权利要求
1.一种再生
铝A380的铁含量降级制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)原料准备：对再生铝A380进行打磨，去除表面氧化层，然后将其在200~300℃下预热，以蒸干表面水分;
步骤(2)熔炼：将预热好的再生铝A380放入温度为720~750℃的井式电阻熔炼炉的熔炼坩埚中，静置15~20min 至完全熔融，之后静置保温10~15min;
步骤(3)精炼处理：向熔融的铝液中加入精炼剂，所述精炼剂与再生铝A380的质量比为3:1000，在加入过程中进行人工搅拌，使精炼剂均匀分布在铝液中，之后保温静置30~45min，然后进行扒渣操作，去除表面的过烧产物和杂质，再静置 10~15min;
步骤(4)超声处理：当熔体温度降至620℃时，将预热到380℃的钛合金杆插入熔体中，插入深度25mm，采用1200W 的功率进行40s 的超声处理，处理结束后撤出超声装置，并将电阻炉温度升至680~720℃;
步骤(5)浇铸：将上述处理后的
铝合金液浇注到预热至250℃的方形模具中，空冷至室温，得到再生铝A380制品。
2.根据权利要求1所述的再生铝A380的铁含量降级制备工艺，其特征在于，所述精炼剂为白色粉末状固体，其均匀度(CV)≤4%，灼烧减重(650℃)为 10~25%，C含量为 4~12%，Na含量为 15~22%，Cl含量为 10~18%，硝酸盐含量为22~32%，Al含量≤15%，F含量≤5%。
3.根据权利要求1所述的再生铝A380的铁含量降级制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，预热是在电阻炉中进行，预热时间为1h。
4.根据权利要求1所述的再生铝A380的铁含量降级制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，用于浇铸的不锈钢模具提前在电阻炉200~300℃下预热。
5.根据权利要求1所述的再生铝A380的铁含量降级制备工艺，其特征在于，步骤(3)中，保温静置的温度为750℃。
6.根据权利要求1所述的再生铝A380的铁含量降级制备工艺，其特征在于，步骤(5)中，浇铸速度不宜过快，以防止形成较深的冒口。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于
新材料与先进制造技术领域，涉及一种再生铝A380的铁含量降级制备工艺。
背景技术
[0002]再生铝A380具有诸多显著优势，它不仅环保节能，通过回收再利用能大幅降低能耗与碳排放，还能有效控制成本;同时具备良好的铸造性能，且强度、硬度和耐腐蚀性佳。其应用场景十分广泛，涵盖汽车制造(用于发动机缸体等实现轻量化)、3C 电子(制造设备外壳保障散热与强度)、家电行业(用于压缩机外壳等确保耐用)，也常用于工业零部件和建筑装饰材料等领域。然而，再生铝A380中，铁含量对其性能影响显著。铁含量过高时，会生成硬脆的针状β-Fe相(β-Al5FeSi)，这会降低合金的塑性以及强度，削弱流动性导致铸件缺陷，恶化耐腐蚀性且增加加工成本。
[0003]现有技术中，通过精炼及超声处理能够降低合金内铁元素含量以及改善铁元素在合金内的存在形态，生成汉字状甚至颗粒状α-Fe相(α-Al15(Fe,Mn)3Si2)，提高再生铝A380的力学性能。在熔炼过程中添加精炼剂对再生铝A380有着多方面优点：一方面，含
锰(Mn)的精炼剂可与铁元素发生反应，促进有益的α-Fe相生成，抑制有害的β-Fe相，避免β-Fe相以针状或针片状形态割裂基体，从而提升合金强度;另一方面，精炼剂在去除杂质过程中，能使铁元素形成高熔点化合物或浮渣，通过扒渣操作将多余铁杂质从铝液中分离，有效控制铁含量，降低高铁对合金流动性、耐腐蚀性和加工性能的负面影响，确保再生铝A380的综合性能稳定，满足汽车、电子等行业对零部件质量的严格要求;还能高效去除铝液中的氢气，减少铸件气孔，提升致密性与力学性能。
[0004]在再生铝 A380 熔炼中，超声技术通过空化、声流及机械搅拌效应，对铁元素产生关键影响。它能抑制有害针状β-Fe相生长，促使其向有益的细小α-Fe 相转变，减少β-Fe相对基体的割裂，提升合金强度;还可促进铁与Mn、Si等元素反应，形成稳定金属间化合物均匀分布;同时，超声强烈的搅拌作用便于分离多余铁杂质，有效控制铁含量，降低高铁对合金流动性、耐腐蚀性和加工性能的不良影响。
