对环境产生大量污染。为解决粉尘问题，需购置除尘设备，增加生产成本。6)在制备铬添加剂的过程中，需要添加60目筛下的原材料铬粉，因此对于购买的铬粉仍需进行进一步粉碎，常用的粉碎方法为球磨法，而球磨工具均为铁制品，在研磨时铬粉里面必然会增加铁杂质，进一步增加铬添加剂中的杂质。
[0005]因此，急需对现有的铬添加剂的生产方案进行改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种铬添加剂、铝合金及相关制备方法，以解决现有技术中铬添加剂杂质多的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种铬添加剂的制备方法，该制备方法包括：使用过量的铝原料作为还原剂，利用铝热反应还原铬的氧化物，在得到金属铬的同时，金属铬与过量的铝原料形成铬铝合金，铬铝合金即为铬添加剂。
[0008]进一步地，制备方法包括：发热剂提供热量的条件下，使用过量的铝原料作为还原剂，利用铝热反应还原铬的氧化物；优选地，发热剂通过与铝原料反应放热来提供热量；优选地，发热剂选自BaO2、NaClO3、KClO3、NaNO3、铬酸酐、碱金属铬酸盐和碱金属重铬酸盐中的任意一种或多种。
[0009]进一步地，制备方法包括：a)混合铬的氧化物、铝原料和发热剂形成反应底料；b)混合铝原料和发热剂形成点火剂；c)点燃点火剂，提供热量引燃反应底料进行铝热反应还原铬的氧化物，得到铬铝合金；优选地，在进行铝热反应的过程中，在反应底料熔融后，通过向反应底料补加铝原料使铝原料过量；优选地，采用引燃剂点燃点火剂；优选地，引燃剂为镁条或镁屑。
[0010]进一步地，c)包括：将引燃剂点燃，使发热剂分解释放氧气，进而使引燃剂在氧气中燃烧，并点燃点火剂，使铝原料和发热剂发生铝热反应释放出热量，供铝原料还原铬的氧化物，获得铬铝合金；优选地，还原铬的氧化物之后及得到铬铝合金之前，制备方法还包括：使铬的氧化物的还原产物降温至室温，得到铬铝金属锭，破碎该铝铬金属锭；优选地，在破碎铝铬金属锭前，清除铝铬金属锭表面的杂质；优选地，清除铝铬金属锭表面的杂质的方法包括喷砂清除；优选地，铝铬金属锭表面的杂质包括表面夹渣和氧化膜；优选地，破碎后获得的铬铝合金的粒度小于等于5mm。
[0011]进一步地，利用流槽向反应底料中补加铝原料；优选地，将反应底料置于反应炉中进行铝热反应；优选地，反应炉内部设置有镁砖；优选地，反应炉为圆锥形炉筒；优选地，在将反应底料加入反应炉之前，将镁砂在反应炉炉底压制成半圆形底窝，在底窝上布置一层铬渣并压实。
[0012]进一步地，铬的氧化物包括三氧化二铬；优选地，三氧化二铬的质量含量为：Cr2O3≥99％、SiO2≤0.03％、S≤0.01％、C≤0.01％、As＜0.005～0.0058％；优选地，三氧化二铬的粒度为1～3mm；优选地，铝原料包括双零级铝锭；优选地，双零级铝锭的质量含量为：Al≥98.5％、Si＜0.2％、Fe＜0.25％、Cu＜0.1％、Pb＜0.0005％、As＜0.005％；优选地，双零级铝锭的粒度为：0.1～1.0mm＞90％，(0～0.1)mm+(1～3)mm＜10％。
[0013]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了一种铬添加剂，铬添加剂为根据上述制备方法制备的铬添加剂。
[0014]进一步地，铬添加剂中各组分的质量含量为：铬添加剂中各组分的质量含量为：铬73％～83％、铝16％～26％、氧≤0.1％、碳≤0.1％、氮≤0.05％、铁≤0.3％、硅≤0.3％；优选地，铬添加剂中各组分的质量含量为：铬78％～83％、铝16％～21％、氧≤0.1％、碳≤0.1％、氮≤0.05％、铁≤0.3％、硅≤0.3％；或铬添加剂中各组分的质量含量为：铬73％～78％、铝21％～26％、氧≤0.1％、碳≤0.1％、氮≤0.05％、铁≤0.3％、硅≤0.3％；优选地，铬添加剂的粒径为0～5mm；优选地，铝粘结于或包裹于铬的周围。
