权利要求
1.一种高温合金熔炼用电积
镍始极片耳料的表面除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、振动预处理：冶炼前，采用
振动筛对
电积镍始极片耳料进行筛分处理，分离所述耳料表面附着的松散粉尘及细
小金属碎屑;
S2、高温清洗：将经S1处理后的电积镍始极片耳料置于清洗槽内，向所述清洗槽通入高温蒸汽，对所述耳料进行清洗处理;
S3、超声酸洗：S2处理完成后，排放清洗槽内的液体，向所述清洗槽中加入质量浓度为10-15%的硫酸溶液，将投入式超声波清洗棒浸入所述硫酸溶液中，通电进行超声酸洗处理;
S4、低温烘干：S3处理完成后，排放清洗槽内的硫酸溶液，将盛装有所述耳料的清洗槽放入台车式电阻炉中，进行加热烘干处理;
S5、喷丸终处理：将经S4烘干后的电积镍始极片耳料从清洗槽中取出，放入喷丸机内进行喷丸处理。
2.根据权利要求1所述的高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，其特征在于，S1中所述振动筛的振动频率为15-25Hz，振幅1-3mm;S2中所述高温蒸汽的压力为0.2-0.3MPa，清洗温度为150-200℃，清洗时长为10-15min。
3.根据权利要求1所述的高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，其特征在于，S3中所述超声酸洗的处理温度为40-60℃，超声作用时长为15-20min。
4.根据权利要求1所述的高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，其特征在于，S4中所述低温烘干的加热温度为100-120℃，保温时长为25-30min。
5.根据权利要求1所述的高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，其特征在于，S5中所述喷丸处理采用的弹丸为不锈钢钢丸，所述不锈钢钢丸的直径为0.8mm，喷丸处理时长为10-15min。
6.根据权利要求1所述的高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，其特征在于，S3中所述硫酸溶液的加入量以完全浸没电积镍始极片耳料为准。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及铸造高温合金熔炼技术领域，具体为一种高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法。
背景技术
[0002]高温合金在650℃以上的高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能，广泛应用于航空、航天、石油化工等行业中。镍是高温合金的主要成分之一，对合金的高温性能会产生一定的影响，在高温合金熔炼过程中，要达到目标成分中的镍含量，使用高纯度电解镍(纯度≥99.9%)作为镍源，可以避免熔炼过程中的成分波动，但是电解镍价格高昂，增加了生产成本。
[0003]目前，利用电积镍生产过程中产生的始极片耳料进行高温合金的熔炼，从而达到目标成分的镍含量在高温合金铸件生产中具有一定的应用优势，但是由于电积镍始极片耳部在电解过程中不充分，导致产生的耳料表面存在大量残留杂质(如松散粉尘、细小金属碎屑、
硫酸镍颗粒、氧化镍层等)，因此其使用性能上不如电解镍，这使得在特殊领域高性能高温合金铸件应用中优势不明显。
[0004]行业内现有传统除杂工艺多为“械振动结合单一酸洗”的两步法，仅能通过机械振动分离部分松散杂质，再通过单一酸洗溶解少量氧化物，缺乏针对性处理黏附物和顽固残留杂质的环节，导致除杂效果有限(总杂质去除率仅60-65%);同时，传统除杂工艺易导致耳料基体损伤，且熔炼过程中杂质残留会增加熔炼损耗、降低冶炼效率，进一步限制了电积镍始极片耳料的应用。因此，采用电积镍始极片耳料进行高性能高温合金熔炼时，解决其表面电解残留的杂质，降低有害元素S、P的影响，满足纯净化熔炼，减少熔炼损耗，提高冶炼效率，避免传统工艺对耳料基材的损伤，同时保障高温合金铸件的高性能，达到使用电解镍的效果并降低生产成本，是目前亟需解决的问题。
发明内容
