專利名稱：用于去除鋁合金中硅元素的渣料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的去除雜質(zhì)的渣料，具體是一種用于去除 鋁合金中硅元素的渣料。
背景技術(shù)：
由于鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性和成型性好、成本低等一系列優(yōu) 點(diǎn)，因此廣泛用于交通運(yùn)輸、電子、橋梁、裝飾等行業(yè)，用途用量居有色金屬材 料之冠。而隨著鋁合金應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，對(duì)其純凈度的要求越來(lái)越高。硅在大多 數(shù)變形鋁合金中是主要的雜質(zhì)元素，主要由配制變形鋁合金的原材料(原鋁等) 引入，另外，在鋁合金熔煉過(guò)程中與耐火材料的接觸也會(huì)造成硅的污染。而這些 引入到變形鋁合金體系中的硅元素常與雜質(zhì)鐵元素及其他合金元素生成 AlFeMnSi、 Mg2Si以及(Fe2Cr) ,S丄A1'2等一些硬脆相。這些與a -Al有著不同的彈 性模量、膨脹系數(shù)的硬脆相，在受力情形下經(jīng)常發(fā)生脆斷，成為材料裂紋源，顯 著降低加工制品的塑性、變形能力、疲勞壽命和斷裂韌性。目前，工業(yè)上主要通 過(guò)偏析法或三層液法來(lái)生產(chǎn)純度較高的精鋁和高純鋁，該方法雖然能去除原鋁中 的硅，但同時(shí)也會(huì)去除其他大部分微量元素，并且生產(chǎn)效率低，成本高。
對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)
閂本學(xué)者Nagao, M等發(fā)表了 《Re圖val of impurity silicon from molten aluminum alloy with compound method》 (Journal of Japan Institute of Light Metals (Japan). Vol. 46， no. U， pp. 588 591. Nov. 1996)，文中估女了如 下闡述通過(guò)在硅濃度分別為5%和10%的鋁熔體中加入3%的Ca元素能形成Ca2Si 和CaSi2AL化合物，過(guò)濾去除含硅化合物可達(dá)到凈化目的，去除效率大概可達(dá)到 50%左右。但是該方法只適用于原始硅濃度很高的鋁熔體，對(duì)于原始硅濃度低于 lwt。/。的鋁熔體，添加Ca元素很難形成含硅的化合物；
中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)文件CN101086042A (公開(kāi)FI: 2007.12.12)公開(kāi)了 一種鋁合金中雜質(zhì)元素硅的去除方法，該方法具體為通過(guò)在鋁合金熔體中加入含鈦物質(zhì)，反應(yīng)生成Ti (AlhSi丄或鈦硅化合物捕獲固溶鋁合金熔體中的硅元素， 然后通過(guò)凈化工藝去除富硅化合物，達(dá)到去除雜質(zhì)元素硅的目的。該方法可有效 去除鋁熔體中雜質(zhì)硅元素，但由于Ti元素在鋁熔體中存在一定溶解度，因此會(huì) 在凈化處理后熔體中引入Ti元素，較小范圍內(nèi)改變合金成分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于去除鋁合金中硅元素 的渣料。利用本發(fā)明的渣料進(jìn)行電渣精煉，可有效去除鋁合金中低濃度的雜質(zhì)元 素硅，且不會(huì)造成合金元素含量的變化或帶來(lái)其他有害雜質(zhì)。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，
本發(fā)明的渣料為下列組合物中的一種-
5 30%MgF2+30 40%KCl+30 60%MgCl2，
5 30%MgF2+30 40%KCl+30 60%NaCl ，
100%Na3AlF6，
10 30%Na3Al F6+3 0 40%KC 1+30 60%NaC 1 ， 10 30%Na3AlF6+30 40%KCl+30 60%MgCl2， 5 30%CaF2+30 40%KCl+30 60%CaCl2， 和5 30%CaF2+30 40%KCl+30 60%NaCl; 所述組合物中的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。
本發(fā)明將鋁合金澆注成自耗電極棒，所述渣料的重量為自耗電極棒重量的 5 15%。將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入所述渣料中的一種，進(jìn)行電渣重熔； 熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金。
利用本發(fā)明的方法，在鋁合金(自耗電極)熔化后，鋁熔體中的雜質(zhì)硅元素 與電渣液中的熔劑發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)生成SiF4氣體溢出，從而達(dá)到凈化鋁合金中 雜質(zhì)硅元素的目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果本發(fā)明通過(guò)采用合適的渣系 對(duì)Si含量低于lw"/。鋁合金進(jìn)行電渣重熔，可使鋁合金中的硅含量降低30% 50%， 實(shí)現(xiàn)鋁熔體中硅元素的有效去除，所用電渣來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，整個(gè)凈化過(guò)程 操作工藝簡(jiǎn)便，不會(huì)帶來(lái)其他有害雜質(zhì)元素，也不會(huì)造成合金元素含量的變化。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。除非特別說(shuō)明，以下實(shí)施例中的百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。
實(shí)施例1
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為。70mm，重量12千克；引 弧劑為碳電極15g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm;將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加 入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為40V，電流為300 400A;重熔自耗電極時(shí)，向 結(jié)晶器中通入氬氣，電流控制在300A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁 合金，所選用的電渣渣料為Na3AlF6，加入量為自耗電極重量的15%，為1. 8千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 33%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 17%。
實(shí)施例2
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為062mrn，重量ll千克；引 弧劑為碳電極12g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為lOOmra;將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加 入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為40V，電流為500 550A;重熔自耗電極時(shí)，向 結(jié)晶器中通入氬氣，電流控制在1000A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁 合金，所選用的電渣渣料為30%MgF2+30%KCl+40%MgCl2，加入量為自耗電極重量 的5%，為0.55千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 20%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 12%。
實(shí)施例3
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為0 60rnrn，重量10千克；引 弧劑為碳電極12g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為lOOmm;將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加 入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為45V，電流為500 600A;重熔自耗電極時(shí)，向 結(jié)晶器中通入氬氣，電流控制在600A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁 合金，所選用的電渣渣料為30%MgF2+40%KCl+30%MgCl2，加入量為自耗電極重量 的5%，為0.5千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 22。/。的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 11%。