[0015]为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，提供了一种铝合金，该铝合金采用上述铬添加剂制备而成。
[0016]进一步地，在制备铝合金的过程中，铬添加剂在温度740℃～780℃的铝液中，15分
钟内熔解完全，制备铝合金的过程包括：加热融化铝原料至熔融状态；向熔融的铝原料中加入铬添加剂，形成合金铝水；将合金铝水浇入模具中，冷却至室温，获得铝合金；优选地，制备铝合金的过程中，铬的实收率大于等于95％。
[0017]应用本专利技术的技术方案，根据铝热反应的原理，采用过量的铝作为还原剂还原铬的氧化物，使得在得到铬金属的同时，过量的铝与铬金属反应形成铬铝合金，从而制备得到铬添加剂。由于反应原料及还原产物全部转化为终产物铬铝合金的成分，因而该方法制备的铬添加剂杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铬添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：使用过量的铝原料作为还原剂，利用铝热反应还原铬的氧化物，在得到金属铬的同时，所述金属铬与过量的所述铝原料形成铬铝合金，所述铬铝合金即为所述铬添加剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：发热剂提供热量的条件下，使用过量的铝原料作为还原剂，利用铝热反应还原铬的氧化物；优选地，所述发热剂通过与所述铝原料反应放热来提供热量；优选地，所述发热剂选自BaO2、NaClO3、KClO3、NaNO3、铬酸酐、碱金属铬酸盐和碱金属重铬酸盐中的任意一种或多种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：a)混合所述铬的氧化物、所述铝原料和所述发热剂形成反应底料；b)混合所述铝原料和所述发热剂形成点火剂；c)点燃所述点火剂，提供热量引燃所述反应底料进行所述铝热反应还原所述铬的氧化物，得到所述铬铝合金；优选地，在进行所述铝热反应的过程中，在所述反应底料熔融后，通过向所述反应底料补加所述铝原料使所述铝原料过量；优选地，采用引燃剂点燃所述点火剂；优选地，所述引燃剂为镁条或镁屑。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述c)包括：将所述引燃剂点燃，使所述发热剂分解释放氧气，进而使所述引燃剂在氧气中燃烧，并点燃所述点火剂，使所述铝原料和所述发热剂发生铝热反应释放出热量，供所述铝原料还原所述铬的氧化物，获得所述铬铝合金；优选地，还原所述铬的氧化物之后及得到所述铬铝合金之前，所述制备方法还包括：使所述铬的氧化物的还原产物降温至室温，得到铬铝金属锭，破碎所示铝铬金属锭；优选地，在破碎所述铝铬金属锭前，清除所述铝铬金属锭表面的杂质；优选地，清除所述铝铬金属锭表面的杂质的方法包括喷砂清除；优选地，所述铝铬金属锭表面的杂质包括表面夹渣和氧化膜；优选地，破碎后获得的所述铬铝合金的粒度小于等于5mm。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，利用流槽向所述反应底料中补加所述铝原料；优选地，将所述反应底料置于反应炉中进行所述铝热反应；优选地，所述反应炉内部设置有镁砖；优选地，所述反应炉为圆锥形炉筒；优选地，在将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春阳，张忠凯，张忠华，张春宇，高业龙，康昕伟，李洲，陈睿，张传佳，王楠，高占亮，王麒宇，王磊，袁辉，苑武林，王计贞，徐建明，
申请(专利权)人：哈尔滨东盛金材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：