鉀冰晶的制備與應(yīng)用研究

葉新友

河南省焦作市中站區(qū)發(fā)展和改革委員會(huì)，河南焦作 454150

鉀冰晶的制備與應(yīng)用研究

葉新友

河南省焦作市中站區(qū)發(fā)展和改革委員會(huì)，河南焦作 454150

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷改革創(chuàng)新，工業(yè)化發(fā)展得到了質(zhì)的飛躍。越來越多人開始高度關(guān)注和重視鉀冰晶石制備，它作為一種良好的釬焊劑，被廣泛運(yùn)用在鋁與鋁合金的釬焊上。鉀冰晶石作為砂輪中至關(guān)重要的添加劑，直接關(guān)系到砂輪的質(zhì)量。雖然當(dāng)前的鉀冰晶石市場規(guī)模較小，但是未來發(fā)展前景還是很可觀的，具備了很大的應(yīng)用潛力，本文將進(jìn)一步對(duì)鉀冰晶的制備與應(yīng)用展開分析和探討。

鉀冰晶；制備工藝；應(yīng)用前景

當(dāng)前是一個(gè)經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代，工業(yè)工藝的發(fā)展要與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代前進(jìn)的腳步。鉀冰晶石作為重要的化工產(chǎn)品，被廣泛運(yùn)用在鋁制行業(yè)、陶瓷以及玻璃工業(yè)中。鋁與鋁合金的釬焊離不開鉀冰晶石這種良好的釬焊劑。只要合理的將鉀冰晶石作為電解溶劑，能有效的在低溫下電解產(chǎn)生鋁制品，同時(shí)制鋁的電量消耗會(huì)下降50%左右[1]，未來鉀冰晶石的發(fā)展前景勢(shì)必會(huì)越來越好。

1 鉀冰晶石的化學(xué)成分

社會(huì)工業(yè)企業(yè)要嚴(yán)格按照客戶的需求生產(chǎn)相對(duì)應(yīng)分子比的鉀冰晶石產(chǎn)品，鉀冰晶石供應(yīng)粒度一般處在-100目至-200目的范圍內(nèi)。在生產(chǎn)過程中，如果用戶要求的鉀冰晶石是為了生產(chǎn)鋁-鈦-硼晶粒細(xì)化劑絲的四氟氯酸鉀，那么制備人員就必須合理控制制備鉀冰晶石的化學(xué)成分，一般情況下其成分為：25～33K，45～33F，15～20AL，其中Fe成分大于等于0.15，水的含量要大于或等于1.5。供應(yīng)粒度有1mm的，也有10mm的，或230以及40目的[2]。

2 鉀冰晶石的制備

鉀冰晶石的制備獲得手段主要可以分為兩類，一類是通過化工工藝技術(shù)去制備而得，另一類則是在生產(chǎn)某些產(chǎn)品過程中得到的。通常情況下，制作鉀冰晶石的制備工藝包括了合成法和混合法，它們被制作人員廣泛的應(yīng)用在制備鉀冰晶石過程中。而鉀冰晶石的制備也可以通過在生產(chǎn)AI-Ti-B中間合金得到。AI-Ti-B中間合金作為鋁合金的晶粒細(xì)化劑，在生產(chǎn)鋁材過程中必須應(yīng)用到此種添加劑，從而有效的細(xì)化合金組織與晶粒，使鋁材料的性能得到進(jìn)一步的提升。

2.2 一般制備工藝

2.2.1 混研法

在制備鉀冰晶石過程中，如果制備人員采用的是混研法，就必須合理將各種化學(xué)原料進(jìn)行比例的配料，其中制備中涉及到的化學(xué)原料包括了以下幾種：KF與AlF3或K3AlF6與AlF3或K3AlF4與KF，或K3AlF6與KAlF4[3]。然后制備人員再運(yùn)用各種方法對(duì)其進(jìn)行混合，最后研磨制作出來。與此同時(shí)，在有些工業(yè)工藝中為了不斷提高釬焊劑的性能，會(huì)采取以上的化學(xué)原料為基礎(chǔ)成分，再適當(dāng)?shù)娜谌胍恍┓铩?/p>

KF與AlF3混合配制主要采用的方法包括了干濕研法、濕混研法以及融研法；在混合配制K3AlF4與KF的過程中，工作人員通常采用的無水粉末混研法。制備人員在混合配制80%至99.8%的K3AlF6與AlF3時(shí)，它的配料比例為27%至33%的AlF3以及60%至70%的K3AlF6，同時(shí)工作人員也可以按照此配料比例，適當(dāng)加入一些氟化物，也可以制得鉀冰晶石。K3AlF6通過按照共晶的比例混合，比如80% 的KAlF4和20%的K3AlF6。

2.1.2 合成法

在制備鉀冰晶石過程中，采用混研法存在著一定的不足之處。例如，制作原料的成本較高且不易制取，在最終制備的產(chǎn)品中通常包含了游離的KF，這種情況直接導(dǎo)致了焊件容易受到腐蝕。另一種制備工藝融研法雖然不存在這些不足之處，然而它的制備過程比較發(fā)展繁瑣，需要消耗更多的能源。因此，為了有效解決這些問題，人們成功開發(fā)研制出了混合成法，制備人員通過采用Al(OH)3、KCl、HF、K2CO3、KOH以及KBr 等化學(xué)原料，從而產(chǎn)生了一系列諸如碳酸鉀法、偏鋁酸鉀法、鉀化物法以及氟化鉀法等制備工藝。

