一種高效熔煉Galfan合金的方法
【專利摘要】本發明涉及Galfan合金，特指一種高效熔煉Galfan合金的方法。本發明解決了高熔點合金、低燃點合金在有色金屬合金配制過程中的加入問題，特別是解決了低燃點金屬在配制過程中的氧化燃燒問題，效果明顯。由于在熔煉鋅稀土中間合金采用了隔離方法，防止稀土的燒損與氧化，燒損率低、合金元素吸收率高，能有效起到凈化熔液、細化晶粒。此外熔煉鋅鋁合金時，降低了鋅的百分比，降低了鋅鋁質量比重，降低了鋁的偏析，確保了化學成分準確均勻，達到合金成份的要求，適合大批量的Galfan合金生成。
【專利說明】—種高效熔煉Galfan合金的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及Galfan合金,特指一種高效熔煉Galfan合金的方法。
【背景技術】 [0002]Galfan合金是國際鉛鋅組織上世紀七十年代開發出來的，于1984年正式投產的，用以代替熱鍍鋅的新一代防腐鍍層，該合金是在5wt.%A1-Zn共晶合金的基礎上發展而來的，并在原來合金的基礎上添加了稀土元素(La、Ce等)；Galfan合金結構致密均勻,工藝性能良好，耐蝕性能優異，使用壽命長，可節約有色金屬，此外，由于操作溫度低及生產過程中所產生的渣與底渣少；從而可改善工作環境與節約消耗，在汽車工業、以及家用設備具有廣泛用途；通用使用熔鹽保護法和包裹法熔煉Galfan合金，但熔鹽法熔鹽粘度較大，稀土氧化燒穿比較嚴重；包裹法，由于稀土金屬在熔體中的溶解速度較快，即使熔體表面氧化程度較小，但熔化溫度稍有變化，熔體表面氧化程度影響嚴重，所以給操作帶來了不便，這對提高合金收率是不利；熔煉稀土中間合金是一種增加稀土的吸收率的方法，Zn-RE中間合金有(I)對摻法；稀土易氧化并且偏析嚴重；(2)液態陰極熔鹽電解法；文獻資料顯示在氯化稀土濃度30wt.%，電解溫度725°C，陰極電流密度1.75A/cm2是我最佳電解工業條件下的獲得的平均電流效率僅僅只有84%;液態陰極熔鹽電解法不僅操作復雜，條件限制也比較局限，稀土吸收率不高;A1-RE中間合金有(I)對摻法；在合理的技術工藝保障下，直接用對摻法生產鋁稀土中間合金，對只擁有常規金屬熔煉設備的廠家是一條經濟效益、社會效益都可行的工藝方案，但是稀土的燒穿氧化比較嚴重；(2)鋁液陰極熔鹽電解法；(3)工業鋁電解槽加稀土氧化物直接電解法，雖然能在一定程度上能防止稀土嚴重的氧化，但是稀土的吸收率氧化率還是偏聞。
[0003]隨著科學技術的不斷發展，工業產品質量的不斷提高，Galfan合金的需求量也越來越大，目前一般的Galfan合金生成工藝中存在以下問題:
一是難以保證準確的鋁含量:鋁容易發生偏析，鋅鋁比重相差較大從而會出現鋁的出浮現象，在合金液中會產生含鋁量不同的鍍層。
[0004]二是難以保證稀土金屬的含量:稀土金屬熔點較高，易燃，極易氧化，在一定溫度下，直接將稀土金屬加入到Zn-5%A1共晶熔體中，稀土燒損嚴重，鍍層內稀土幾乎全部氧化燒損。

【發明內容】

[0005]為克服以上技術問題，本發明給出了 Galfan合金熔煉方法，以下為技術方案:
1、熔煉中間合金
所述中間合金為Zn-RE中間合金，其組成重量百分比如下:鋅95-97%，稀土 3_5%。
[0006]先將鋅稀土混合物在氬氣保護下真空封裝，確保稀土不被氧化，放爐中升溫到500°C，然后保溫2小時。
[0007]升溫至820°C -860°C，然后保溫5-8小時。[0008]取樣時充分搖勻，使其成分均勻，然后淬火處理。
