专利名称：一种利用钛屑和铝在低温下合金化制造铝钛中间合金的方法
技术领域：
本发明涉及铝钛中间合金的制造工艺，特别指一种利用钛屑和铝在低温下合金化 制造铝钛中间合金的方法。
背景技术：
目前制造铝钛中间合金的生产工艺主要有，由原铝和海绵钛粒在高温(大约 IOO(TC)熔炼而成，通常这种铝钛中间合金制造需将铝液温度连续过热到1000°C以上，使铝 钛合金严重氧化和吸气，恶化了铝钛中间合金的性能。使中间合金中产生大量氧化夹杂和 气体并带入需加入的合金中(如用于汽车轮毂制造的A356合金)。另外一种制造铝钛中间 合金的方法是利用氟钛酸钾铝热反应，此方法虽然不需要在高温过热条件下熔炼，但其缺 点是反应产生的盐类副产物难于彻底去除，残留在铝钛合金中，严重影响后续产品的质量。 还有，在温度为1150 1300°C的冰晶石熔体中，以Ti02为原料、Al为还原剂制得Al-Ti 合金，尽管此种方法生产成本比较低，但是成品率也相对较低，而且反应过程中，由于温度 过高，更容易产生杂质和气体，严重影响了产品质量。铝钛中间合金通常由纯铝同海绵钛粒在高温条件(1000°C左右)下合金化反应制 造而成。这种高含钛量中间合金(AlTi5、AlTilO, Α1Τ 15等)用于含钛铝合金材料的成分 添加，特别是用于制造汽车轮毂用A356合金的熔炼。通常这种铝钛中间合金的制造需将铝 液温度连续过热到1000°C以上合金化，至使铝钛合金严重氧化和吸气，恶化了铝钛中间合 金的性能。使中间合金中产生大量氧化夹杂和气体，并将这些夹杂物和气体带入被加入的 合金中。另一种制造铝钛中间合金的方法是利用氟钛酸钾铝热反应，此方法虽然不需要在 高温过热条件下熔炼，但其缺点是反应产生的盐类副产物难于彻底去除，残留在铝钛中间 合金中，严重影响后续产品(如汽车轮毂用A356合金)的质量。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种生 产工艺简单，生产成本低，成品率、洁净度高的利用钛屑和铝在低温下合金化制造铝钛中间 合金的方法。本发明方法是先将钛屑进行除油和剪切粉碎，然后再研磨成小于20mm尺寸。加入 少量粘结剂后压制成钛饼。将所得的钛饼加入撒上覆盖剂的780-820°C熔融铝液中合金化。 30-40分钟成分搅拌合金化后，经过将铝液除气、除杂、过滤处理后再浇铸成锭状。具体包括 以下步骤
第一步，将机加工切削的钛屑进行除油处理，再在剪切粉碎机上进行剪切粉碎至最大 尺寸不大于20mm的片状。然后再在磨片由耐磨钢制造磨粉机研磨成粉状，磨至使其能通过 10目的筛网为合格。再将所研磨成的粉末混入少量粘结剂(铝粉或硬脂酸铝等，以能压制成 型为准)，在油压机上压制成每块0. 5-2. 0公斤的钛饼(块)。上述钛屑为厚度< 2mm，含钛量大于98%的钛屑。第二步，将纯铝熔化，撒上特殊的高温覆盖剂于铝液表面，覆盖剂的成分为氯化 钠氯化钾氟化铝等于5:4:1 (重量比)，并将铝液升温至780-820°C。第三步，将计算好重量的钛饼(块)投入铝液中，并不断用人工(或者电磁)搅拌合 金化。大约30-40分钟后停止搅拌和取样分析。成分不合格，再补加并重复以上工艺，至到 成分合格。第四步，在温度740-780°C下，利用旋转除气机用氩或氮气对铝液进行脱气处理， 并利用测氢仪器测量氢含量，当氢含量达到0. 2-0. 3ml/100gAl,停止除气并撇渣。第五步，在温度740_780°C下，将铝液导入过滤箱体，通过10_20ppi的氧化铝陶 瓷过滤板过滤处理，除去合金液中的夹杂物。第六步，在铝液温度在720_74(TC条件下，将铝合金液体浇铸成含气量小于 0. 3ml/100gAl,含渣量低的铝钛中间合金锭，浇注过程中需始终不断对铝液进行搅拌。本发明的优点及有益效果
