CN111636007B - 一种散热器型材净化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种散热器型材净化处理工艺，属于散热器型材加工技术领域，其技术方案要点是加工工艺包括如下步骤：（1）铝熔体熔炼；在温度为675‑725℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量3‑8％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣；（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为655‑685℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂2‑5‰，搅拌均匀，处理10‑20min后扒渣；（3）铸造，在温度为655‑685℃的条件下浇注，达到有效净化铝熔体中的杂质气体，提高散热器的导热性能的效果。

Description

一种散热器型材净化处理工艺
技术领域
本发明涉及散热器型材加工技术领域，特别涉及一种散热器型材净化处理工艺。
背景技术
散热器作为热的传导者，其散热效果和制造散热器材料的导热性密切相关，铝合金凭借良好的导热性能、成形性能与相对低廉的价格成为生产散热器的主要材料。现有的散热片材料大多采用铝合金挤制而成，随着各种散热器功能升级，对散热器的热传导能力的要求也越来越高，因此要求材料具有更好的导热性能。
由于铝电解生产的特殊性，电解铝熔体不可避免地会含有H2、O2、CO、N2等气体，其中H2占85%以上，由于H2含量的增加，会使得铝加工坯料中存在的主要质量缺陷是夹渣和气孔，夹渣和气孔的存在不仅导致坯料的质量下降，同时用该材料制成的散热器型材的导热性能降低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种散热器型材净化处理工艺，达到有效净化铝熔体中的杂质气体，提高散热器的导热性能的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种散热器型材净化处理工艺，所述加工工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为675-725℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量3-8％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为655-685℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂2-5‰，搅拌均匀，处理10-20min后扒渣；
（3）铸造，在温度为655-685℃的条件下浇注。
通过采用上述技术方案，由于熔体中不同程度地存在气体、非金属夹杂物和其他有害金属，常常使铸锭产生疏松、夹渣、气孔等缺陷，对铝材的力学性能、加工性能、导热性能、抗蚀性及铝材的表面质量都有较大的影响。
本发明中对熔化后的铝熔体进行第一次除渣处理以及保温时进行除渣处理，能够有效将铝熔体中的熔渣除去，同时将铝熔体在保温净化处理过程中，能够将铝熔体中的氢气除去，从而有效降低因为杂质气体以及熔渣对铝型材质量的影响，从而有效提高铝型材的导热性能，另外，本发明中的铝熔体的熔炼温度为675-725℃、保温处理温度为655-685℃、浇注温度为655-685℃的条件下，有效防止温度过高时，产生金属氧化，同时也减少金属熔体内气体的含量，从而降低因温度过高而导致的铝型材夹渣或气孔缺陷的概率，同时也防止温度过低时，铝熔体内的熔渣和析出的气体来不及浮出液面而引起铝型材夹渣和气孔。
综上，本发明通过在铝熔体熔炼中加入清渣剂以及在保温处理过程中加入除渣剂，有效除去铝型材中的熔渣以及气体，同时温度的控制，降低熔渣以及气体再生成的概率，节省成本，提高铝型材的导热性能。
本发明进一步设置为，所述加工工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为695-715℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量5-7％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为665-675℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂3-4‰，搅拌均匀，静置12-17min后扒渣；
（3）铸造，在温度为665-675℃的条件下浇注。
通过采用上述技术方案，本发明的铝型材的加工工艺在此范围内时，能够进一步提高对铝熔体中熔渣和杂质气体的处理量，从而有效提高铝型材的导热性能。
本发明进一步设置为，所述步骤（1）中的清渣剂包括氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠。
本发明进一步设置为，所述氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠的重量比为1：（1.2-1.6）：（1.1-1.4）：（0.9-1.2）。
通过采用上述技术方案，氯化钠和氯化钾的加入，起到缓冲和辅助精炼的作用，氯化物表面张力小，对三氧化二铝有较强的湿润作用，又是熔剂的主要成分，氯化钠、氯化钾体系在共晶成分熔点约660℃，熔点低，表面张力小，能够与铝熔体中的熔渣成分充分接触反应。
氟铝酸钠的化学分子结构和氧化铝相似，且氟铝酸钠能与氧化铝相互溶解，随着氟铝酸钠含量的增加，能够有效提高对氧化铝夹杂物的吸附能力，溶于熔剂中的氧化铝易与铝熔体分离。
