[发明专利]一种铝合金牺牲阳极的熔铸方法

说明书

技术领域  

本发明属于腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种铝合金牺牲阳极的熔铸方法。

背景技术

目前，国内外铝合金牺牲阳极的熔炼工艺均是以纯度为99.85%的原铝锭、99.99%的锌锭等为原料，通过熔炼炉将金属锭加热到约750-780℃熔化，经熔化—搅拌—静置—扒渣—加合金—静置—浇铸等工序，制得铝合金牺牲阳极。熔炼炉通常采用电加热或燃气加热。由于将金属锭由室温加热到780℃，熔炼时间较长，能耗高，且金属的氧化烧损严重，一般氧化烧损率高达10%。由于牺牲阳极的熔炼缺乏精炼工序，合金中存在大量的气泡和金属氧化物夹杂，导致铝合金牺牲阳极电位正移、表面溶解不均匀、电流效率降低。而铝合金牺牲阳极在生产过程中，由于炉料本身所携带的气体和杂质，以及铝锭、锌锭等在加热熔炼、转送等过程中造成氧化烧损并吸收了气体，铝合金液中会不可避免的含有大量氧化夹杂物和气体，使合金液的流动性变差，浇注后会使牺牲阳极产生大量氧化物夹杂、气孔等铸造缺陷，影响其溶解性能、电化性能以及外观质量，故必须在浇注前，对其进行精炼、净化处理，以脱除这些氧化夹杂物和气体，提高铝合金液的质量。

目前，合金熔体的精炼一般有固体精炼、气体精炼以及固体和气体混合的喷吹精炼等方法，气体精炼较易脱除熔体中的气体物质，但脱除氧化物夹杂能力较差；固体精炼可脱除熔体中的氧化物夹杂，但脱气效果一般。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种铝合金牺牲阳极的熔铸方法，通过以液态的电解原铝液替代纯度为99.85%的原铝锭熔炼铝合金，并选用高效无污染的精炼剂喷射精炼，合金熔体经脱气并陶瓷过滤后，进一步脱除合金中的气体及氧化物夹杂，目的是显著减少合金的氧化烧损，减少阳极中的气泡及氧化物夹杂，提高阳极的电化学性能，并具有熔炼时间短，氧化烧损小，除气、除杂能力好，熔炼成本低的特点。 

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）打开电阻炉电源，预热并升温到750~900℃，向电阻炉中加入电解原铝液，然后加入锌锭，形成铝合金液，加入占铝合金液重量0.3～0.8%的覆盖剂，将铝液表面均匀覆盖，且不漏出铝液；

（2）采用氩气负载精炼剂对铝合金液进行喷射精炼，精炼温度为720～780℃，精炼剂的用量占炉料总量的0.3～0.6%，精炼时间为5~30min，得到精炼的铝合金熔体；

（3）精炼后向铝合金熔体中通入氩气进行脱气，脱气时间为7～15min，脱除合金中的氢气，脱气后的铝合金熔体静置5~20min，然后用扒渣工具扒除铝合金熔体表面的氧化浮渣；

（4）扒渣后向铝合金熔体中加入低熔点金属元素，所述的低熔点金属元素以高纯铝箔包覆的形式用钟罩压入，压入时间为1～2min；

（5）在低熔点金属压入后，对熔体进行电磁搅拌5~25min，然后进行陶瓷过滤，得到去除氧化夹杂的铝合金熔体，对铝合金熔体进行成分分析，发现合金成分不合格，则应马上进行调整成分的补加或冲淡工作，并重新精炼；如合金成分合格，则进行下一步浇注；

（6）采用真空包或浇包，在700～740℃的浇注温度下，将铝合金熔体以均匀的浇注速度向预热到200～500℃的铁制阳极模具中倾倒浇注，待合金熔体充满磨具，冷却凝固成型后，从模具中取出，得到铝合金牺牲阳极。

所述的锌锭的加入量为铝合金液重量的2～10%。

所述的步骤（1）中还可以与锌锭同时加入高熔点合金铝硅合金或铝钛合金，其加入量按照铝硅合金中的硅占铝合金液总重量0.01～0.5%，铝钛合金中的钛占铝合金液总重量的0.2～5%计算。

所述的覆盖剂成分按重量分数为50%NaCl+50%KCl或（40～50%）NaCl+（25～35%）KCl+（25～35%）Na₃AlF₆。

所述的精炼剂成分按照重量分数为39% NaCl+50%KCl+4.4%CaF₂+6.6%Na₃AlF₆。

所述的低熔点金属元素是In、Cd、Sn或Mg中的一种或两种，其加入量是铝重量的0.01~0.1%。

本发明方法适用于熔炼Al-Zn-In系牺牲阳极，包括Al-Zn-In-Cd系合金、Al-Zn-In-Sn系合金、Al-Zn-In-Sn-Mg系合金、Al-Zn-In-Si系合金、Al-Zn-In-Mg-Ti系等以及其他铝合金系列牺牲阳极。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：