實(shí)施例4
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為①60mm，重量10千克；引弧劑為碳電極10g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm;將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加 入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為45V，電流為500 600A;熔煉完成后，切斷電 源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為5%MgF2+35%KCl+60%MgCl2，加入量 為自耗電極重量的8%,為0.8千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 17%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 10%。
實(shí)施例5
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為040rnrn，重量8千克；引 弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為l: 1，共10g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm; 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為65V，電流為700 800A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為 30%MgF2+40%KCl+30%NaCl，加入量為自耗電極重量的10%，為0. 8千克。
本實(shí)例中，含硅量o. 28%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 16°/。。
實(shí)施例6
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為。45mm，重量9千克；引 弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為1: 1，共9g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100腿； 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為60V，電流為600 750A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為 10%MgF2+30%KCl+60%NaCl，加入量為自耗電極重量的9%，為0. 81千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 25%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 13%。
實(shí)施例7
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為O50mm，重量ll千克；引 弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為l: 1，共12g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為IOO腿； 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為60V，電流為700 800A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為 5%MgF2+40%KCl+55%NaCl，加入量為自耗電極重量的10%，為1. 1千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 17%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 09%。
實(shí)施例8
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為065ram，重量20千克；引弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為1: 1.5，共20g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm; 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為40V，電流為950 1000A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為 10%Na3AlF6+30%KCl+60%NaCl，加入量為自耗電極重量的10%，為2千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 15%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 08%。
實(shí)施例9
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為060rnrn，重量12千克；引 弧劑為CaR與TiOs的混合物，配比為1: 1. 5，共llg;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm; 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為45V，電流為600 700A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為 25%Na3AlF6+30%KCl+45%NaCl，加入量為自耗電極重量的10%，為1.2千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 26%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 13%。
實(shí)施例10
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為060nun，重量16千克；引 弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為1: 1. 5，共12g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm; 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為40V，電流為800 900A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，選用的電渣渣料為 30%Na3AlF6+40%KCl+30%NaCl，加入量為自耗電極重量的10%，為1.6千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 13%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 07%。
實(shí)施例11
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為0 70rnrn，重量15千克；引 弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為l: 2，共18g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm; 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為50V，電流為500 600A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為30%Na3AlF6+ 40%KCl+30%MgCl2，加入量為自耗電極重量的8%，為1.2千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 80%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 52%。
實(shí)施例12
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為070rnrn，重量20千克；引弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為l: 2，共12g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為IOO腦； 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為60V，電流為700 800A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為10%Na3AlF6+ 30%KCl+60%MgCl2，加入量為自耗電極重量的8%，為1.6千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 51%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 34%。