碳酸盐在铝熔体中的分解出二氧化碳，气泡在上升过程中除氢，并在有效的作用时间内提升温度，改善夹杂向熔剂的扩散条件。
因此，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠和碳酸钠的配合使用，不仅能够有效去除铝熔体中的熔渣，降低铝型材中的夹渣含量，提高铝型材的导热性能。
本发明进一步设置为，所述清渣剂包括还包括耐火土和稀土。
通过采用上述技术方案，稀土与氢具有较强的亲和力，可以形成稀土氢化物，在铝熔体中所形成的稀土氢化物是稳定的，具有较好的固氢作用，且由于整个过程中形成的稀土氢化物的浓度比较低，因此整个过程能够有效除去铝熔体中的氢含量，使得氧化夹杂量减少，提高铝型材的导热性能。
本发明进一步设置为，所述氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠、耐火土和稀土的重量比为1：（1.2-1.6）：（1.1-1.4）：（0.9-1.2）：（0.8-1.1）：（0.7-1.0）。
通过采用上述技术方案，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠、耐火土和稀土的重量比在此范围内时，能够有效去除铝型材中的杂质含量，从而使得铝熔体在保温处理的过程中，减少除渣剂的加入，降低成本，同时也提高铝型材的导热性能和机械性能。
本发明进一步设置为，所述除渣剂包括六氯乙烷和精炼剂，六氯乙烷与精炼剂的重量比为（1.2-1.6）：（0.9-1.3）。
通过采用上述技术方案，六氯乙烷和精炼剂的配合使用，能够有效去除铝熔体中的熔渣含量以及气体，从而使得浇注得到的铝型材具有良好的力学性能以及导热性能。
本发明进一步设置为，所述六氯乙烷和精炼剂在氮气的压力作用喷入铝熔体中，氮气流量为0.9-1.3L/min，除渣剂的流量为80-100g/min。
通过采用上述技术方案，氮气与六氯乙烷、精炼剂的配合使用，不仅能够使得除氢率增加，同时杂质气体在上升的过程中，能够吸附铝熔体中的熔渣，从而进一步提高对铝熔体中的熔渣的的清理，降低铝熔体中熔渣和杂质气体的含量，此外，氮气的加入，能够减少六氯乙烷在除气的过程中产生氯气，从而减少对环境的污染。
此外氮气流量以及除渣剂的流量，能够有效保证铝熔体表面不产生飞溅，同时也能够很好的去除铝熔体中的杂质，保证铝型材的质量以及导热性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明清渣剂和除渣剂的配合使用，能够有效的将熔体中的熔渣和氢气除去，从而使得铝型材的成品中，针孔率控制在3-5%，成品夹渣率控制在3.2-4.6%，从而有效提高铝型材的机械性能和导热性能；
2、氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠配合使用，能够对铝熔体中的熔渣起到有效的吸附，从而使得铝熔体内部的熔渣能够漂浮到铝熔体表面，提高除渣率；
3、氮气与六氯乙烷、精炼剂的配合使用，随着除渣剂流量的增加，其除氢效率也会上升，但当处理时间过长时，其除渣效率以及除氢效率都会降低，可见，处理时间过长会使得铝熔体内的金属氧化物发生氧化，导致整体效率降低，铝型材的质量也降低。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例和对比例中：
耐火土购自巩义市旺林供水材料有限公司；
稀土购自赣州市恒泰稀土科技有限公司，主要成分是La和Ce；
精炼剂采用无钠喷粉精炼剂，购自安徽铜鼎轻金属新材料科技有限公司；
铝熔体的量为400kg；
铝熔体的各元素质量百分含量如下表所示，测试方法GB/T7999-2015
元素 Si Fe Cu Mn Mg Ni Zn Ti Pb Sn Al
结果/% 10.40 0.73 1.63 0.26 0.23 0.03 0.80 0.04 0.03 0.01 余量
实施例1
一种散热器型材净化处理工艺，加工工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为675℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量3％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣，清渣剂包括氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠，其中氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠的重量比为1：1.2：1.1：0.9，即氯化钠2.86kg、氯化钾3.43kg、氟铝酸钠3.14kg、碳酸钠2.57kg；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为655℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂2‰，搅拌均匀，处理10min后扒渣，除渣剂包括六氯乙烷和精炼剂，六氯乙烷与精炼剂的重量比为1.2：0.9，即六氯乙烷0.46kg、精炼剂0.34kg；
（3）铸造，在温度为655℃的条件下浇注。
实施例2