本发明通过一种新的铝钛中间合金制造工艺，利用废钛屑和铝在低温下合金化制造出 一种价格相对较低而且质量较高的铝钛中间合金。与现有技术相比，利用回收的金属钛屑 和铝在低温条件下的合金化，使制造成本相对降低。同时中间合金由于不需要长期在高温 (1000°C左右)过热，而使得铝钛中间合金的品质相对提高。同是，与铝热法生产铝钛中间合 金相比，产品中不会含有反应副产物氟化盐夹杂物，更加纯净。本发明是一种利用钛制品在机械加工过程中产生的金属钛屑(车屑、刨屑、锯屑等 机加工屑)在低温下同铝熔体合金化制造铝钛中间合金的方法，该方法最大的优点是既可 将加工后废弃的钛屑重新利用，又可以在较低温度下合金化生产铝钛中间合金，可大大避 免烧损、氧化和合金吸气，并提高了铝钛中间合金的质量和降低生产成本。此种方法对生产 铝钛中间合金的成本和环境保护都有重大的推进意义。
具体实施例方式实施例1 利用钛屑和铝在低温条件下合金化制造AlTilO中间合金 含钛10%的铝钛中间合金是一种广泛应用于A356合金生产的常用中间合金。将机加工切削的纯钛屑(含钛量大于98%)进行除油处理，再在剪切粉碎机上进 行剪切粉碎至最大尺寸不大于20mm的片状。然后再由耐磨钢制造磨粉机研磨成粉状， 磨至使其能通过10目的筛网为合格。再将所研磨成的粉末按照重量比例97:3混入少 量粘结剂硬脂酸铝，在油压机上压制成每块.0. 5公斤的圆柱体(钛饼)。将900kg99. 7% 铝锭加入中频感应炉中熔化，待铝液熔化后撒上覆盖剂于铝液表面，覆盖剂的成分为 氯化钠氯化钾氟化钠等于5:4:1 (重量比)，并将铝液升温至780°C。将105kg钛饼 分批投入铝液中，并不断用人工搅拌合金化。40分钟后停止搅拌，取样分析，其成分为 Ti:9. 80%, Fe:0. 19%, Si:0. 26%，成分合格。在温度740°C下，利用旋转除气机用氩气进行脱 气处理30分钟，转子速度为500rmp，气体流量为12升/分钟，并利用动态测氢仪器测量氢 含量，当氢含量达到0.25ml/100gAl，停止除气并撇渣。在温度740°C下，将铝液导入过滤 箱体，通过300mmX300mmX50mm，IOppi的氧化铝陶瓷过滤板过滤处理后，将铝合金液浇铸成 每块重量为大约7公斤重的AlTilO华夫锭，共大约1000公斤铝钛中间合金锭。浇注过程中始终需要不断对铝液进行人工搅拌。实施例2 利用钛屑和铝在低温条件下合金化制造AlTi 15中间合金
将机加工切削的纯钛屑(含钛量大于98%)进行除油处理，再在剪切粉碎机上进行剪 切粉碎至最大尺寸不大于20mm的片状。然后再由耐磨钢制造磨粉机研磨成粉状，磨至 使其能通过10目的筛网为合格。再将所研磨成的粉末按照重量比例95:4:1混入粘结 剂硬脂酸铝和铝粉，在油压机上压制成每块0. 5公斤的圆柱体(钛饼)。将850kg99. 7% 铝锭加入中频感应炉中熔化，待铝液熔化后撒上覆盖剂于铝液表面，覆盖剂的成分 为 氯化钠氯化钾氟化钠等于5:4:1 (重量比)，并将铝液升温至820°C。将165kg钛饼 分批投入铝液中，并不断用电磁搅拌合金化。40分钟后停止搅拌，取样分析，其成分为 Ti: 10. 3%, Fe:0. 20%, Si:0. 22%，成分合格。