[发明专利]一种高纯铝稀土中间合金的制备方法

说明书

一种高纯铝稀土中间合金的制备方法。一种高纯铝稀土中间合金的制备方法，包括：(1)原料选取：按照成分配比选取和称量铝锭和混合稀土金属；(2)熔炼：将铝锭进行加温熔化，升温至800‑900℃后，加入混合稀土金属，熔融后进行充分搅拌，保持熔体温度在800‑900℃，保温60‑100min；(3)精炼：进行氩气精炼15‑20min，精炼完毕后静置3‑5min后，去除熔体表面浮渣；(4)浇注：将步骤(3)处理后的熔体进行浇注，浇注过程中保持熔体温度在800‑880℃。本发明所述的一种高纯铝稀土中间合金的制备方法，通过中频感应炉生产，进行高温处理，熔体合金化程度较好，同时中频感应磁场对熔体具有磁搅拌作用，稀土元素La和Ce的均匀性较好，并采用特殊的炉内精炼处理，熔体净化程度较好。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种高纯铝稀土中间合金的制备方法。

背景技术

未变质共晶Al-Si合金的共晶硅为粗大的板片状或针状组织，影响下游铸件的使用性能，目前使用最多的是钠盐或锶变质处理，经过变质处理后，共晶硅细化为球粒状，在扫描电镜下观察为珊瑚状或纤维状结构，合金的室温力学性能特别是伸长率得到较大的提高，加工性能也明显改善。但是，钠盐变质衰退严重，从而易失效；钠盐使合金粘度增高，阻滞气泡和夹杂物的排出，容易形成针孔，且对坩埚有侵蚀作用。锶变质效果最好，但锶元素容易吸气，及增加铸件针孔度。

稀土作为变质剂在有色金属合金中的应用比较广泛，但是大部分的稀土在加入到合金中时容易发生烧损，稀土元素含量很难控制，较好的方法是以中间合金的形式加入到合金中。按照遗传性原理：中间合金的微观组织和质量对所需要的合金的组织性能和质量有着特别的影响，有时这种影响起着决定性的作用，只有使得中间合金的组织细密、分布均匀，才能获得更好质量的产品，因此稀土中间合金的制备至关重要。

大量研究表明，稀土元素(Re)在铝硅合金中也有良好的变质作用，并且稀土元素能净化铝液，还能与铝/硅等元素作用后形成一些耐热的金属间化合物相，改善铸件高温性能。

但是，目前使用铝稀土中间变质也存在一些问题：(1)目前使用的铝稀土中间合金中Fe等杂质元素含量较高，不能满足制备一些高纯铸造铝合金的添加要求。(2)目前应用较多的是单一稀土元素如La/Ce的中间合金，其细化变质效果不如铝混合稀土中间合金(Al-Re)。(3)目前使用的Al-Re中间合金中稀土元素种类较多，且含量较高，超过5-10％，稀土元素的均匀性不好，添加之后造成元素的宏观偏析，并且微观组织上稀土化合物尺寸较大且分布不均匀。(4)传统的制备铝稀土中间合金的熔盐电解及热还原方法，是以稀土元素的氧化物及卤化物为原料进行制备，所得铝稀土中间合金含有氧化物及盐类杂质。

现有技术中有采用真空熔炼喷雾进行生产的工艺方法，用真空熔炼制备铝铈中间合金，将铝锭和稀土铈放入设备中，抽真空，充入氩气，加热熔化，保温，静置，再加热，高温合金液喷雾，冷却，以获得的组织细小，稀土金属间化合物尺寸较小，分布也较为均匀的铝铈中间合金。同时操作安全环保，工艺稳定，制造周期大大缩短。但是，该技术所制备的稀土中间合金为单一的Al-Ce中间合金，不具备铝混合稀土中间合金的细化变质特性，并且稀土Ce含量较高，成分均匀性不好控制；并且该技术采用真空设备，高温合金液体喷雾的方式，对设备要求较高，且单次产量较小，生产效率较低，不适用工业化生产。

现有技术中有采用铝金属电解法直接制备铝铈中间合金的工艺方法，在电解槽中直接加入纯氧化铈稀土，通过熔盐电解进行化学反应，使铈在电解过程中直接溶入铝液，生产出含有10％以上的铈稀土合金，制备方法简捷，使用方便，铝电解生产平稳，是合金生产中添加稀土的一种较好方法。但是，该方法的缺点是：1)该技术所制备的稀土中间合金为单一Al-Ce中间合金，不具备铝混合稀土中间合金的细化变质特性，并且稀土Ce含量较高，成分均匀性不好控制；2)合金成分波动范围大，比较难控制，而且在电解过程中会产生有毒气体，对人体健康和环境造成一定的影响。

有鉴于此，本发明提出一种新的高纯铝稀土中间合金的制备方法。

发明内容