含细分散的铋、镉、铟和／或铅的铝合金及其制备方法技术

含至少一种属于铋、镉、铟和铅构成的物组中的金属，其量大于这些金属在固态铝中的最大溶解度的铝合金，其特征在于８０％（重量）以上的这些合金金属以尺寸小于５微米的小球和晶体的状态很细地分散化固态铝中。 这种合金是借助在凝固过程中的对合金作机械或电磁搅拌，在连续铸造该液体合金的情况下，搅拌借助与该连续铸件轴同轴的交变磁场而得到的。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含细分散的，在固态铝中溶解度很低的金属的铝合金及使其凝固的方法，所述的金属，比如是铋、镉、铟和/或铅。多年来，科学技术的进展导致了不断提高的高性能铝合金的开发和交易。这些改进的性能一直是按特性要求通过确定更狭窄的和更精确的这类合金的目标组成范围而达到的，这些合金包含有掺有也在很窄的组成范围中的很少量的化学元素。打算用来制造电解质电容器的精炼铝可作为这种进展的极端例子提出来，这种铝的性能可能通过掺入痕量的(ppm或ppb级)的特定元素，如铋、镉、铟和/或铅而被明显改善。以痕量掺入的这些金属的有益效果的例子被述于多篇文献中，特别是J53114059(SHOWA AL)J54043563(SHOWA AL)J57057856(SHOWA AL)J57110646(SUMITOMO AL及TOYO)J63288008(SUMITOMO LIGHT METALS)J01128419(SUMITOMO LIGHT METALS)中。这些专利，虽然它们对所需的掺入作了范围足够宽的限定，但未详细说明完成这种掺入的具体方法，也未规定优选的含量范围，而这范围在实践中是非常窄的。实施将这些有益于该金属最终用途的元素非常少量地和非常精确地添加的广为接受的方法由中间合金的加入、熔融和分散所组成，所述的中间合金含有这些进入欲被作最适宜的调整的液态铝合金熔池中的有益元素，其量为使在该熔融金属中的有益元素的最终含量在一被认为是最佳的范围中。本中请人认为，这种被广为接受的操作方法，在采用即使非常纯的市售中间合金时，仍导致不确定的和散乱的结果，这种结果是与用这种方法，特别是在将添加属于铋、镉、铟和铅所构成的物组中的金属，其量在最终合金中又不超过10ppm的情况下所用此法生产的产品所要求的优化的最终性能不一致。通过考察能解释这种结果的过份的可变性的原因，本申请人认为其主要原因可能是所用的中间合金的组成不够均匀。通常，这些市售中间合金是通过将这种熔融的中间合金注入锭模中经自然凝固而获得的，这样作，为的是得到用于对该组成作必要调整的模铸块。这些模铸块经常以厚度为数厘米的模铸板的形状出现，该模铸块可以被分割，或被铸成重几百克的锭。但是本申请人对这些产品的仔细检查却表明重的添加金属，如熔点很低的，很难溶于固态铝中而且非常致密的铋、镉、铟及铅，以很不均匀的方式不正常地分散着，而且经常以尺寸大于20微米，有时大于1mm的小球或晶粒的状态存在着。那么，可以认为这类大尺寸的和非常致密的小球或晶体由于其密度的原因而滞留在熔炼炉的底部，，而且认为这样沉积下来的添加金属的大尺寸的小球和晶体的很小的比表面积会导致这些致密的添加金属以很小的溶解和扩散速度溶于较不致密的液体铝合金熔池中，从而造成这些金属最终含量的不定和混乱。那么，要解决的难题则生产这样一种含铋、镉、铟和/或铅的中间合金，其中，这些致密的而难熔于铝的元素被很细地，以遍及整个体积的均匀的方式分散于铝的基体中。如果将示于附图说明图1a，1b，1c和1d中的二元合金Al—Bi、Al—Cd，Al—In和Al—Pb的相图放在一起观察，可以认定这些相图是极相似的，从而Bi、Cd、In和Pb构成一组非常特殊的和非常类似的铝合金元素的。可能在很大程度上解释所遇到的具体困难的基本点是含这些难在固态铝中溶解的金属的铝合金显示出在液态中的(在这些相图中以(L1)＋(L2)标出)分离现象，这意味着，通常的含这些金属的铝的中间合金不可避免地在固态时是两相的和不均匀的，而且不可避免地包含合金元素非常富集，而铝贫泛的区域。