[发明专利]铝合金中杂质元素铁、钛和钒的去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金中杂质元素铁、钛和钒的去除方法。本发明具体涉及一种通过加入含锰和含硼物质去除用于铝热传输材料的铝合金中杂质元素铁、钛和钒的方法。

背景技术

随着铝合金应用的日益广泛，在一些铝合金生产应用领域，如铝热传输领域，对于作为半成品坯料的铝合金的性能要求越来越高。降低铸锭中初晶硅相、硬脆的铁铝相的形成，可以防止铸锭开裂，使合金具有良好的后续加工性能，并可以提高成品材料的钎焊性能。铁、钛和钒作为常见的杂质元素存在于铝合金中，在合金熔炼过程中容易形成上述的有害相。在铝合金生产过程中使用的普通纯铝，添加的含其他元素的合金以及熔炼过程均有可能引入这三种杂质元素。工业用纯铝在电解冶炼过程中不能完全避免这三种杂质元素。而高纯铝价格昂贵，并且其性能不能完全满足某些领域如铝热传输领域的要求。

在现有技术中，对铝合金中杂质元素铁的去除，主要有沉降法、离心法、永磁过滤法等。文献《铸造铝合金的除铁》(刘荣迁等，《特种铸造及有色合金》2001年第二期)介绍了铝硅系合金中，以硅为第三元素降低铁在液态铝中溶解度令铁过饱和，促使T₂(Fe₃SiAl₉)相生成，从液态铝合金中析出，利用重力自然沉降分离。文献《Al-Si-Ti合金离心过滤复合降铁工艺》(刘亚民等，《洛阳工学院学报》1999年第20卷第01期)在Al-Si-Ti合金中加入合金元素促使粗大的(FeMn)₃Si₂Al₂₅富铁相生成，经离心处理，再经过铜网过滤方法去除合金中的铁元素。文献《铝硅合金中富铁相杂质的永磁分离》(焦万丽等，《铸造技术》2006年第27卷第3期)通过对铝硅合金熔体过热处理，添加合金元素促使粗大的AlSiFeMn相析出，利用永磁分离降低铝合金中铁含量。

在现有技术中，如王晓丽等，稀土及硼化处理对电工圆铝杆电阻率的影响，《稀土》，2008年第29卷第6期：100-102；中国专利申请公开CN1271024A；张强等，硼化物的形成以及在电工铝硼化处理中的作用，《有色金属(冶炼部分)》，2008年第3期：51-53，钛和钒是影响铝合金导电性的重要杂质元素，因此关于去除这两种杂质元素的报导，其主要目的是为了提高铝合金产品的导电性。在一些特殊领域，如电工用铝合金生产，有着重要的价值。但对去除铁、钛和钒杂质元素，从而可以提高应用于铝热传输的铝合金产品质量，如降低初晶硅相、硬脆的铁铝相的形成，防止铸锭开裂等，使合金具有良好的后续加工性能，并可以提高成品材料的钎焊性能并无相关报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在铝合金中，特别是在铝热传输用铝合金中杂质元素铁、钒和钛的去除方法。本发明人意外地发现，通过该方法可有效地防止在熔炼过程中因所述杂质元素的存在而产生硬脆相，防止铸锭开裂等，使合金具有良好的后续加工性能，并可以提高成品材料的钎焊性能，从而生产出性能优异的半成品铝合金坯料。

本发明的一个方面涉及一种铝合金中杂质元素钒、铁、钛的去除方法，所述方法包括以下步骤：向含有钒、钛和铁杂质的铝合金熔体中加入含锰物质和含硼物质，充分搅拌以除去杂质元素，其中所述含锰物质的加入量是使锰铁重量比为0.5-1.5，所述含硼物质的加入量是使硼相对于钒和钛总重的重量比为0.5-2。

在本说明书中，所述含锰物质为含有锰元素，且不会带来其他反应杂质的物质即可，并无特殊限定。优选锰元素的含量超过50重量％，更优选选自纯锰，铝锰合金，锰的氯化物和它们的混合物。

在本说明书中，所述含硼物质为含有硼元素，且不会带来其他反应杂质的物质即可，并无特殊限定。优选硼元素的含量超过50重量％，更优选选自铝硼合金，纯硼和它们的混合物。

本发明中含锰物质的加入量是使锰铁重量比为0.5-1.5。当锰铁比低于0.5时，不足以充分去除铝合金中含有的铁杂质，而当锰铁比高于1.5时，残余的锰过高而会影响到合金的纯净度。优选的锰铁比是0.5-1。

本发明中含硼物质的加入量是使硼相对于钒和钛总重的重量比为0.5-2。当硼相对于钒和钛总重的重量比小于0.5时，钒和钛的去除不充分，而当硼相对于钒和钛总重的重量比大于2时，残余的硼过高而会影响合金后续加工的成品的钎焊性能。优选含硼物质的加入量为使硼相对于钒和钛总重的重量比为0.5-1.5。