實(shí)施例13
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為。60mm，重量12千克； 弓l弧劑為C必與Ti02的混合物，配比為1: 2，共10g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為 lOOmra;將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為65V， 電流為500 600A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣 渣料為20%Na3AlF6+40%KCl+40%MgCl2，加入量為自耗電極重量的8%，為0. 96千 克。
本實(shí)例中，含硅量0. 1W的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 05%。 實(shí)施例14
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為070rnrn，重量13千克；引 弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為l: 2，共15g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100,; 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為45V，電流為400 500A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為 30%CaF2+40%KCl+30%CaCl2，加入量為自耗電極重量的10%，為1.3千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 52%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 31%。
實(shí)施例15
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為①50mm，重量15千克；引 弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為l: 2，共12g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為IOO腿； 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為45V，電流為500 600A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為 5%CaF2+35%KCl+60%CaCl2，加入量為自耗電極重量的10%，為1.5千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 34%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 18%。
實(shí)施例16
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為055mrn，重量16千克；引弧劑為CaF2與Ti02的混合物，配比為l: 2，共15g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為IOO腿； 將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為60V，電流為700 800A;熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為 20%CaF2+30%KCl+50%CaCl2，加入量為自耗電極重量的8%，為1. 3千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 22%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 12%。
實(shí)施例17
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為^64min，重量12千克；引 弧劑為碳電極,共13g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm;將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)， 加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為50V，電流為500 600A;熔煉完成后，切斷 電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為30%CaF2+40%KCl+30%NaCl，加入 量為自耗電極重量的8%，為0.96千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 24%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 13%。
實(shí)施例18
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為060ram，重量15千克；引 弧劑為碳電極，共10g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為lOOmm;將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)， 加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為60V，電流為600 700A;熔煉完成后，切斷 電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為5%CaF2+35%KCl+60%NaCl，加入 量為自耗電極重量的10%，為1.5千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 14%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 09%。
實(shí)施例19
將鋁合金澆注成自耗電極棒，鋁合金電極尺寸為050rnrn，重量12千克；引 弧劑為碳電極，共14g;結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸為100mm;將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)， 加入渣料，進(jìn)行電渣重熔，電壓為50V，電流為600 700A;熔煉完成后，切斷 電源，冷卻，得到鋁合金，所選用的電渣渣料為20%CaF2+30%KCl+50%NaCl，加入 量為自耗電極重量的9%，為1.1千克。
本實(shí)例中，含硅量0. 23%的鋁合金精煉后含硅量降低到0. 13%。
權(quán)利要求
1、一種用于去除鋁合金中硅元素的渣料，其特征在于，所述渣料為下列組合物中的一種5～30％MgF2+30～40％KCl+30～60％MgCl2，5～30％MgF2+30～40％KCl+30～60％NaCl，100％Na3AlF6，10～30％Na3AlF6+30～40％KCl+30～60％NaCl，10～30％Na3AlF6+30～40％KCl+30～60％MgCl2，5～30％CaF2+30～40％KCl+30～60％CaCl2，和5～30％CaF2+30～40％KCl+30～60％NaCl；所述組合物中的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。
全文摘要
一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的用于去除鋁合金中硅元素的渣料，所述渣料為下列組合物中的一種，所述組合物中的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)5～30％MgF₂+30～40％KCl+30～60％MgCl₂，5～30％MgF₂+30～40％KCl+30～60％NaCl，100％Na₃AlF₆，10～30％Na₃AlF₆+30～40％KCl+30～60％NaCl，10～30％Na₃AlF₆+30～40％KCl+30～60％MgCl₂，5～30％CaF₂+30～40％KCl+30～60％CaCl₂，和5～30％CaF₂+30～40％KCl+30～60％NaCl。利用本發(fā)明的渣料可有效去除鋁合金中低濃度的雜質(zhì)元素硅，且不會(huì)引進(jìn)新的雜質(zhì)。
文檔編號(hào)C22C1/00GK101613812SQ20091005521
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者孫寶德, 俊 王, 達(dá) 疏, 祝國(guó)梁, 沖 陳 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)