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
技術領域：
本發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：
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 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 鋁液溫度連續過熱到1000° C以上合金化，至使鋁鋯合金嚴重氧化和吸氣，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，此方法雖然不需 要在高溫過熱條件下熔煉，但其缺點是反應產生的鹽類副產物難于徹底去除，殘留在鋁鋯 中間合金中，嚴重影響后續產品的質量。
發明內容
本發明的目的是針對背景技術中存在的缺點和問題加以改進和創新，提供一種不 僅能生產出高質量的鋁鋯中間合金，而且生產工藝簡單，生產成本低，環保的利用鋯屑和鋁 在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金的方法。本發明方法是先將鋯屑進行除油和剪切粉碎，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分鐘成分攪拌合金化后，經過將鋁液除氣、除雜、過濾處理后再澆鑄成錠狀。具 體包括以下步驟
第一步，將機加工切削的鋯屑進行除油處理，再在剪切粉碎機上進行剪切粉碎至最大 尺寸不大于20mm的片狀。然后再在磨片由耐磨鋼制造磨粉機研磨成粉狀，磨至使其能通過 10目的篩網為合格。再將所研磨成的粉末混入少量粘結劑(鋁粉或硬脂酸鋁等，以能壓制成 型為準)，在油壓機上壓制成每塊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，再補加并重復以上工藝，至到 成分合格。第四步，在溫度740-780° C下，利用旋轉除氣機用氬或氮氣對鋁液進行脫氣處 理，并利用測氫儀器測量氫含量，當氫含量達到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行攪拌。本發明的優點及有益效果
本發明是利用鋯制品在加工過程中產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。本方法最大的優點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 金的質量和降低生產成本。此種方法對生產鋁鋯中間合金的成本和環境保護都有重大的推
眉、ο本發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量較高的鋁鋯中間合金。與現有技術相比，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相對提高。同是，與鋁熱法生產鋁 鋯中間合金相比，產品中不會含有反應副產物氟化鹽夾雜物，更加純凈。
具體實施例方式實施例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用于7000系列鋁合金工業材生產的常用中間
I=I 巫 O將機加工切削的純鋯屑(含鋯量大于98%)進行除油處理，再在剪切粉碎機上進 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研磨成粉狀， 磨至使其能通過10目的篩網為合格。再將所研磨成的粉末按照重量比例97:3混入少 量粘結劑硬脂酸鋁，在油壓機上壓制成每塊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%，Fe 0. 18%，Si: 0. 19%，成分合格。在溫度740° C下，利用旋轉除氣機用氬氣進行 脫氣處理30分鐘，轉子速度為500rmp，氣體流量為12升/分鐘，并利用動態測氫儀器測量 氫含量，當氫含量達到0.25ml/100gAl，停止除氣并撇渣。在溫度740° C下，將鋁液導入 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行人工攪拌。實施例2 利用鋯屑和鋁在低溫條件下合金化制造A1&15中間合金
將機加工切削的純鋯屑(含鋯量大于98%)進行除油處理，再在剪切粉碎機上進行剪切 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研磨成粉狀，磨至使其能通 過10目的篩網為合格。再將所研磨成的粉末按照重量比例95:4:1混入粘結劑硬脂酸鋁和 鋁粉，在油壓機上壓制成每塊0. 5公斤的圓柱體(鋯餅)。將850kg99. 7%鋁錠加入中頻感應 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，利用旋轉除氣機用氬氣進行脫氣處理30分鐘，轉子速 度為500rmp，氣體流量為12升/分鐘，并利用動態測氫儀器測量氫含量，當氫含量達 到0.25ml/100gAl，停止除氣并撇渣。在溫度780° C下，將鋁液導入過濾箱體，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 不斷對鋁液進行人工攪拌。 本發明所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行的描述，并非對本發明 構思和范圍進行限定，在不脫離本發明設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本發 明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發明的保護范圍，本發明請求保護的技 術內容，已經全部記載在權利要求書中。
權利要求
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行除油處理后，在剪切粉碎機上進行剪切粉碎成最大尺寸≤20mm的片狀，再用耐磨鋼制造磨粉機研磨成能通過10目篩網的粉末，再將所研磨成的粉末混入少量粘結劑，在油壓機上壓制成每塊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，利用旋轉除氣機用氬或氮氣進行脫氣處理，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.根據權利要求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.根據權利要求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劑為能壓制成型的鋁粉或硬脂酸鋁等。
4.根據權利要求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。本發明方法是利用鋯制品在機加工過程中產生的金屬鋯屑和鋯在低溫下合金化制造鋁鋯中間合金。熔融鋁和鋯屑進行合金化反應后，再用氬或氮氣進行旋轉除氣處理，當氫含量達到0.2-0.3ml/100gAl時，利用10-20ppi的氧化鋁陶瓷過濾板進行過濾處理；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 優先權日2010年11月15日
發明者陳勇剛, 陳建春, 黃克明 申請人:湖南金聯星冶金材料技術有限公司