СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1996 года по МПК C22C1/06 C22B9/10 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к получению сплавов алюминия с кремнием.

Основным промышленным способом получения силуминов является растворение кристаллического кремния в расплавленном алюминии / см. М.Б.Альтман и др. Плавка и литье алюминиевых сплавов.-М. Металлургия, 1983.-351 с./.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающий углетермическое восстановление оксидов в ванне расплавленного алюминия / авт.свид. 931776, кл.С22В 21/02, 1982 г./.

Основным недостатком способа является низкий выход сплава.

Задачей изобретения является повышение выхода силумина.

Это достигается тем, что в известном способе получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающем введение кремнезема в расплавленный алюминий и обработку углеродсодержащим реагентом, согласно изобретению реагент дополнительно содержит водород. Кроме того, в качестве реагента используют продукты реакции водяного пара с углеродсодержащим материалом, например графитом.

Сущность способа состоит в следующем.

В предлагаемом способе, как и в прототипе, получение силумина осуществляется за счет растворения в алюминии кремния, восстановленного из кремнезема по реакциям:
SiO₂+3C_→ SiC +2CO (1)
SiO₂+2SiC __→ 3Si+2CO (2)
3SiO₂+4Al __→ 2Al₂O₃+3Si (3)
При этом в присутствии водорода в реакционной смеси дополнительно имеют место следующие реакции:
SiO₂+2H __→Si+H₂O (4)
H₂O+C __→ H₂+CO (5)
H₂O+SiC _→ Si+CO+H₂ (6)
Al₄C₃+3H₂O __→ 4Al+3CO+3H₂ (7)
Следовательно, введение в состав реагента водорода, инициирующего реакции /4/./7/, способствует более полному восстановлению оксидов кремния и разрушению карбидов кремния и алюминия, что в совокупности определяет увеличение выхода делового сплава алюминия с кремнием.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом.

В расплавленный алюминий вводят кварцевый посек в количестве 20.25% от массы расплава и расплав обрабатывают продуктами реакции водяного пара с углеродсодержащим материалом при 800.850^oС в течение 15.20 мин. Затем расплав выдерживают в течение 30.40 мин и сливают силумин.

Способ проверен в лабораторных условиях.

Пример. Получали силумин по предлагаемому способу. Навеску алюминия / масса 1 кГ/ расплавили в алундовом тигле, ввели кремнезем в виде кварцевого песка и обработали расплав в течение 20 мин асбестовым тампоном, предварительно смоченным в воднографитовой эмульсии. Затем расплав выдержали в течение 30 мин, после чего слили металл. Полученный металл взвешивали и определяли выход сплава по уравнению

где Р_спл-масса полученного силумина; Р_Аl-масса исходного алюминия. Полученный сплав анализировали на содержание кремния.

Для сравнения получали силумин по прототипу при 850^oС. Вводили кремнезем в виде кварцита фракции -2 + 5 мм в смеси с графитом, время выдержки расплава составляло 50 мин.

Результаты опытов приведены в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что применение предлагаемого способа позволяет увеличить выход силумина на 11.16% по сравнению с известным, при этом получать силумины с более высоким содержанием кремния /опыты 1.3/. ТТТ1

Использование: получение алюминиево-кремниевых сплавов. Сущность изобретения: в расплавленный алюминий ввозят кварцевый песок в количестве 20... 25% от массы расплава и при 800... 850^oС обрабатывают расплав продуктами реакции водяного пара с углеродсодержащим материалом в течение 15...20 мин. После выдержки расплава в течение 30...40 мин сливают сплав. Положительный эффект: на 11. . . 16% повышается выход силумина, увеличивается содержание кремния в сплаве. 1 табл.

Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающий введение кремнезема в расплавленный алюминий и обработку расплава углеродсодержащим реагентом, отличающийся тем, что в качестве реагента используют асбест, смоченный в водно-графитовой суспензии.