專利名稱：一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁鋯中間合金的制造工藝，特別指一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化 制造鋁鋯中間合金的方法。
背景技術(shù)：
鋁鋯中間合金通常由純鋁同海綿鋯粒在高溫條件(1000° C左右)下合金化反應(yīng) 制造而成。這種高含鋯量中間合金(AlZr5、AlZrlO、AlZrl5等)用于含鋯鋁合金材料的成 分添加，特別是用于制造7000系列超硬鋁合金的熔煉。通常這種鋁鋯中間合金的制造需將 鋁液溫度連續(xù)過熱到1000° C以上合金化，至使鋁鋯合金嚴(yán)重氧化和吸氣，惡化了鋁鋯中 間合金的性能。使中間合金中產(chǎn)生大量氧化夾雜和氣體，并將這些夾雜物和氣體帶入被加 入的合金中。另一種制造鋁鋯中間合金的方法是利用氟鋯酸鉀鋁熱反應(yīng)，此方法雖然不需 要在高溫過熱條件下熔煉，但其缺點(diǎn)是反應(yīng)產(chǎn)生的鹽類副產(chǎn)物難于徹底去除，殘留在鋁鋯 中間合金中，嚴(yán)重影響后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和問題加以改進(jìn)和創(chuàng)新，提供一種不 僅能生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁鋯中間合金，而且生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低，環(huán)保的利用鋯屑和鋁 在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法。本發(fā)明方法是先將鋯屑進(jìn)行除油和剪切粉碎，然后再研磨成小于20mm尺寸。加 入少量粘結(jié)劑(鋁粉或硬脂酸鋁等)后壓制成鋯餅。將所得的鋯餅加入撒上覆蓋劑的 780-820° C熔融鋁液中合金化。覆蓋劑的成分為氯化鈉氯化鉀氟化鋁等于5:4:1 (重 量比)，30-40分鐘成分?jǐn)嚢韬辖鸹?，?jīng)過將鋁液除氣、除雜、過濾處理后再澆鑄成錠狀。具 體包括以下步驟
第一步，將機(jī)加工切削的鋯屑進(jìn)行除油處理，再在剪切粉碎機(jī)上進(jìn)行剪切粉碎至最大 尺寸不大于20mm的片狀。然后再在磨片由耐磨鋼制造磨粉機(jī)研磨成粉狀，磨至使其能通過 10目的篩網(wǎng)為合格。再將所研磨成的粉末混入少量粘結(jié)劑(鋁粉或硬脂酸鋁等，以能壓制成 型為準(zhǔn))，在油壓機(jī)上壓制成每塊0. 5-2. 0公斤的鋯餅(塊)。所述的鋯屑為厚度< 2mm，含鋯 量大于98%的鋯屑。第二步，將純鋁熔化，撒上特殊的高溫覆蓋劑于鋁液表面，覆蓋劑的成分為氯化 鈉氯化鉀氟化鋁等于5:4:1 (重量比)，并將鋁液升溫至780-820° C。第三步，將計(jì)算好重量的鋯餅(塊)投入鋁液中，并不斷用人工(或者電磁)攪拌合 金化。大約30-40分鐘后停止攪拌和取樣分析。成分不合格，再補(bǔ)加并重復(fù)以上工藝，至到 成分合格。第四步，在溫度740-780° C下，利用旋轉(zhuǎn)除氣機(jī)用氬或氮?dú)鈱︿X液進(jìn)行脫氣處 理，并利用測氫儀器測量氫含量，當(dāng)氫含量達(dá)到0. 2-0. 3ml/100gAl,停止除氣并撇渣。
第五步，在溫度740-780° C下，將鋁液導(dǎo)入過濾箱體，通過10_20ppi的氧化鋁陶 瓷過濾板過濾處理，除去合金液中的夾雜物。第六步，在鋁液溫度在720-740 ° C條件下，將鋁合金液體澆鑄成含氣量小于 0. 3ml/100gAl,含渣量低的鋁鋯中間合金錠，澆注過程中需始終不斷對鋁液進(jìn)行攪拌。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果
