Способ получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов Советский патент 1991 года по МПК C22C1/02 

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия, предназначенных для модифицирования деформируемых и литейных алюминиевых сплавов, одним из компонентов которых может быть кремний, магний или медь.

Известен способ получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, содержащей в своем составе, мас.%: бор 1 и титан 5 путем нагрева расплавленного алюминия до 760°С и добавления к нему гранулированной смеси фторбората и фтортитаната калия.

Недостатком данного способа получения лигатуры является использование большого, избытка фторсодержащих солей, так как уже при 530 и 700°С фторборат и фтор- титанат соответственно разлагаются по реакциям:

530°С

2KBF4 К2ВР5 + ВРз;(1)

K2TIF6 2KF + TIF4.(2),

что сопровождается выделением вредных выбросов легколетучих фторидов бора и титана.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности результату является способ получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, включающий расплавление алюминия, введение фторбората калия v, губчатого титана.

Способ включает расплавление алюминия и введение в расплав фторбората калия и губчатого титана под слой жидкого флюса из хлорида калия. Температура процесса равна 950°С.

Недостатком известного способа является низкая степень извлечения бора и титана, повышенный расход исходного сырья,

сл

в частности, фторбората калия, и большой выброс вредных фторидов бора в окружающую среду. Это обусловлено высокой температурой процесса (950°С), при которой происходит разложение фторбората калия по реакции (1). Используемый покровный флюс хлорида калия, защищая алюминий и титан от окисления, не защищает фторборат калия от разложения. Поэтому для выхода на заданный состав по бору требуется избыток фторсодержащих солей из-за их больших потерь.

Цель изобретения - увеличение степени извлечения бора и титана в лигатуру, сокращение потерь исходного сырья, уменьшение вредных выбросов фторидов в окружающую среду.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, включающему расплавление алюминия, введение фторбората калия, губчатого титана, перед введением фторбората калия и губчатого титана в расплав дополнительно вводят компонент, образующий с алюминием эвтектику в количестве, обеспечивающем получение сплава алюминий - компонент с температурой плавления сплава, не превышающей температуры плавления алюминия.

Обоснование предлагаемого способа основано на следующем: в двойных системах алюминий - компонент, образующих с алюминием эвтектику, например, AI-Cu, AI- Sl, AI-Mg, имеются эвтектические сплавы с содержанием компонента Си, Si и Мд, мас.%: 33,2; 12,5; 34,0 с температурами плавления, °С, соответственно 547, 577, 450. Введение фторбората калия в расплав алюминий - компонент при составах, близких к эвтектическому (доэвтектическому или заэвтектическому), имеющих температуру плавления ниже, чем у алюминия, позволяет избежать нежелательного разложения фторбората калия и глубже провести процесс восстановления. Так как титан реагирует с бором с образованием очень

прочного интерметаллида TIB2 ( 62 -324,5 кДж/моль), то усвоение титана зависит от усвоения бора. Кроме того, образующийся по реакции

AI + + KF + AIF3(3)

калиевый криолит выполняет роль покровного флюса, под слой которого .вводят губчатый титан при 800- 950°С в зависимости от его содержания.

На основании изложенного очевидно, что проведение процесса при более низких температурах по сравнению с известным

способом позволит увеличить степень усвоения бора и титана, снизить расход исходного сырья и сократить вредные выбросы фторида бора в окружающую среду (за счет

уменьшения разложения фторбората калия).

В случае использования компонентов в. количестве, обеспечивающем образование сплава алюминий - компонент с температурой плавления выше температуры плавления алюминия, поставленная цель не достигается из-за активного разложения фторбората калия.

Признаки, отличающие предлагаемое

техническое решение от известного, не выявлены и в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники.

Пример В графитовом тигле расплавляли 280 г алюминия технической частоты марки А6 (ГОСТ 11069-74) и при 680-700°С вводили предварительно нагретую до 300-400°С катодную медь марки МО- Ок (ГОСТ 859-78) массой 170 г. Для

снижения температуры расплава до требуемой (600-620°С) добавляли твердый алюминий массой 70 г. После растворения меди при перемешивании вводили 50 г фторбората калия марки ХЧ (ГОСТ 9532-75). Восстановление бора J13 фтор бората калия осуществляли в течение 20-30 мин. Затем повышали температуру расплава до 800- 850°С и под слой обоазовавшегося флюса загружали губчатый титан марки ТГ110 (ГОСТ

17746-79} массой 30 г. Расплав выдержива - ли при перемешивании 30-35 мин и производили разливку, В лигатуре определяли содержание бора, титана и меди, и рассчитывали степень усвоения бора и титана.

Пример 2. В графитовом тигле расплавляли 450 г алюминия при 700-720°С, загружали предварительно нагретый до 100-200°-С кремний марки Кр1 (ГОСТ 2169- 69) массой 60 г. После растворения кремния

при перемешивании вводили 50 г твердого алюминия для снижения температуры расплава до 600-620°С. Затем при перемешивании загружали 50 г фторбората калия. В дальнейшем процесс вели как описано в

0 примере 1.

Пример 3, В графитовом тигле расплавляли 450 г алюминия при температуре 670-690°С, загружали 30 г магния марки МГ (ГОСТ 804-74). При растворении магния при

5 температуре расплава не выше 650°С, которую получали, вводя 50 г твердого алюминия, загружали 50 г фторбората калия, непрерывно перемешивая. В дальнейшем опыт вели как описано в примере 1.

Для сравнения на том же оборудовании получена лигатура по известному способу.

В графитовый тигель загружали алюминий (500 г) и расплав нагревали до 950°С, затем на его поверхность засыпали техни- ческий хлорид калия марки К (ГОСТ 4568-74) высотой слоя 60-70 мм. Под слой флюса вводили фторборат калия (50 г) и губчатый титан (30 г) при перемешивании. Спустя 3-5 мин проводили разливку. Полученные ре- зультаты приведены в таблице.

Как видно из приведенных примеров, применение предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивает снижение температуры процесса, повышает степень усвоения бора и титана, исключает использование дополнительного флюса. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает большую экологическую чистоту процесса, так как уменьшает расположение фторбората калия и образование легколетучего фторида бора, в то время, как в известном способе образующийся при более высокой температуре процесса фторид бора попадает в атмосферу и загрязняет окру- жающую среду. Применяя предлагаемый способ, можно получить лигатуру с меньшими потерями фторбората калия.

Подученная лигатура может найти применение для модифицирования сплавов на основе алюминия.

В процессе модифицирования при введении лигатуры в сплав содержание дополнительного компонента (кремния, магния или меди) уменьшается до уровня примеси и поэтому полученную лигатуру можно использовать вместо лигатуры AI-NI-B для модифицирования сплавов, не содержащих кремний или магний, или медь в основных компонентах.

Формула изобретения

Способ получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, включающий расплавление алюминия, введение фторбората калия и губчатого титана, о т- личающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения бора и титана, уменьшения потерь исходного сырья и сокращения выбросов вредных примесей в окружающую среду, перед введением фторбората калия и губчатого титана в расплав дополнительно вводят компонент, образующий с алюминием эвтектику, в количестве, обеспечивающем температуру плавления сплава не выше температуры плавления алюминия.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия. Целью изобретения является повышение степени извлечения бора и титана, уменьшение потерь исходного сырья и сокращение выбросов вредных примесей в окружакн дую среду. Цель достигается тем, что после расплавления алюминия вводят компонент, образующий эвтектикус алюминием. Затем загружают фторборат и губчатый титан. Понижение, температуры приготовления лигатуры приводит к достижению поставленной цели.