一种制备镁铝系合金的方法
【专利摘要】本发明属金属材料领域，公开了一种制备镁铝系合金的方法，该方法以工业纯镁和高含铁量再生铝合金为原料，采用熔剂保护法将工业纯镁熔化至720-750℃；然后添加高含铁量再生铝合金，溶解并搅拌，熔炼时间为5-20分钟；将上述合金熔体浇入保温包内，降温至650-690℃并保温10-30分钟；缓慢将体积分数约占90％的上部熔体浇注成锭，即可制备得到镁铝系合金，其化学成分及质量百分比为：Al为2.00-8.00，Si为0.01-4.50，Fe不高于0.005，其它元素总量不高于0.30，余量为Mg。本发明将高含铁量再生铝合金作为镁铝系合金的原料之一，通过有效控制镁铝系合金中的铁相，大大降低了镁铝系合金的生产成本，实现了再生铝的回收利用。
【专利说明】一种制备镁铝系合金的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属金属材料领域，特别涉及一种利用自然沉降法以工业纯镁和高含铁量再 生铝合金为原料制备镁铝系合金的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着铝合金加工技术的进步及应用范围的不断扩大，铝已成为人类当今 消费的金属材料中仅次于钢的第二大金属。由于电解铝行业高能耗、高污染而且产业一度 盲目扩大产能，为了满足铝资源可持续发展的需要，大力提高铝资源的循环利用率，发展废 杂铝回收再生产业很有必要且前景广阔。废杂铝中废铝铸件以铝硅合金为主，往往含有较 高的铁元素（质量分数约1. 50% -10. 00% )。在铝熔体中除铁的措施有重力沉降法、离心 去除法、复合净化法，等等。但是，重力沉降法除杂耗时长且除铁效率较低，离心分离法操作 不方便且工艺复杂，单独使用以上方法在铝熔体中除铁均不能达到满意的效果。
[0003] 专利申请号为201310183970. 5的中国专利公开了一种再生铝复合除铁工艺，在 再生铝硅合金熔体中添加硼砂或氯化锰中的至少一种，除铁率能达到49%。该除铁工艺比 较传统，残留的铁含量高于原始含量的50%，但尚未达到理想的除铁效果。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，以工业纯镁和高含铁量再生铝合金为原 料制备镁铝系合金，利用高密度铁相与镁熔体的密度差别来实现自然沉降法除铁的目的。
[0005] 本发明是通过以下方法实现的：
[0006] -种制备镁铝系合金的方法，其特征包括以下步骤：
[0007] (1)首先，按以下质量百分比准备好制备镁铝系合金所需原料：工业纯镁 90. 0-98. 0,高含铁量再生铝合金2. 0-10. 0 ;其中，高含铁量再生铝合金中的Si元素质量百 分比为0. 10-18. 00, Fe元素质量百分比为1. 50-10. 00,其它杂质元素总量不高于2. 00,其 余为A1 ;
[0008] (2)采用熔剂保护法在熔炼炉中将工业纯镁熔化至720-750°C，然后将高含铁量 再生铝合金加入至工业纯镁熔体中，并使之溶解，搅拌该熔体以加速其溶解，熔炼时间为 5-20分钟；
[0009] (3)将步骤（2)制备的合金熔体浇入保温包内，降温至650-690°C，并保温10-30 分钟，使熔体中析出高密度铁相并充分沉淀至保温包底部；
[0010] (4)缓慢将体积分数约占90%的上部熔体浇注成锭，即可制备得到镁铝系合金。 [0011] 使用该方法制备的镁铝系合金化学成分及质量百分比为：A1为2. 00-8. 00, Si为 0. 01-4. 50, Fe不高于0. 005,其它元素不高于0. 30,余量为Mg。
[0012] 上述制备方法将高含铁量铝-硅合金以适当的比例加入到纯镁熔体中，由于铁 元素在镁熔体中溶解度极低，可与硅、锰等元素形成密度较大的铁相（如Al 3Fe、Al8Fe2Si、 Al6(FeMn)、Al12(FeMn)3Si等）。利用高密度铁相与镁熔体存在较大的密度差，通过控制熔 体的保温温度、保温时间等工艺参数，可以在短时间之内使新析出的高密度铁相自然沉降 至坩埚最底层。与在铝熔体中除铁相比，在镁熔体中通过本方法可以将杂质铁元素集中到 熔体底部的3% -7%的区域，该部分残余熔体可以作为下一次熔炼的原料循环使用；而熔 体上部超过93%的部分，其残留铁元素质量分数不高于0. 005%。