[0009]2、配料 將配置好的中間合金成份分析，計算出稀土的吸收率，根據目標Galfan合金的金屬元素成份，計算好所需鋅、鋁的含量，確保準確無誤，其組成重量百分比如下:
鋅 90%-94%
招 4.5%-6%
Zn-RE中間合金 1%-5%。
[0010]3、熔煉
裝料融化:將中間合金與計算好配比的鋅鋁備好，首先將爐溫調整680°C，加入鋁進行熔煉，30-50分鐘，熔煉Al時，不要攪拌，防止氧化增加燒損；待Al熔煉完畢后，將爐溫調整600°C，加入鋅進行熔煉，15-25分鐘，待鋅熔煉完畢后，溫度仍然保持在60(TC，最后加入Zn-RE中間合金進行熔煉，25-35分鐘。
[0011]精煉:爐前質量檢查，用0.2%的ZnCl2精煉，實施清渣、除氣，精煉時間為10_20分鐘。
[0012]出爐:溫度調整450°C，保溫15-25分鐘，澆鑄，出爐溫度為450°C。
[0013]本發明解決了高熔點合金、低燃點合金在有色金屬合金配制過程中的加入問題，特別是解決了低燃點金屬在配制過程中的氧化燃燒問題，效果明顯；由于在熔煉鋅稀土中間合金采用了隔離方法，防止稀土的燒損與氧化，燒損率低、合金元素吸收率高，此外熔煉鋅鋁合金時，降低了鋅的百分比，降低了鋅鋁質量比重，降低了鋁的偏析，確保了化學成分準確均勻，達到合金成份的要求，適合大批量的Galfan合金生成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是為0.lwt%Ce的Galfan合金凝固組織(淬火),實驗結果顯示招含量的質量分數為5.26%,稀土元素的質量分數為0.09%,吸收率高達90%以上。
[0015]圖2是為0.2wt%Ce的Galfan合金凝固組織(淬火),實驗結果顯示招含量的質量分數為5.47%,稀土元素的質量分數為0.19%，吸收率也在90%以上。
【具體實施方式】
[0016]本發明不限于以上實施例，可以根據組分、質量的不同實現多個不同實施例。
[0017]實施案例一
實驗制備300gZn-5%Al-0.l%Ce合金，其步驟如下:
1、熔煉中間合金
鋅-稀土中間合金其組成重量如下:
鋅5.70g
稀土0.30g
(I)先準確稱量鋅和經過打磨掉氧化皮并用丙酮清洗的稀土，并在石英管中真空封裝，確保稀土不被氧化，放爐中升溫到500°C，然后保溫2小時。
[0018](2)升溫至820°C，然后保溫5小時。
[0019](3)取樣時充分搖勻，使其成分均勻，淬火處理。[0020]2、配料
將配置好中間合金，分析數據，計算出質量損耗，再根據目標Galfan合金的金屬元素成份，計算好所需鋅、鋁的含量，確保準確無誤，其組成重量如下:
鋅279.02g ；
鋁14.98g ；
中間合金6.00g。
[0021]3、熔煉
(4)準備爐料設備。
[0022](5)裝料融化:將中間合金與計算好配比的鋅鋁備好，首先將爐溫調整680°C，加入鋁進行熔煉，40分鐘，熔煉Al時，不要攪拌，防止氧化增加燒損；待Al熔煉完畢后，將爐溫調整600°C，加入鋅進行熔煉，20分鐘，待鋅熔煉完畢后，溫度仍然保持在600°C，最后加入Zn-RE中間合金進行熔煉，30分鐘。
[0023](6)精煉:爐前質量檢查，用0.2%的ZnCl2精煉，實施清渣、除氣，精煉時間為15分鐘。
[0024](7)出爐:溫度調整450°C，保溫20分鐘，澆鑄，出爐溫度為450°C。
[0025]實驗結果鋁含量的質量分數為5.26%,稀土元素的質量分數為0.09%，吸收率高達90%以上，凝固組織如附圖1。
