[发明专利]一种用于生产铝合金的高含量铬添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金的添加剂领域，具体涉及一种铝合金铬添加剂及其制备方法。

背景技术

随着铝加工及铝合金工业不断发展，铝合金的研制被列为重点发展的技术，合金化是铝合金生产工艺流程中重要的一环。合金添加元素在熔融铝中的溶解是合金化的重要过程。元素的溶解与其性质有密切关系，受添加元素固态结构结合力的破坏和原子在铝液中的扩散速度控制。铝合金常用的合金元素有：硅、铁、铜、镁、镍、锌、钒等。一些低熔点或溶解度大的合金元素如镁、铜等可以直接加入铝熔体中，而大部分熔点高的合金元素如铁、镍、锰等，由于与铝的熔点差距太大，无法直接进行添加，需要通过中间合金的方式进行加入。这是因为如将铁、镍、锰等金属熔化，则熔炉温度必需达到1000℃以上，而铝的熔点只有660℃，如果在1000℃以上的温度下，则铝熔体会汽化，且熔炉内未汽化的铝液在如此高温下极易与周围的氧气、氢气、水等发生化学反应，形成难以去除的杂质，生成的铝合金熔体的合金含量与实际所需的合金含量偏差过大，从而导致合金机械性能无法满足要求，造成资源浪费。

为了避免上述不足，人们采用中间合金的方式降低合金元素熔融过程时所需的温度。中间合金的生产工艺是这样的：首先将所炼制的合金中含量最大的、熔点较低的金属熔化。然后将熔点较高的及含量较少的元素加入，溶解而制成合金。熔炼中间合金时，需要添加少量熔剂保护，以免气体进入合金，还可去除部分杂质。熔化后要充分搅拌，使成分均匀后铸锭。有些高质量的中间合金需要在真空中或保护气氛下熔炼和浇铸。评判铝合金的品质好坏的主要标准是合金中是否含有杂质或者杂质含量的多少，理想的铝合金是没有杂质的，因此杂质越少越好，因此对于铝合金所用的中间合金的品质要求极高，就需要在真空中或保护气氛下熔炼烧铸，生产工艺条件要求高，生产成本高，而且效率大大降低。另外，由于中间合金所含的合金元素含量较低，在称料计算时，所用的中间合金量就会较大，为了保证熔融中间合金的温度，每次投放中间合金的量不能过多，加量过多会导致铝熔体温度降低，无法熔解中间合金，所以生产同一型号的铝合金时，用中间合金进行合金化就需要采用多次少量方式进行添加投放在铝熔体中，这样就会导致产生如下问题：1、熔化中间合金所需的时间过长；2、铝熔体长时间与大气中的氧气、氢气、碳、水分等其他物质发生反应生成的杂质量增多，导致铝合金的品质降低；3、熔化时间长会增加能耗，会增加铝熔体的烧损及吸气。

由于中间合金存在的上述不足，已逐渐被淘汰，近年来人们开始采用将金属粉末与助熔剂充分混合压制成型后加入铝熔体中的方式进行金属的合金化。实施时，铝合金熔铸的温度通常为710℃左右，对于低熔点或熔解度大的合金元素直接以单质金属粉末的形式加入铝液中即可熔解，但对于锰、铁、铬等高熔点或熔解度小的合金元素，单质金属粉末便很难熔解于铝液中，如果将铝液熔炉的温度升高到锰、铁、铬金属的温度，则熔炉中的铝液便会气化，因此解决的办法是在铝不会气化的温度下，快速将锰、铁、铬等金属熔解，为了达到此目的，人们已经想到将锰、铁、铬粉碎，并在粉末中添加助熔剂，并制成固定形状，即我们通常所说的锰剂、铁剂、铬剂，当将锰剂、铁剂、铬剂投入到铝液熔炉中，助熔剂在铝液中迅速发生反应，产生的热量在一段时间内能够达到使锰、铁、铬等金属熔解的温度，从而达到熔解。但是，此种方式需要大量的助熔剂才能实现，因此每块添加剂产品中，锰、铁、铬的含量最高只能达到85％左右，如果将添加剂产品中的锰、铁、铬的含量提高到90％以上，则相应助熔剂的量则减少，在将产品加入到铝液中后，添加剂中的锰、铁、铬不能完全熔解；另外，为了避免添加剂产品在运输过程中松散，通常要将添加剂产品压制成密度较高的饼状或球状，密度通常大于5.0g/cm³，以铬添加剂为例，对于密度较高的添加剂产品，有如下的问题：1、熔解比较缓慢，熔解时间通常为20min以上，熔解时间长；2、加入铝熔体的添加剂容易沉底，一旦沉底，一方面会导致铬粉熔解速度减慢，另一方面会导致铬粉溶解后分散不均匀；3、较密实的添加剂产品在熔解过程中表面会形成致密的保护膜，从而导致内部无法继续熔解，这样就会使回收率较低，最高仅能达到90％左右。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种熔解时间短、铬回收率高的用于生产铝合金的高含量铬添加剂。