一种钢铝导电过渡件的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种钢铝导电过渡件的制备方法及应用，属于钢铝导电件制备技术领域，本发明专利技术采用压力浇铸工艺，通过使用液态铝直接于钢块合模浇铸，使液态铝在冷却凝固过程中，一直处于压力状态，最终形成接触面致密、强度高的钢铝导电过渡件；本发明专利技术制备出的钢铝导电过渡件铜铝界面致密、导电性能良好，解决了过渡件发热问题、延长了使用寿命，降低了铝电解直流电耗和生产成本。

Preparation and application of a steel aluminum conductive transition piece

【技术实现步骤摘要】
一种钢铝导电过渡件的制备方法及应用
本专利技术属于钢铝导电件制备
，具体的说，涉及一种钢铝导电过渡件的制备方法及应用。
技术介绍
在电解铝生产过程中，电极材料性能和使用寿命对电解工况稳定及生产成本有着重要影响。常用的导电母排为不锈钢。但是，在实际应用过程中，不可能将铝直接搭接不锈钢，因为在空气中铝表面容易被氧化，生成致密的氧化膜，影响其导电性，增加电阻，在电流很大的情况下，根据焦耳定律W=I2Rt，刚铝搭接部位会发热严重，发热越严重，则氧化过程越严重，最终形成恶性循环，因此需要制备钢铝导电过渡件作为电极材料。目前，电解铝行业钢铝导电过渡件常用的制备方法有以下几种：爆炸焊：爆炸焊工艺是将表面平整的钢块和铝块紧密接触，中间填充适量炸药，引爆炸药瞬间产生高温热，将钢表面和铝表面熔化，通过挤压方式使钢铝接触焊接，该工艺优势是生产效率高，缺点是技术条件高、安全保障系数高、产品性能不稳定，控制不好容易出现假焊现象。闪光对焊：闪光对焊原理是钢板材和铝板材在强电流作用下迅速熔化，随后在机械顶锻压力作用下钢铝融合在一起，该工艺优点是焊接效率高，但管件、大面积焊接件、厚件不易焊接，焊接初难免出现断裂。重力浇铸：重力浇铸原理是将钢块放置在模具内，向模具内倾倒液态铝，铝包裹钢块形成钢铝导电过渡件，该工艺具有生产效率高、操作简单、劳动强度小、生产成本低等优势，但是，该工艺存在得到的钢铝导电过渡件导电性能不稳定，使用寿命短等不足。原因是液态铝冷却凝固过程中产生体积收缩，钢铝接触面出现分层形成空隙影响其导电性，继而导电过渡件发热，影响使用。因此在铝电解工业需要专利技术一种导电性能良好、生产成本低、生产工艺简单、使用寿命长的钢铝导电件，以提高电极材料使用寿命、降低电解过程电耗、生产成本和杜绝安全隐患。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种钢铝导电过渡件的制备方法及应用，制备出的钢铝导电过渡件铜铝界面致密、导电性能良好，解决了过渡件发热问题、延长了使用寿命，降低了铝电解直流电耗和生产成本。本专利技术所述的钢铝导电过渡件的制备方法包括以下步骤：a、将钢板按照相关图纸加工成所需的钢块，将加工好的钢块放置在除油剂内浸泡5~10min，然后将钢块表面擦拭干净，并将擦拭干净的钢块浸泡在盐酸中1-2min，最后捞出用水冲洗；b、将冲洗后的钢块烘干；c、将烘干后钢块放置在压铸机模具内预定位置，合模；d、将铝放入熔铝炉内，待铝熔化后采用自动压铸方式，将铝液压铸入到步骤c的模具内，铝液冷却凝固后开模；e、将初步得到的铜铝导电件放置在真空热处理炉内，加热保温，让界面钢铝充分扩散；f、取出热处理后的钢铝导电件，让其自然冷却至室温。进一步的，所述的钢块为碳素钢或合金钢。进一步的，所述铝为1070牌号纯铝，其化学成分为：w(Al)≥99.7%，w(Si)≤0.20%，w(Fe)≤0.25%，w(Cu)=0.04%，w(Mn)=0.03%，w(Mg)=0.03%，w(Zn)=0.04%，w(Ti)=0.03%，w(V)=0.05%。进一步的，所述的盐酸为工业级盐酸，质量百分含量为5~10%（以HCl计）。进一步的，所述除油剂为金属除油剂。进一步的，步骤C所述的烘干方式为在干燥箱内，在100~150℃条件下烘干0.5~1h。进一步的，步骤d的压铸工艺参数为：压铸温度为680~750℃，压力为30~60MPa，射流速度为20~30m/s，保压时间为10~20s。进一步的，步骤e的真空热处理工艺为：温度520~630℃，真空度为0~0.5Pa，保温时间为3~10h。本专利技术所述的钢铝导电过渡件在电解铝中的应用。进一步的，在电解铝应用中，钢铝导电过渡件的导电率＞7.2*105m/(Ω·mm2)。本专利技术的有益效果：本专利技术采用压铸工艺制备钢铝过渡导电件，其导电性能良好、生产效率高、生产成本低、过渡件质量稳定和外观质量良好。压铸钢铝导电过渡件在铝液冷却凝固收缩过程中一直处于压力状态，不断补偿由铝液凝固收缩引起的钢铝过渡面分层现象，有效提高过渡件导电性能，与重力浇铸相比，其导电率提高了30%以上，另外，压铸生产效率高，生产过程几乎没有金属损失现象，因此，生产成本低。