[0005]本发明的目的是提供一种高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，用于解决电积镍始极片耳料表面杂质去除不彻底、有害元素S/P残留高，导致高温合金熔炼纯净化程度低、铸件性能不稳定、生产成本高的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本申请提供了一种高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，包括以下步骤：
S1、振动预处理：冶炼前，采用振动筛对电积镍始极片耳料进行筛分处理，分离所述耳料表面附着的松散粉尘及细小金属碎屑;
S2、高温清洗：将经S1处理后的电积镍始极片耳料置于清洗槽内，向所述清洗槽通入高温蒸汽，对所述耳料进行清洗处理;
S3、超声酸洗：S2处理完成后，排放清洗槽内的液体，向所述清洗槽中加入质量浓度为10-15%的硫酸溶液，将投入式超声波清洗棒浸入所述硫酸溶液中，通电进行超声酸洗处理;
S4、低温烘干：S3处理完成后，排放清洗槽内的硫酸溶液，将盛装有所述耳料的清洗槽放入台车式电阻炉中，进行加热烘干处理;
S5、喷丸终处理：将经S4烘干后的电积镍始极片耳料从清洗槽中取出，放入喷丸机内进行喷丸处理。
[0007]进一步地，S1中所述振动筛的振动频率为15-25Hz，振幅1-3mm;S2中所述高温蒸汽的压力为0.2-0.3MPa，清洗温度为150-200℃，清洗时长为10-15min。
[0008]进一步地，S3中所述超声酸洗的处理温度为40-60℃，超声作用时长为15-20min。
[0009]进一步地，S4中所述低温烘干的加热温度为100-120℃，保温时长为25-30min。
[0010]进一步地，S5中所述喷丸处理采用的弹丸为不锈钢钢丸，所述不锈钢钢丸的直径为0.8mm，喷丸处理时长为10-15min。
[0011]进一步地，S3中所述硫酸溶液的加入量以完全浸没电积镍始极片耳料为准。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过梯度除杂方案(振动预处理→高温清洗→超声酸洗→低温烘干→喷丸终处理)，针对性去除耳料表面不同类型杂质，避免杂质二次附着，实现高效、全面的表面净化，总除杂效率较传统“械振动结合单一酸洗”工艺提升30%以上。
[0013]2、通过超声酸洗与喷丸终处理的协同作用，有效降低有害元素S、P残留量，保障高温合金铸件成分稳定、高性能达标，同时避免传统工艺对耳料基材的损伤，提升耳料利用率。
[0014]3、本发明实现了杂质全面去除、冶炼效率提升、基体保护与成本降低的多重目标，尤其适用于对表面洁净度和元素稳定性要求极高的高温合金熔炼，成功用低成本电积镍耳料替代高价电解镍。
附图说明
[0015]图1是本发明一种高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0016]为了更好地了解本发明的技术内容，下面结合具体实例对本发明的内容做进一步的详细说明。
[0017]如图1所示，一种高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，
包括以下步骤：
S1、振动预处理：冶炼前，采用振动筛对电积镍始极片耳料进行筛分处理，分离耳料表面附着的松散粉尘及细小金属碎屑，减少后续步骤的杂质负荷，避免此类杂质在清洗过程中二次附着;其中，振动筛的振动频率为15-25Hz，振幅1-3mm;
S2、高温清洗：将经S1处理后的电积镍始极片耳料置于清洗槽内，向清洗槽通入高温蒸汽，对耳料进行清洗处理，软化并剥离硫酸镍颗粒等有机黏附物，针对性处理有机及半附着杂质;其中，高温蒸汽的压力为0.2-0.3MPa，清洗温度为150-200℃，清洗时长为10-15min;清洗槽设有高温蒸汽进气口、废液排放口及超声波清洗棒安装位，且进气口、排放口与安装位的位置布局适配高温蒸汽清洗与超声酸洗的连续作业流程;
S3、超声酸洗：S2处理完成后，排放清洗槽内的液体，向清洗槽中加入质量浓度为10-15%的硫酸溶液，将投入式超声波清洗棒浸入硫酸溶液中，通电进行超声酸洗处理，化学溶解表面的氧化镍层和其他金属杂质;其中，超声酸洗的处理温度为40-60℃，超声作用时长为15-20min;10-15%的硫酸溶液对应硫酸与水的体积比为1∶9.8-1∶6.3。