[0005]尽管如此，现有技术在处理再生铝A380时，铁含量的降低效果以及合金强度的提升仍有不足，难以满足高强结构件的应用需求。因此，需要一种更优化的制备工艺来进一步降低再生铝A380的铁含量，改善其性能。
发明内容
[0006]本发明的目的在于提供提供了一种再生铝A380的铁含量降级制备工艺，旨在解决现有技术中再生铝 A380 铁含量较高、强度不足，难以作为主承力结构件广泛应用的问题，提供一种再生铝 A380 的铁含量降级制备工艺，以降低铁元素含量、改善含铁相形态，提高合金强度。
[0007]根据本发明的目的，本发明提供一种再生铝 A380 的铁含量降级制备工艺，包括以下步骤：
步骤(1)原料准备：对再生铝A380进行打磨，去除表面氧化层，然后将其在200~300℃下预热，以蒸干表面水分;
步骤(2)熔炼：将预热好的再生铝A380放入温度为720~750℃的井式电阻熔炼炉的熔炼坩埚中，静置15~20min 至完全熔融，之后静置保温10~15min;
步骤(3)精炼处理：向熔融的铝液中加入精炼剂，所述精炼剂与再生铝A380的质量比为3:1000，在加入过程中进行人工搅拌，使精炼剂均匀分布在铝液中，之后保温静置30~45min，然后进行扒渣操作，去除表面的过烧产物和杂质，再静置10~15min;
步骤(4)超声处理：当熔体温度降至620℃时，将预热到380℃的钛合金杆插入熔体中，插入深度25mm，采用1200W 的功率进行40s 的超声处理，处理结束后撤出超声装置，并将电阻炉温度升至680~720℃;
步骤(5)浇铸：将上述处理后的铝合金液浇注到预热至250℃的方形模具中，空冷至室温，得到再生铝A380制品。
[0008]进一步地，所述精炼剂为白色粉末状固体，其均匀度(CV)≤4%，灼烧减重(650℃)为 10~25%，C含量为 4~12%，Na含量为 15~22%，Cl含量为 10~18%，硝酸盐含量为22~32%，Al含量≤15%，F含量≤5%。
[0009]进一步地，步骤(1)中，预热是在电阻炉中进行，预热时间为1h。
[0010]进一步地，步骤(2)中，用于浇铸的不锈钢模具提前在电阻炉200~300℃下预热。
[0011]进一步地，步骤(3)中，保温静置的温度为750℃。
[0012]进一步地，步骤(5)中，浇铸速度不宜过快，以防止形成较深的冒口。
[0013]本发明的有益效果：
本发明无需额外复杂工艺，通过传统重力铸造即可生产，大幅提升效率;超声处理后可铸造大尺寸、低缺陷样品，可用作主承力结构件;精炼剂微量添加，工艺简单，成本低，具备商业化潜力;制造过程环保无污染;可回收超服役产品二次熔炼，节约成本;且能有效降低铁含量、提升强度，使再生铝A380性能更优。
附图说明
[0014]图1为本发明实施例方法的流程图;
图2为本发明实施例2-4中合金的拉伸力学性能图。
具体实施方式
[0015]下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0016]实施例1
如图1-图2所示，一种再生铝 A380 的铁含量降级制备工艺，包括以下步骤：
原料准备：对再生铝A380进行打磨，去除表面氧化层，然后将其在200~300℃下预热，以蒸干表面水分;
熔炼：将预热好的再生铝A380放入温度为720~750℃的井式电阻熔炼炉的熔炼坩埚中，静置15~20min至完全熔融，之后静置保温10~15min;
精炼处理：向熔融的铝液中加入精炼剂，精炼剂与再生铝A380的质量比为 3:1000，在加入过程中进行人工搅拌，使精炼剂均匀分布在铝液中，之后保温静置30~45min，然后进行扒渣操作，去除表面的过烧产物和杂质，再静置10~15min;
超声处理：当熔体温度降至620℃时，将预热到380℃的钛合金杆插入熔体中，插入深度约25mm，采用1200W 的功率进行40s 的超声处理，处理结束后撤出超声装置，并将电阻炉温度升至680~720℃;
浇铸：将上述处理后的铝合金液浇注到预热至250℃的方形模具中，空冷至室温，得到再生铝A380制品。
[0017]精炼剂为白色粉末状固体，其均匀度(CV)≤4%，灼烧减重(650℃)为 10~25%，C含量为 4~12%，Na含量为 15~22%，Cl含量为 10~18%，硝酸盐含量为22~32%，Al含量≤15%，F含量≤5%。