一种散热器型材净化处理工艺，加工工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为695℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量5％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣，清渣剂包括氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠；氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠的重量比为1：1.3：1.3：0.9；即氯化钠4.44kg、氯化钾5.78kg、氟铝酸钠5.78kg、碳酸钠4kg；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为665℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂3‰，搅拌均匀，静置12min后扒渣，除渣剂包括六氯乙烷和精炼剂，六氯乙烷与精炼剂的重量比为1.2：0.9；即六氯乙烷0.67kg、精炼剂0.53kg；
（3）铸造，在温度为665℃的条件下浇注。
实施例3
一种散热器型材净化处理工艺，加工工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为705℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量6％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣，清渣剂包括氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠的重量比为1：1.4：1.3：1.1；即氯化钠5kg、氯化钾7kg、氟铝酸钠6.5kg、碳酸钠5.5kg；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为670℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂3‰，搅拌均匀，静置12min后扒渣，除渣剂包括六氯乙烷和精炼剂，六氯乙烷与精炼剂的重量比为1.4：1.1；
（3）铸造，在温度为670℃的条件下浇注。
实施例4
一种散热器型材净化处理工艺，加工工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为715℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量7％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣，清渣剂包括氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠的重量比为1：1.4：1.3：1.1；即氯化钠5.83kg、氯化钾8.17kg、氟铝酸钠7.58kg、碳酸钠6.42kg；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为675℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂4‰，搅拌均匀，静置17min后扒渣，除渣剂包括六氯乙烷和精炼剂，六氯乙烷与精炼剂的重量比为1.6：1.3；即六氯乙烷0.88kg、精炼剂0.72kg；
（3）铸造，在温度为675℃的条件下浇注。
实施例5
一种散热器型材净化处理工艺，加工工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为725℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量8％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣，清渣剂包括氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠的重量比为1：1.6：1.4：1.2；即氯化钠6.15kg、氯化钾9.85kg、氟铝酸钠8.62kg、碳酸钠7.38kg；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为685℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂5‰，搅拌均匀，处理20min后扒渣，除渣剂包括六氯乙烷和精炼剂，六氯乙烷与精炼剂的重量比为1.6：1.3；即六氯乙烷1.1kg、精炼剂0.9kg；
（3）铸造，在温度为685℃的条件下浇注。
实施例6
一种散热器型材净化处理工艺，与实施例3的不同之处在于，步骤（1）中的清渣剂还包括耐火土和稀土，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠、耐火土和稀土的重量比为1：1.4：1.3：1.1：0.8：0.7，即氯化钠3.81kg、氯化钾5.33kg、氟铝酸钠4.95kg、碳酸钠4.19kg、耐火土3.05kg、稀土2.67kg。
实施例7
一种散热器型材净化处理工艺，与实施例3的不同之处在于，步骤（1）中的清渣剂还包括耐火土和稀土，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠、耐火土和稀土的重量比为1：1.4：1.3：1.1：1.0：0.8，即氯化钠3.64kg、氯化钾5.09kg、氟铝酸钠4.73kg、碳酸钠4kg、耐火土3.64kg、稀土2.91kg。
实施例8
一种散热器型材净化处理工艺，与实施例3的不同之处在于，步骤（1）中的清渣剂还包括耐火土和稀土，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠、耐火土和稀土的重量比为1：1.4：1.3：1.1：1.1：1.0，即氯化钠3.48kg、氯化钾4.87kg、氟铝酸钠4.52kg、碳酸钠3.83kg、耐火土3.83kg、稀土3.48kg。
实施例9
一种散热器型材净化处理工艺，与实施例3的不同之处在于，六氯乙烷和精炼剂在氮气的压力作用喷入铝熔体中，氮气流量为0.9L/min，除渣剂的流量为80g/min，处理时长为15min。