本發(fā)明是利用鋯制品在加工過程中產(chǎn)生的金屬廢鋯屑同鋁在低溫下合金化制造鋁鋯 中間合金的方法。本方法最大的優(yōu)點(diǎn)是既可將加工后廢棄的鋯屑重新利用，又可以在較低 溫度下合金化生產(chǎn)鋯鋯中間合金，可大大避免燒損、氧化和合金吸氣，并提高了鋁鋯中間合 金的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。此種方法對生產(chǎn)鋁鋯中間合金的成本和環(huán)境保護(hù)都有重大的推
眉、ο本發(fā)明通過一種新的鋁鋯中間合金制造工藝，利用廢鋯屑和鋁在低溫下合金化制 造出一種價格相對較低而且質(zhì)量較高的鋁鋯中間合金。與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用回收的金屬 鋯屑和鋁在低溫條件下的合金化，使制造成本相對降低。同時中間合金由于不需要長期在 高溫(1000° C左右)過熱，而使得鋁鋯中間合金的品質(zhì)相對提高。同是，與鋁熱法生產(chǎn)鋁 鋯中間合金相比，產(chǎn)品中不會含有反應(yīng)副產(chǎn)物氟化鹽夾雜物，更加純凈。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 利用鋯屑和鋁在低溫條件下合金化制造A1&10中間合金
含鋯10%的鋁鋯中間合金是一種廣泛應(yīng)用于7000系列鋁合金工業(yè)材生產(chǎn)的常用中間
I=I 巫 O將機(jī)加工切削的純鋯屑(含鋯量大于98%)進(jìn)行除油處理，再在剪切粉碎機(jī)上進(jìn) 行剪切粉碎至最大尺寸不大于20mm的片狀。然后再由耐磨鋼制造磨粉機(jī)研磨成粉狀， 磨至使其能通過10目的篩網(wǎng)為合格。再將所研磨成的粉末按照重量比例97:3混入少 量粘結(jié)劑硬脂酸鋁，在油壓機(jī)上壓制成每塊0. 5公斤的圓柱體(鋯餅)。將900kg99. 7% 鋁錠加入中頻感應(yīng)爐中熔化，待鋁液熔化后撒上覆蓋劑于鋁液表面，覆蓋劑的成分為氯 化鈉氯化鉀氟化鈉等于5:4:1 (重量比)，并將鋁液升溫至780° C。將105kg鋯餅分 批投入鋁液中，并不斷用人工攪拌合金化。40分鐘后停止攪拌和取樣分析。其成分為 Zr 9. 60%，F(xiàn)e 0. 18%，Si: 0. 19%，成分合格。在溫度740° C下，利用旋轉(zhuǎn)除氣機(jī)用氬氣進(jìn)行 脫氣處理30分鐘，轉(zhuǎn)子速度為500rmp，氣體流量為12升/分鐘，并利用動態(tài)測氫儀器測量 氫含量，當(dāng)氫含量達(dá)到0.25ml/100gAl，停止除氣并撇渣。在溫度740° C下，將鋁液導(dǎo)入 過濾箱體，通過300mmX300mmX50mm，IOppi的氧化鋁陶瓷過濾板過濾處理后，將鋁合金液澆 鑄成每塊重量為大約7公斤重的A1&10華夫錠，共大約1000公斤鋁鋯中間合金錠。澆注 過程中始終需要不斷對鋁液進(jìn)行人工攪拌。實(shí)施例2 利用鋯屑和鋁在低溫條件下合金化制造A1&15中間合金
將機(jī)加工切削的純鋯屑(含鋯量大于98%)進(jìn)行除油處理，再在剪切粉碎機(jī)上進(jìn)行剪切 粉碎至最大尺寸不大于20mm的片狀。然后由耐磨鋼制造磨粉機(jī)研磨成粉狀，磨至使其能通 過10目的篩網(wǎng)為合格。再將所研磨成的粉末按照重量比例95:4:1混入粘結(jié)劑硬脂酸鋁和 鋁粉，在油壓機(jī)上壓制成每塊0. 5公斤的圓柱體(鋯餅)。將850kg99. 7%鋁錠加入中頻感應(yīng) 爐中熔化，待鋁液熔化后撒上覆蓋劑于鋁液表面，覆蓋劑的成分為氯化鈉氯化鉀氟化鈉等于5:4:1(重量比)，并將鋁液升溫至820° C。將165kg鋯餅分批投入鋁液中，并不斷用電 磁攪拌合金化。40分鐘后停止攪拌和取樣分析。其成分為Zr: 10. 6%, Fe:0. 20%, Si :0· 21%， 成分合格。在溫度780° C下，利用旋轉(zhuǎn)除氣機(jī)用氬氣進(jìn)行脫氣處理30分鐘，轉(zhuǎn)子速 度為500rmp，氣體流量為12升/分鐘，并利用動態(tài)測氫儀器測量氫含量，當(dāng)氫含量達(dá) 到0.25ml/100gAl，停止除氣并撇渣。