[0018]步骤(1)中，预热是在电阻炉中进行，预热时间为1h。
[0019]步骤(2)中，用于浇铸的不锈钢模具提前在电阻炉 200~300℃下预热。
[0020]步骤(3)中，保温静置的温度为 750℃。
[0021]步骤(5)中，浇铸速度不宜过快，以防止形成较深的冒口。
[0022]实施例2(未处理)
如图1-图2所示，本实施例为再生铝A380原料，不进行任何处理。
[0023]采用光谱分析仪对该
再生铝合金铸锭进行成分检测，结果显示其含有1.158%的Fe。
[0024]将该再生铝合金铸锭加工成符合 GB/T 6397-1986 标准的拉伸性能测试试样，试样为总长55mm、厚度2mm、标距长度15mm的片材。按照GB/T228.1-2010 标准，在室温下于Instron 4505 机器上进行拉伸测试，十字头速度为1.0mm/min，应变通过引伸计测量，实验重复三次。测试结果显示其抗拉强度为179MPa。
[0025]实施例 3(仅精炼处理)
如图1-图2所示，步骤 S1：配料：再生铝A380和精炼剂按照1000:3 的质量比配比，对原料进行表面处理(去除污物、氧化皮)，然后在电阻炉中200℃预热1h;
步骤 S2：熔炼：设定熔炼炉温度为750℃，待熔炼炉温度升至预定温度时，将预热完成的再生铝A380放入熔炼炉的坩埚中，静置待其熔化后，保温10分钟;
步骤 S3：精炼处理：将精炼剂加入熔液中，加入过程中不断搅拌熔液，加入完毕升温至750℃后保温静置10分钟;
步骤 S4：静置结束后进行表面扒渣，使用不锈钢勺子将表面浮渣去除，最后将炉温降至680℃;
步骤 S5：浇铸：将静置好的铝合金浇注到预热至250℃的方形模具中，制得块状铸态铝合金，铸锭空冷至室温;
采用光谱分析仪对该新型再生铝合金进行成分检测，结果显示其含有1.04% 的Fe。
[0026]按照与实施例2相同的方法进行拉伸性能测试，结果显示其抗拉强度为303MPa。
[0027]实施例 4(精炼加超声处理)
如图1-图2所示，本实施例与实施例3相比，在步骤S4与S5中加入超声处理步骤：待到电阻炉温度降至620℃时，将预热到380℃的钛合金杆插入熔体中(深度约25mm)，采用1200W的功率超声处理40s后，撤出超声装置，并将电阻炉温度设定升至 680℃。其余步骤与实施例3相同。
[0028]采用光谱分析仪对该新型再生铝合金进行成分检测，结果显示其含有0.855%的Fe。
[0029]按照与实施例2相同的方法进行拉伸性能测试，结果显示其抗拉强度为389MPa。
[0030]以上实施例的性能检测结果如下表所示：
从上述实施例可以看出，本发明的工艺能有效降低再生铝A380的铁含量，显著提高其抗拉强度，具有良好的应用前景。
[0031]本发明通过添加特定比例的精炼剂和特定参数的超声处理相结合的方式，能有效降低再生铝A380的铁含量，同时改善含铁相的形态和分布，显著提高合金的抗拉强度。
[0032]从实施案例来看，未处理的再生铝A380铁含量为1.158%，抗拉强度为179MPa;仅进行精炼处理后，铁含量降至1.04%，抗拉强度提升至303MPa;而经过精炼加超声处理后，铁含量进一步降至0.855%，抗拉强度高达389MPa。
[0033]本发明不需要额外的复杂加工工艺，通过传统的重力铸造即可获得高性能铝合金产品，能大幅度提高生产效率。经过超声熔体处理后的再生铝，可以铸造大尺寸规格样品，样品内部缺陷少，可用作主承力结构件产品的制备。
[0034]在制备成本方面，由于精炼剂为微量化添加，并且不涉及复杂的工艺方法和流程，制备成本较低，该新型再生铝具备商业化生产的潜力。
[0035]本发明制造过程符合安全环保的理念，不会对环境产生任何污染。本发明在保证合金成分偏差和杂质元素符合规定的情况下，可以对超过服役时长的产品进行回收利用，二次熔炼进而节约成本。
[0036]尽管已经示出和描述了本发明专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。
说明书附图(2)
声明：
“再生铝A380的铁含量降级制备工艺” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：湖南大学, 湖南大学苏州研究院
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