环保型铝合金元素添加剂的研究与应用探究

2016-11-26高家乐洪雨辽宁忠旺集团有限公司辽宁辽阳111000

中国房地产业 2016年18期

关键词：金属粉末环保型吸收率

文/高家乐、洪雨辽宁忠旺集团有限公司辽宁辽阳 111000

环保型铝合金元素添加剂的研究与应用探究

文/高家乐、洪雨辽宁忠旺集团有限公司辽宁辽阳 111000

本文在分析对比了两代产品优缺点的基础上,经过大量的试验研究,研制出了新一代环保型铝合金元素添加剂。

铝合金；环保；添加剂

一、合金元素传统添加方法

早期的合金元素添加工艺是在铝合金生产前预先配制好所需的铝基中间合金,如铝硅中间合金(含硅量19%～21%)、铝铁中间合金(含铁量18%～22%)、铝锰中间合金(含锰量9%～11%)等,这种方法具有操作简便、加入量准确、合金成分便于控制等优点,但是中间合金生产时的能耗很高,特别是在铝合金配制过程中增加了合金元素的损耗,浪费极大[2]。因此,西方发达国家在20世纪70年代就淘汰了这种落后的元素添加工艺,发展了以金属添加剂——铁剂、锰剂、硅剂、铬剂、铜剂、钛剂方式直接加入的新技术,这种技术直到20世纪90年代初才在我国开始应用。金属添加剂是用75%的纯金属粉末和25%的助熔剂(由氯盐、硝酸盐、氟盐和碳酸盐组成)充分混合压制而成[3],它虽然解决了以铝基中间合金方式添加的缺点,但难以解决其自身溶解温度高、吸收率低、吸收率不稳定和助熔剂产生的环保问题,使该技术的推广和应用受到了限制。

二、环保型铝合金元素添加剂的研究内容及生产方法

1.研究内容

1.1 环保型铝合金元素添加剂的合金化原理

当装有添加剂的铝质罐体投入铝熔体后,如果其比重大于铝液,铝罐会逐渐向炉底移动,铝质罐体一旦熔化,金属元素添加剂中的铝粉燃烧,为金属粉末的扩散提供动能,这时经过活化处理且具有非常大比表面积的纯金属粉末在铝熔体中迅速溶解扩散。金属细粉粒表面开始与铝熔体接触时,该合金元素在铝熔体各处有浓度差,促使元素在铝熔体中的浓度有趋于平衡的倾向。经过一定时间后,熔体中的合金元素浓度达到平衡状态。这就是添加剂的合金化原理。

1.2 金属粉末的纯度、粒度、生产方法对合金元素吸收率的影响

试验表明,金属粉末纯度过低、粒度过大或过小都将影响它在铝液中的溶解和扩散速度,导致合金元素的吸收率低且不稳定,合金化效果不理想。为了防止金属粉末表面氧化,提高其表面活性,金属粉末必须为工业纯金属,熔体采用保护性气体介质进行雾化制取。金属粉末的质量须达到如下标准：铁粉质量要求(质量分数,%,下同)：≥98Fe,杂质＜0.35Mn,＜0.14Si,＜0.42H,粒度100目。锰粉质量要求：≥99.5M n,杂质＜0.3,粒度80目。铬粉质量要求：≥99.5C r, 杂质＜0.5,粒度100目。铜粉质量要求：≥99.7Cu,杂质＜0.3,粒度80目。铝粉质量要求：≥99.75A l,杂质＜0.3,粒度200目。

1.3 添加剂中铝粉所占比例对合金元素吸收率的影响

添加剂中铝粉所占比例越高合金元素的吸收率就越高,但生产成本增加。为了确保合金元素的吸收率达到99%以上,试验表明,添加剂中铝粉的比例应为5%(质量百分比)。

1.4 研究添加剂包装方式对合金元素吸收率的影响

金属粉末粒度越细,则比表面积越大,活性越高,表面越容易氧化。氧化后的添加剂会降低合金化程度,严重影响铝合金的质量。考虑到添加剂的运输和存放时间,产品至少要确保在4个月内不被氧化,添加剂采取真空包装是唯一可行的选择。

1.5 添加剂的使用方法

当铝液温度超过700℃时,需要精心扒干净铝液表面的浮渣,之后再将铝质罐体添加剂投入铝液中。为使合金元素充分溶解扩散,试验结果表明,10 t及10 t以下的熔炼炉必须在添加剂投入后静止20m in,然后充分搅拌10m in；10 t以上的熔炼炉则须静止25m in后充分搅拌15m in,只有这样才能确保元素吸收率超过99%。

2.生产方法

通过研究分析,最后确定的添加剂的生产方案为：95%的金属粉末和5%纯铝粉充分混合均匀,用真空包装的方法将混合好的添加剂装入铝质罐体中,每罐2000g。并且要求每罐产品的密度必须大于3.5g/cm 3。