[0013] 本发明利用自然沉降法以高含铁量的再生铝为原料制备镁铝系合金的工艺，具有 方法简便、原料成本低、生产效率高和环境友好等优点，适合大规模生产。
【具体实施方式】
[0014] 下面给出本发明的五个最佳实施例。
[0015] 实施例1
[0016] (1)按以下质量百分比准备原料：96. 00 %的工业纯镁、4. 00 %的 Al-〇.5Si_2Fe (质量百分数，下同）合金。
[0017] (2)将工业纯镁置于电阻炉中升温至730 °C左右，待完全熔化后，加入 Al-0. 5Si-2Fe合金，搅拌以加速该合金溶解，10分钟后将熔体浇注入保温包，并将保温包 置于650°C电阻炉中保温10分钟。
[0018] (3)缓慢将上部分体积分数约为90%的熔体浇注成锭。
[0019] 按照上述配比和工艺制备的镁铝系合金，其化学成分的质量百分比为：Mg为 95. 90, A1 为 3. 79, Si 为 0· 01，Fe 为 0· 004,其它元素总量为 0· 296。
[0020] 实施例2
[0021] (1)按以下质量百分比准备原料：96.00%的工业纯镁、4.00%的Al-6Si-2Fe合 金。
[0022] (2)将工业纯镁置于电阻炉中升温至730°C左右，待完全熔化后，加入Al-6Si_2Fe 合金，搅拌以加速该合金溶解，10分钟后将熔体浇注入保温包，并将保温包置于670°c电阻 炉中保温10分钟。
[0023] (3)缓慢将上部分体积分数约为93%的熔体浇注成锭。
[0024] 按照上述配比和工艺制备的镁铝系合金，其化学成分的质量百分比为：Mg为 96. 15, A1 为 3. 46, Si 为 0· 13, Fe 为 0· 004,其它元素总量为 0· 256。
[0025] 实施例3
[0026] (1)按照以下质量百分比准备原料：96.00%的工业纯镁、4.00%的41-65丨-5?6合 金。
[0027] (2)将工业纯镁置于电阻炉中升温至750°C左右，待完全熔化后，加入Al-6Si_5Fe 合金，搅拌以加速该合金溶解，15分钟后将熔体浇注入保温包，并将保温包置于650°C电阻 炉中保温20分钟。
[0028] (3)缓慢将上部分体积分数约为90%的熔体浇注成锭。
[0029] 按照上述配比和工艺制备的镁铝系合金，其化学成分的质量百分比为：Mg为 96. 05, A1 为 3. 58, Si 为 0· 12, Fe 为 0· 005,其它元素总量为 0· 245。
[0030] 实施例4
[0031] (1)按照以下质量百分比准备好原料：96. 00 %的工业纯镁、4. 00 %的 Al-14Si-5Fe 合金。
【权利要求】
1. 一种制备镁铝系合金的方法，其特征是包含以下步骤： (1) 首先，按以下质量百分比准备好制备镁铝系合金所需原料：工业纯镁90. 0-98. 0， 高含铁量再生铝合金2. 0-10. 0 ; (2) 采用熔剂保护法在熔炼炉中将工业纯镁熔化至720-750°C，然后将高含铁量再生 铝合金加入至工业纯镁熔体中，并使之溶解，搅拌该熔体以加速其溶解，熔炼时间为5-20 分钟； (3) 将步骤（2)制备的合金熔体浇入保温包内，降温至650-690°C，并保温10-30分钟， 使熔体中析出高密度铁相并充分沉淀至保温包底部； (4) 缓慢将体积分数约占90 %的上部熔体浇注成锭，即可制备得到镁铝系合金，其化 学成分及质量百分比为：A1为2. 00-8. 00, Si为0. 01-4. 50, Fe不高于0. 005,其它杂质元 素不高于〇. 30,余量为Mg。
2. 根据权利要求书1所述的一种制备镁铝系合金的方法，其特征是： 步骤（1)中高含铁量再生错合金中的Si元素质量百分比为0. 10-18. 00, Fe元素质量 百分比为1. 50-10. 00,其它杂质元素总量不高于2. 00,其余为A1。
【文档编号】C22C23/02GK104087771SQ201410332252
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】刘相法, 张耀先, 刘文成 申请人:山东大学, 山东吕美熔体技术有限公司