再者，压铸钢铝过渡导电件钢铝接触面紧密，铝电解过程中烟气无法进入到钢铝接触面，从而有效提高其使用寿命和降低电解过程发热现象，降低铝电解电耗和生产成本。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。本专利技术的钢铝导电过渡件的制备方法及应用，其制备方法包括以下步骤：a、将钢板按照相关图纸加工成所需的钢块，将加工好的钢块放置在除油剂内浸泡5~10min，然后将钢块表面擦拭干净，并将擦拭干净的钢块浸泡在盐酸中1-2min，最后捞出用水冲洗；b、将冲洗后的钢块烘干；c、将烘干后钢块放置在压铸机模具内预定位置，合模；d、将铝放入熔铝炉内，待铝熔化后采用自动压铸方式，将铝液压铸入到步骤c的模具内，铝液冷却凝固后开模；e、将初步得到的铜铝导电件放置在真空热处理炉内，加热保温，让界面钢铝充分扩散；f、取出热处理后的钢铝导电件，让其自然冷却至室温。步骤a中，所述的钢块为碳素钢或合金钢。步骤d中，，所述铝为1070牌号纯铝，其化学成分为：w(Al)≥99.7%，w(Si)≤0.20%，w(Fe)≤0.25%，w(Cu)=0.04%，w(Mn)=0.03%，w(Mg)=0.03%，w(Zn)=0.04%，w(Ti)=0.03%，w(V)=0.05%。步骤a中的盐酸为工业级盐酸，质量百分含量为5~10%（以HCl计）。步骤a中所用的除油剂为金属除油剂。步骤c中的烘干方式为在干燥箱内，在100~150℃条件下烘干0.5~1h。步骤d的压铸工艺参数为：压铸温度为680~750℃，压力为30~60MPa，射流速度为20~30m/s，保压时间为10~20s。步骤e的真空热处理工艺为：温度520~630℃，真空度为0~0.5Pa，保温时间为3~10h。其应用是指钢铝导电过渡件在电解铝中的应用，钢铝导电过渡件在电解铝的使用中，导电率＞7.2*105m/(Ω·mm2)。实施例1采用以下步骤制备电解铝电解用钢铝导电过渡件：a、将碳素钢板按照相关图纸加工成所需尺寸的钢块，将加工好的钢块放置在市场购买的工业除油剂内浸泡5~10min，然后用将钢块表面擦拭干净，并将擦拭干净的钢块在浓度为5~10%（质量百分比，以HCl计）的盐酸溶液中浸泡1-2min，最后捞出用清水冲洗干净；b、将冲洗后的钢块放入干燥箱内，在100~150℃温度下烘干0.5~1h；c、将烘干后钢块放置在压铸机模具内预定位置；d、将铝放入熔铝炉内，待铝熔化后将铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢铝导电过渡件的制备方法及应用，其特征在于：所述的钢铝导电过渡件的制备方法包括以下步骤：/na、将钢板按照相关图纸加工成所需的钢块，将加工好的钢块放置在除油剂内浸泡5~10min，然后将钢块表面擦拭干净，并将擦拭干净的钢块浸泡在盐酸中1-2min，最后捞出用水冲洗；/nb、将冲洗后的钢块烘干；/nc、将烘干后钢块放置在压铸机模具内预定位置，合模；/nd、将铝放入熔铝炉内，待铝熔化后采用自动压铸方式，将铝液压铸入到步骤c的模具内，铝液冷却凝固后开模；/ne、将初步得到的铜铝导电件放置在真空热处理炉内，加热保温，让界面钢铝充分扩散；/nf、取出热处理后的钢铝导电件，让其自然冷却至室温。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢铝导电过渡件的制备方法及应用，其特征在于：所述的钢铝导电过渡件的制备方法包括以下步骤：
a、将钢板按照相关图纸加工成所需的钢块，将加工好的钢块放置在除油剂内浸泡5~10min，然后将钢块表面擦拭干净，并将擦拭干净的钢块浸泡在盐酸中1-2min，最后捞出用水冲洗；
b、将冲洗后的钢块烘干；
c、将烘干后钢块放置在压铸机模具内预定位置，合模；
d、将铝放入熔铝炉内，待铝熔化后采用自动压铸方式，将铝液压铸入到步骤c的模具内，铝液冷却凝固后开模；
e、将初步得到的铜铝导电件放置在真空热处理炉内，加热保温，让界面钢铝充分扩散；
f、取出热处理后的钢铝导电件，让其自然冷却至室温。


2.根据权利要求1所述的一种钢铝导电过渡件的制备方法，其特征在于：所述的钢块为碳素钢或合金钢。


3.根据权利要求1所述的一种钢铝导电过渡件的制备方法，其特征在于：所述铝为1070牌号纯铝，其化学成分为：w(Al)≥99.7%，w(Si)≤0.20%，w(Fe)≤0.25%，w(Cu)=0.04%，w(Mn)=0.03%，w(Mg)=0.03%，w(Zn)=0.04%，w(Ti)=0.03%，w(V)=0.05%。

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【专利技术属性】
技术研发人员：胥福顺，雷华志，孙彦华，包崇军，李雨耕，崔丁方，张永平，李玉章，冯炜光，张辉，闫森，彭青，岳有成，谭国寅，李恒，陈劲戈，尚青亮，张玮，陈越，朱国邦，匡志恩，
申请(专利权)人：昆明冶金研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53