实施例10
一种散热器型材净化处理工艺，与实施例3的不同之处在于，六氯乙烷和精炼剂在氮气的压力作用喷入铝熔体中，氮气流量为1.1L/min，除渣剂的流量为90g/min,处理时长为13min。
实施例11
一种散热器型材净化处理工艺，与实施例3的不同之处在于，六氯乙烷和精炼剂在氮气的压力作用喷入铝熔体中，氮气流量为1.3L/min，除渣剂的流量为100g/min,处理时长为12min。
对比例1
与实施例3的不同之处在于，步骤（1）中的熔炼温度为730℃，步骤（2）中保温处理温度为700℃，步骤（3）中铸造时的温度为700℃。
对比例2
与实施例3的不同之处在于，清渣剂包括氯化钠10.43kg、氟硅酸钠13.57kg。
对比例3
与实施例9的不同之处在于，除渣剂的流量为60g/min，处理时长为20min。
性能检测
对实施例1-11和对比例1-3铸造得到的铝型材进行力学性能以及导热性能检测，检测结果如表1所示。
拉伸测试，将铸造得到的铝型材在室温下采用CSS-44100万能拉伸试验机进行力学性能试验，拉伸速度为2mm/min。
表1铝型材检测结果表
项目 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 导热系数/W/m▪K
实施例1 322 278 12.5 223
实施例2 326 282 12.1 226
实施例3 329 285 11.3 231
实施例4 327 283 11.5 230
实施例5 326 283 11.6 229
实施例6 332 289 11.1 241
实施例7 336 296 10.7 247
实施例8 335 292 10.9 246
实施例9 334 291 10.8 240
实施例10 337 294 11.0 245
实施例11 335 294 11.1 243
对比例1 268 251 15.8 210
对比例2 274 258 15.4 205
对比例3 281 262 15.2 206
从上表可知：
实施例1-5中，实施例3中的抗拉强度、屈服强度和导热系数均优于实施例1-2和对比例4-5中的抗拉强度、屈服强度和导热系数，说明实施例3中的铝型材净化处理工艺有助于提高铝型材的机械性能以及导热性能，同时使得铝型材具有良好的延伸性能；
实施例6-8与实施例3相比，当清渣剂中添加耐火土和稀土后，铝型材的机械性能以及导热性能均优于实施例3中的机械性能和导热性能，由此可见，耐火土和稀土的添加，能够有效吸附熔渣，使得熔渣与铝熔体分离，从而提高铝型材的质量；
实施例9-11与实施例3相比，当用氮气将六氯乙烷和精炼剂喷入铝熔体中时，铝型材的各项性能均优于实施例3中的各项性能，说明，六氯乙烷和精炼剂喷入铝熔体后，能够提高除渣和除氢率，从而提高铝型材的质量；
对比例1与实施例3相比，当其熔炼温度、保温处理温度和铸造温度过高时，容易产生金属氧化，导致铝熔体内的气体以及杂质含量增加，因此，本申请中的各步骤的处理温度能够有效保证铝型材的机械性能和导热性能；
对比例2与实施例3相比，当清渣剂只采用氯化钠和氟硅酸钠时，铝型材的各项性能均低于实施例3中的各项性能，说明本申请中氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠的配合使用，能够有效提高铝型材的机械性能以及导热性能；
对比例3与实施例3相比，当除渣剂的流量降低，处理时间延长时，反而使得铝型材的各项性能均降低，说明处理时间越长，其净化处理效果越差。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种散热器型材净化处理工艺，其特征在于，所述处理工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为675-725℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量3-8％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣；清渣剂由氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠、耐火土和稀土组成，氯化钠、氯化钾、氟铝酸钠、碳酸钠、耐火土和稀土的重量比为1：（1.2-1.6）：（1.1-1.4）：（0.9-1.2）：（0.8-1.1）：（0.7-1.0）；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为655-685℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂2-5‰，搅拌均匀，处理10-20min后扒渣；除渣剂由六氯乙烷和精炼剂组成，六氯乙烷与精炼剂的重量比为（1.2-1.6）：（0.9-1.3）；
（3）铸造，在温度为655-685℃的条件下浇注。
2.根据权利要求1所述的一种散热器型材净化处理工艺，其特征在于，所述处理工艺包括如下步骤：
（1）铝熔体熔炼；在温度为695-715℃的条件下，向熔化的铝熔体中加入铝熔体重量5-7％的清渣剂，搅拌均匀，扒渣，直至无浮渣；
（2）保温净化处理；将步骤（1）得到的铝熔体进行倒炉保温，在温度为665-675℃的条件下向铝熔体中加入除渣剂3-4‰，搅拌均匀，静置12-17min后扒渣；
（3）铸造，在温度为665-675℃的条件下浇注。
3.根据权利要求1所述的一种散热器型材净化处理工艺，其特征在于：所述六氯乙烷和精炼剂在氮气的压力作用喷入铝熔体中，氮气流量为0.9-1.3L/min，除渣剂的流量为80-100g/min。
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