[发明专利]再生Al-Si系铝合金除铁方法

说明书

本发明公开了一种再生Al‑Si系铝合金除铁方法，本发明在除铁过程中，加入的锶进行变质处理，使针状β‑铁相产生断裂、分解，并细化初晶硅，使组织分布更加均匀。锰对硼与铁反应产生Fe₂B起到正相关作用，同时锰使β‑铁相转变为α‑铁相，起到沉淀的作用。硼与杂质铁反应生成的高熔点高密度的Fe₂B化合物与熔液有高的密度差，这些富铁相在重力作用下沉降到坩埚底部，从而去除铝合金中杂质铁元素。本发明具有操作简单、成本低廉、易于控制，使废铝中铁含量明显降低的特点。

技术领域

本发明属于铝合金除铁技术领域，尤其是涉及一种再生Al-Si系铝合金除铁方法。

背景技术

随着铝制品使用不断加大，为减少资源消耗，对废旧铝的处理和二次再利用被提上日程。废铝中存在着许多的杂质元素，其中对Fe元素含量要求极为严格，回炉料多次重熔，使Fe含量不断升高。大多数情况下，Fe的存在对铝合金性能有很大的危害性，Fe在铝合金中固溶度很低，当Fe含量超过0.4％时，很容易与铝合金中其他元素形成粗大的针片状Fe相，组成接近FeSiAl₅(即β-Fe相)化合物。它严重割裂了基体，产生应力集中并萌发裂纹，在变形加工过程中，基体与脆性析出相交界面上容易产生孔隙。当Fe含量超过0.7％时，粗大的β-Fe相将大量存在。Fe相除了对材料性能影响之外，还会在凝固期间阻碍金属液的流动，从而增加铸锭的缩孔和疏松等缺陷。针状Fe相硬度较高，机加工过程中磨损刀具，使零件精度得不到保证。

为了减少针状Fe相的危害，目前研究方法主要包括两类：第一类是采用变质处理，添加化学元素或者采用特殊的工艺来改变Fe相形貌，使粗大的针状β-Fe相转变为危害性较小的α-Fe相；另一种是采用物理方法，利用富铁相与熔体之间不同的物理化学性质，进而达到除铁的目的，包括重力沉降法、离心分离法、电磁分离、电渣精炼和过滤等。离心分离增加了生产工序，操作繁杂，不适于工业生产。电磁分离对Fe相的形貌要求较高，当电磁力渗透深度不足时，会导致不规则的Fe相运动无规律，容易产生紊流，从而降低除铁率。电渣精炼目前研究也相对较少，并且停留在纯铝的研究中，对硅、镁等元素同时存在没有具体研究。

Al-Si系铝合金是一种以铝、硅为主成分的锻造和铸造合金。一般含硅10％左右，同时加入少量铜、铁、镍以提高强度。硅元素可明显提高合金的耐磨性，组成一类用途很广的耐磨合金。用于制造低中强度的形状复杂的铸件，如盖板、电机壳、托架等，也用作钎焊焊料。以ZL102铝合金为例，化学成分为：硅含量约10％，铁含量小于0.7％，锰含量低于0.5％，钛含量小于0.2％，铜含量低于0.3％。

发明内容

本发明的目的是设计一种再生Al-Si系铝合金的除铁方法，克服了目前除铁方法单一的问题，并对不同牌号的废铝所含元素的差异，进行了针对性的除杂，以及克服除铁过程不易控制反应和不适用于工业生产的问题等。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种再生Al-Si系铝合金除铁方法，包括如下步骤：

(1-1)称取质量为W的铝液，称取0.2％W～0.35％W的精炼剂，将精炼剂压铸成精炼剂块，将精炼剂块放到烘箱中，使烘箱温度升至200℃～300℃并保温1～2小时；

(1-2)称取0.35％W～0.6％W的铝-锶中间合金变质剂，将铝-锶中间合金变质剂放到烘箱中，使烘箱温度升至250℃～350℃并保温30～60分钟；

(1-3)称取1.0％W～2.5％W的一次除铁剂，将一次除铁剂放到烘箱中，使烘箱温度升至250℃～300℃并保温40～60分钟；

(1-4)称取1.0％W～2.0％W的二次除铁剂，将二次除铁剂放到烘箱中，使烘箱温度升至200℃～300℃并保温50～70分钟；

(1-5)将铝液加热到710℃～740℃，用钟罩将精炼剂压入铝液中并保温15～25分钟后扒渣；