缺乏合金金属的铝先凝固，“排斥”富含致密合金金属的液体，因而这种液体由于表面张力和重力作用具有集聚成大的不均匀的球的倾向。因此急于找到获得含有不可乎略含量的属于Bi、Cd、In和/或Pb的物组的“重”金属添加物的中间合金的途径就变得可以理解了，在该合金中这些金属是很细地被分散于铝基体中的。对市售产品的检查证实了这种分析。然而，本专利技术提供一种新颖的铝的中间合金，它含有重金属添加物，其量大于这些金属在铝中的最大溶解度，为了使其具有在液态铝合金中的高的溶解速度和溶解能力，它们被很细地分散着。更确切地说，本专利技术涉及一种含至少一种属于铋、镉、铟和铅构成的物组中的金属，其量大于这些金属在固态铝中的最大溶解度的铝合金，其特征在于80％(重量)以上的这类合金金属以尺寸小于5微米的小球或晶体的形式被很细地分散在该固态铝基体中。本专利技术还揭示了一种使这类合金凝固的方法，它包括在凝固过程中的机械的或电磁的搅动，这种搅动使产生缺乏合金金属的铝晶粒和残余的富合金金属的液体的均匀混合物成为可能，它能产生使其中的属于Bi、Cd、In和/或Pb构成物组中的合金金属在最后凝固时被很细地分散在铝或合金基体中的合金。在第一次实验中，本申请人通过将50kg精炼铝和100g铅在一带有石墨坩埚的电炉中熔合而生产出含0.2％的铅的熔融铝合金。通过用石墨转子搅动此液体使这样熔合的合金变均匀。第一份熔融合金被铸成直径约为50mm，高约为50mm，单个重量约250g的小锭，铸造是在含铝耐火材料制成的小坩埚中完成的。用此法铸了100个锭。根据法国专利2530510和2530511，其余的合金液在用转子搅动而重新均匀以后，在一连续垂直铸造系统中被铸成直径100mm，长约1150mm的坯料，其铸模圈为与之同轴的线圈所环绕，低频(＜100赫)交流电经此线圈流过。交流电通过此线圈的目的是在凝固过程中引起金属液的磁流体动力学的搅动，以便将这种金属组分中的均匀性尽可能长地维持，直到其凝固完成。然后用于锯将此坯料锯成厚约15mm的片。以这种方法得到平均单重约为320g的70块片料。随后用低倍照片和显微照片比较，比较从10支锭和从10支坯料沿轴向所取的片中的铅的分布。在坯料片的情况下，可以确定铅以尺寸大部分在0.1和1μm之间，例外的，尺寸大于5Mm而不超过10μm的小球的状态被极细的地分散着。对坯料片抛光和阳极氧化后而得的显微照片的例子示于图2b。被注意到的是，铅的小球在构成铅晶粒的枝形凝固晶胞的结合处，非常均匀地分布在该铅晶粒的内部。另一方面，在锭上所取的料片的情况下，可以确定的是，根据代表现有技术的图2a，存在尺寸远大于20μm，有时个别地在毫米范围内的小球。此外，这些小球在锭料截面上的分布是不均匀的。这些中间合金以锭子和坯料片的状态用来生产打算用于制造电解质电容器的添加铅的精炼铝。生产9个约12吨的锭状加铅的铸件和8个约12吨以坯料片状的加铅的铸件。得到的总的结果如下实施例1以锭的状态加铅对9个铸件的评价如下熔铝的重量 109275kg这种铝的起始铅含量 0.193ppm所加锭的重量22.120kg该铝的最终铅含量0.435ppm以锭供入的铅的回收率在该铸铝中，实际上回收了26.38g，与该锭所带入的44.24g相比，即平均回收59％。此外，注意到各个铸件的加铅回收率的结果是极不相同的，有时降到30％，有时升到150％，这证明在一个操作过程中未完全溶解的铅在下一铸造时会再析出。平均起来，在上述的9个铸件中，加铅的回收率有27％的标准偏差。实施例2以坯料片的形式加铅对生产的8个铸件所作的总评价如下熔铝重量 95530kg这种铝的起始本文档来自技高网...

【技术保护点】
含属于铋、镉、铟和铅构成的物组中的至少一种金属而其量大于这些金属在固态铝中的最大溶解度的铝合金，其特征在于８０％（重量）以上的这些合金金属以尺寸小于５微米的小球或晶体的状态很细地分散在该固体铝基体中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M勒劳，M马逖库，
申请(专利权)人：皮奇尼铝公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]