[0026]實施案例二
實驗制備300g Zn-5%Al-0.2%Ce的合金，其步驟如下:
1、熔煉中間合金
鋅-稀土中間合金其組成重量百分比如下:
鋅11.40g
稀土0.60g
(I)先準確稱量鋅和經過打磨掉氧化皮并用丙酮清洗的稀土，并在石英管中真空封裝，確保稀土不被氧化，放爐中升溫到500°C，然后保溫2小時。
[0027](2)升溫至850°C，然后保溫8小時。
[0028](3)取樣時充分搖勻，使其成分均勻，淬火處理。
[0029]2、配料
將配置好中間合金，分析數據，計算出質量損耗，再根據目標Galfan合金的金屬元素成份，計算好所需鋅、鋁的含量，確保準確無誤。
[0030]其組成重量百分比如下:
鋅273.03g ；
鋁14.97g ；
中間合金12.0Og。
[0031]3、熔煉
(4)準備爐料設備。
[0032](5)裝料融化:將中間合金與計算好配比的鋅鋁備好，首先將爐溫調整680°C，加入鋁進行熔煉，40分鐘，熔煉Al時，不要攪拌，防止氧化增加燒損；待々1熔煉完畢后，將爐溫調整600°C， 加入鋅進行熔煉，20分鐘，待鋅熔煉完畢后，溫度仍然保持在600°C，最后加Λ Zn-RE中間合金進行熔煉，30分鐘。
[0033](6)精煉:爐前質量檢查，用0.2%的ZnCl2精煉，實施清渣、除氣，精煉時間約15分鐘。[0034](7)出爐:溫度調整450°C，保溫20分鐘，澆鑄，出爐溫度為450°C。
[0035]實驗結果招含量的質量分數為5.47%,稀土元素的質量分數為0.19%,吸收率也在90%以上，凝固組織如附圖2。
【權利要求】
1.一種高效熔煉Galfan合金的方法,其特征在于包括如下步驟: (1)熔煉Zn-RE中間合金 準確稱量鋅和稀土，將鋅和稀土的混合物在氬氣保護下真空封裝，確保稀土不被氧化，放爐中升溫到500°C，然后保溫2小時；升溫至820°C _860°C，然后保溫5_8小時；取樣時充分搖勻，使其成分均勻，然后淬火處理； (2)配料 組成按照如下重量百分比進行配料:
鋅 90%-94%
招 4.5%-6% Zn-RE中間合金 1%-5%; (3)熔煉 將中間合金與計算好配比的鋅鋁備好，首先將爐溫調整680°C，加入鋁進行熔煉，30-50分鐘，熔煉Al時，不要攪拌，防止氧化增加燒損；待々1熔煉完畢后，將爐溫調整600°C，加入鋅進行熔煉，15-25分鐘，待鋅熔煉完畢后，溫度仍然保持在600°C，最后加入Zn-RE中間合金進行熔煉，25-35分鐘； (4)精煉、出爐。
2.如權利要求1所述的一種高效熔煉Galfan合金的方法,其特征在于:所述Zn-RE中間合金的組成重量百分比如下:鋅95-97%，稀土 3-5%。
3.如權利要求1所述的一種高效熔煉Galfan合金的方法，其特征在于:步驟I中的稀土稱量之前，稀土經過打磨除掉氧化皮并用丙酮清洗。
4.如權利要求1所述的一種高效熔煉Galfan合金的方法，其特征在于:所述的精煉指:用金屬熔體0.2wt%的ZnCl2精煉，實施清渣、除氣，精煉時間為10-20分鐘。
5.如權利要求1所述的一種高效熔煉Galfan合金的方法，其特征在于:所述的精煉指:所述出爐指:溫度調整450°C，保溫15-25分鐘，澆鑄，出爐溫度為450°C。
【文檔編號】C22C18/04GK103614580SQ201310588145
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】蘇旭平, 楊廷志, 吳長軍, 王建華, 涂浩, 劉亞, 彭浩平 申請人:常州大學