在溫度780° C下，將鋁液導(dǎo)入過濾箱體，通過 300mmX300mmX50mm, IOppi的氧化鋁陶瓷過濾板過濾處理后，將鋁合金液澆鑄成每塊重量為 大約7公斤重的A1&15華夫錠，共大約1000公斤鋁鋯中間合金錠。澆注過程中始終需要 不斷對鋁液進(jìn)行人工攪拌。 本發(fā)明所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對本發(fā)明 構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對本發(fā) 明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技 術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法，其特征在于包括以下步驟1)將加工切削的鋯屑進(jìn)行除油處理后，在剪切粉碎機(jī)上進(jìn)行剪切粉碎成最大尺寸≤20mm的片狀，再用耐磨鋼制造磨粉機(jī)研磨成能通過10目篩網(wǎng)的粉末，再將所研磨成的粉末混入少量粘結(jié)劑，在油壓機(jī)上壓制成每塊0.5 2.0公斤的鋯餅/塊；2)將純鋁熔化，并在鋁液表面撒上特殊的高溫覆蓋劑；3)把鋁液升溫至780 820℃后，將計(jì)算好重量的鋯餅/塊投入鋁液中，并不斷攪拌合金化，約30 40分鐘后停止攪拌，取樣分析合格；4)在鋁液溫度740 780℃條件下，利用旋轉(zhuǎn)除氣機(jī)用氬或氮?dú)膺M(jìn)行脫氣處理，檢測得鋁液的含氫量為0.2 0.3ml/100gAl時，停止除氣并撇渣；5)在鋁液溫度740 780℃條件下，用10 20ppi的氧化鋁陶瓷過濾板將脫氣后的鋁合金液體進(jìn)行過濾處理，除去合金液中的夾雜物；6)在鋁液溫度720 740℃條件下，將鋁合金液體澆鑄成錠，即得含氣量小于0.3ml/100gAl,含渣量低的鋁鋯中間合金錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方 法，其特征在于所述的鋯屑為厚度< 2mm，含鋯量大于98%的鋯屑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方 法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為能壓制成型的鋁粉或硬脂酸鋁等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方 法，其特征在于所述的覆蓋劑為氯化鈉、氯化鉀和氟化鋁按5:4:1的重量比組成的特殊覆 蓋劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁鋯中間合金的制造工藝，特別指一種利用鋯屑和鋁在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法。本發(fā)明方法是利用鋯制品在機(jī)加工過程中產(chǎn)生的金屬鋯屑和鋯在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金。熔融鋁和鋯屑進(jìn)行合金化反應(yīng)后，再用氬或氮?dú)膺M(jìn)行旋轉(zhuǎn)除氣處理，當(dāng)氫含量達(dá)到0.2-0.3ml/100gAl時，利用10-20ppi的氧化鋁陶瓷過濾板進(jìn)行過濾處理；除去合金液中的夾雜物；再將鋁合金液體澆注成錠狀。本發(fā)明方法既可將加工后廢棄的鋯屑重新利用，又可以在低的合金化溫度下生產(chǎn)鋁鋯中間合金，避免燒損、氧化及合金吸氣，并提高了鋁鋯中間合金的質(zhì)量。
文檔編號C22C1/03GK101967573SQ20101054376
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者陳勇剛, 陳建春, 黃克明 申請人:湖南金聯(lián)星冶金材料技術(shù)有限公司