2.2 生產(chǎn)AI-Ti-B中間合金的副產(chǎn)物

工作人員在生產(chǎn)AI-Ti-B中間合金過程中，能有效得到一定量的鉀冰晶石。例如工作人員每生產(chǎn)1噸的Al－5B－1Ti中間合金，就能相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)出鉀冰晶石的0.4噸。雖然產(chǎn)出的不是純鉀冰晶石，其中多多少少含有了一定量的K3AlF6。工作人員在生產(chǎn)Al－5Ti－1B中間合金－晶粒細(xì)化劑時(shí)，每生產(chǎn)1噸鋁就必須采用0.14噸KBF4以及0.28噸K2TiF6。用此種制備工藝獲得的鉀冰晶石物化功能完全達(dá)到了QB/DFD4294－2003的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求，因?yàn)樗鳛橐环N副產(chǎn)品，更加具備了成本價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，受到了更多商業(yè)企業(yè)的親睞。

3 鉀冰晶石的應(yīng)用

3.1 釬劑

3.1.1 鋁工件釬焊連接釬劑

眾所周知，鋁合金的密度偏小，具備了較強(qiáng)的導(dǎo)電

隨著人們生活水平的不斷提高，社會(huì)企業(yè)的不斷發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)與人們的生活早已密不可分，空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器大部分都屬于鋁制釬焊件，要想保證釬焊件良好的性能，工作人員就必須消除掉鋁制釬焊件上的氧化鋁膜，這樣才能有效促進(jìn)釬件順利的釬接，保證其釬接的牢固性，使空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行安全得到有力的保障。由于氯化物釬劑的活性良好，能有效提高釬料的流動(dòng)性，使用資金成本較低，因此被廣泛的運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。

3.1.2 鉀冰晶石在Nocolok釬焊法中的應(yīng)用

伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的運(yùn)輸行業(yè)、軍事行業(yè)以及航天行業(yè)的發(fā)展迅速，在這幾個(gè)行業(yè)中需要運(yùn)用的鋁合金部件以及釬焊鋁逐漸的增多。在日常生活中，我們常見的散熱器大都是采用鋁合金復(fù)合材料釬焊的，其中各類的蒸發(fā)器、散熱器以及冷凝器都已經(jīng)采用鋁合金進(jìn)行制造。

3.2 冰晶石在砂輪中的應(yīng)用

冰晶石作為砂輪生產(chǎn)過程中必不可缺的關(guān)鍵材料，直接關(guān)系到砂輪的質(zhì)量和性能。它的主要作用包括了以下幾個(gè)方面：一是能有效提高結(jié)合劑的粘合力，砂輪中的磨料需要依賴于結(jié)合劑的粘結(jié)，而普遍應(yīng)用的結(jié)合劑通常為樹脂；二是能不斷降低砂輪磨削表層的溫度及氧化程度，由于冰晶石具備較低的熔點(diǎn)，通過磨削熱的作用下發(fā)生了熔化現(xiàn)象，從而進(jìn)一步吸收了磨削熱，提高砂輪磨粒的脫落效率，有效避免砂輪出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

4 結(jié)論

綜上所述，鉀冰晶的制備和應(yīng)用在社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長上發(fā)揮了一定的作用，它的用途多樣化，制備工藝選擇性較多，雖然或多或少都會(huì)消耗掉一些能源，造成環(huán)境的污染，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷研發(fā)創(chuàng)新，往后鉀冰晶石的制備發(fā)展會(huì)朝著環(huán)保循環(huán)利用的方向不斷發(fā)展。

[1]丁海洋，盧世剛，闞素榮，等.鉀冰晶石低溫休系中鋁電解用Cu－Al合金惰性陽極的研究.萬方數(shù)據(jù).

[2]劉東任，楊占紅，李旺興，等.鉀冰晶石低溫電解質(zhì)研究現(xiàn)狀[J].輕金屬，2009（10）：18-21．

[3]蔡志紅，賀軍四，楊占紅，等.中溫氟鋁酸鹽鋁釬劑的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].焊接技術(shù)，2009，38（1）：3-5．

O6

A

1674-6708（2015）150-0136-01

葉新友，本科，助理工程師，研究方向：化工性和導(dǎo)熱性。同時(shí)在我國鋁的儲(chǔ)備資源較為豐富，鋁制品的可回收率高、容易成形、不易于被腐蝕，受到了各個(gè)領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，是僅次于第一金屬材料鋼鐵的另一大材料。在我國的交通行業(yè)中，鋁材料被普遍的用在交通運(yùn)輸設(shè)備的制作上，它能有效降低污染物的產(chǎn)生，減少國家能源的消耗，促進(jìn)社會(huì)和諧穩(wěn)定的發(fā)展。