在温度780°C下，利用旋转除气机用氩气进行脱 气处理30分钟，转子速度为500rmp，气体流量为12升/分钟，并利用动态测氢仪器测量氢 含量，当氢含量达到0. 25ml/100gAl,停止除气并撇渣。在温度780°C下，将铝液导入过滤箱 体，通过300mmX300mmX50mm，IOppi的氧化铝陶瓷过滤板过滤处理后，将铝合金液浇铸成每 块重量为大约7公斤重的Α1 15华夫锭，共大约1000公斤铝钛中间合金锭。浇注过程中 始终需要不断对铝液进行人工搅拌。本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明 构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发 明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技 术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求
一种利用钛屑和铝在低温下合金化制造铝钛中间合金的方法，其特征在于包括以下步骤1)将加工切削的钛屑进行除油处理后，在剪切粉碎机上进行剪切粉碎成最大尺寸≤20mm的片状，再用耐磨钢制造磨粉机研磨成能通过10目筛网的粉末，再将所研磨成的粉末混入少量粘结剂，在油压机上压制成每块0.5 2.0公斤的钛饼/块；2)将纯铝熔化，并在铝液表面撒上特殊的高温覆盖剂；3)把铝液升温至780 820℃后，将计算好重量的钛饼/块投入铝液中，并不断搅拌合金化，约30 40分钟后停止搅拌，取样分析合格；4)在铝液温度740 780℃条件下，利用旋转除气机用氩或氮气进行脱气处理，检测得铝液的含氢量为0.2 0.3ml/100gAl时，停止除气并撇渣；5)在铝液温度740 780℃条件下，用10 20ppi的氧化铝陶瓷过滤板将脱气后的铝合金液体进行过滤处理，除去合金液中的夹杂物；6)在铝液温度720 740℃条件下，将铝合金液体浇铸成锭，即得含气量小于0.3ml/100gAl,含渣量低的铝钛中间合金锭。
2.根据权利要求1所述的一种利用钛屑和铝在低温下合金化制造铝钛中间合金的方 法，其特征在于所述的钛屑为厚度< 2mm，含钛量大于98%的钛屑。
3.根据权利要求1所述的一种利用钛屑和铝在低温下合金化制造铝钛中间合金的方 法，其特征在于所述的粘结剂为能压制成型的铝粉或硬脂酸铝等。
4.根据权利要求1所述的一种利用钛屑和铝在低温下合金化制造铝钛中间合金的方 法，其特征在于所述的覆盖剂为氯化钠、氯化钾和氟化铝按5:4:1的重量比组成的特殊覆 盖剂。
全文摘要
本发明涉及铝钛中间合金的制造工艺，特别指一种利用钛屑和铝在低温下合金化制造铝钛中间合金的方法。本发明利用钛制品在机加工过程中产生的金属钛屑和铝在低温下合金化制造铝钛中间合金。熔融铝和钛屑进行合金化反应后，再用氩或氮气进行旋转除气处理，当氢含量达到0.2-0.3ml/100gAl时，利用10-20ppi的氧化铝陶瓷过滤板进行过滤处理；除去合金液中的夹杂物；再将铝合金液体浇注成锭状。本发明方法既可将加工后废弃的钛屑重新利用，又可以在较低合金化温度下生产铝钛中间合金，避免合金严重烧损、氧化和吸气，并提高了铝钛中间合金的质量。
文档编号C22C1/03GK101967572SQ20101054374
公开日2011年2月9日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者曾献文, 李益, 陈建春, 陈西海 申请人:湖南金联星冶金材料技术有限公司