[0018]S4、低温烘干：S3处理完成后，排放清洗槽内的硫酸溶液，将盛装有耳料的清洗槽放入台车式电阻炉中，进行加热烘干处理，使表面的溶解出来的杂质干燥脱落;其中，低温烘干的加热温度为100-120℃，保温时长为25-30min;硫酸溶液的加入量以完全浸没电积镍始极片耳料为准;
S5、喷丸终处理：将经S4烘干后的电积镍始极片耳料从清洗槽中取出，放入喷丸机内进行喷丸处理，将表面的杂质处理干净;其中，喷丸处理采用的弹丸为不锈钢钢丸，不锈钢钢丸的直径为0.8mm，喷丸处理时长为10-15min。
[0019]采用本发明的一种高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法，处理后的电积镍始极片耳料用于熔炼高温合金铸件，高温合金铸件的化学成分满足：C：0.40-0.60%、Si≤1.75%、Mn≤1.5%、P≤0.03%、S≤0.03%、Cr：27.0-30.0%、Ni：47.0-50.0%、W：4.0-6.0%，其余为铁。
[0020]【实施例】以下参数均在权利要求书限定的范围内，为优选实施方式
采用本发明的一种高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法的主要步骤为：
S1、振动预处理：冶炼前，采用振动筛对电积镍始极片耳料进行筛分处理，分离耳料表面附着的松散粉尘及细小金属碎屑，同时调整振动频率和振幅，控制杂质的分离速度，实现快速去除固体杂质的效果，以减少后续步骤的杂质负荷，避免此类杂质在清洗过程中二次附着;
S2、高温清洗：将经S1处理后的电积镍始极片耳料置于清洗槽内，向清洗槽通入高温蒸汽，对耳料进行清洗处理，软化并剥离硫酸镍颗粒等有机黏附物，针对性处理有机及半附着杂质，其中高温蒸汽的的压力设定为25MPa，清洗温度设定为180℃，清洗时长设定为13min;
S3、S2处理完成后，排放清洗槽内的液体，向清洗槽中加入15%的硫酸溶液(硫酸与水的体积比为1∶6.3)没过耳料，将溶液加热至50℃，将投入式超声波清洗棒浸入硫酸溶液中，超声振动的时间设定为17min，通电进行超声酸洗处理，化学溶解表面的氧化镍层和其他金属杂质;
S4、S3处理完成后，将清洗槽内的废液排放干净，连同清洗槽放入台车式电阻炉内加热至105℃并保温25min进行烘干，使表面的溶解出来的杂质完全干燥脱落;
S5、将经S4烘干后的电积镍始极片耳料从清洗槽中取出，并放入喷丸机选用直径为0.8mm不锈钢钢丸，喷丸处理时长设定为15min，进行喷丸处理，将表面的杂质彻底处理干净。
[0021]在上述具体实例中，采用本发明的高温合金熔炼用电积镍始极片耳料表面除杂方法，实施了耳料的表面除杂，并进行了高温合金铸件的熔炼，实现了快速增镍，降低了有害元素S、P的干扰，得到的铸件化学成分稳定，性能完全满足使用要求。
[0022]表1是上述实施例中生产的高温合金铸件通过直读光谱仪检测得到的化学成分。
[0023]
化学成分CSiMnPSCrNiW标准(%)0.40-0.60≤1.75≤1.5≤0.030≤0.03027.0-30.047.0-50.04.0-6.0检测值(%)0.4411.5081.2750.0150.01127.8448.174.143
为进一步验证本发明的技术优势，将本发明新工艺与行业常规除杂工艺进行多维度对比，结果如下表2所示：
表2为传统的除杂工艺与本发明新工艺的多维度效果对比
对比内容传统工艺(机械振动+单一酸洗)本发明新工艺除杂流程2步：机械振动(分离松散杂质)→单一酸洗(溶解部分氧化物)，无后续强化处理5步：振动预处理→高温清洗→超声酸洗→低温烘干→喷丸终处理，形成梯度净化体系杂质去除率(核心指标)氧化物去除率65-70%;硫酸镍颗粒去除率50-55%;总杂质去除率60-65%氧化物去除率99.2%以上;硫酸镍颗粒去除率99.5%以上;总杂质去除率99.0%以上(基于实施例检测)有害元素S、P残留量(ppm)S残留450~550ppm(0.045%~0.055%);P残留400~500ppm(0.040%~0.050%)，易超出铸件标准上限(≤300ppm，即0.03%)S残留110ppm(0.011%);P残留150ppm(0.015%)(实施例检测值)，远低于标准上限高温合金铸件成分稳定性Ni元素波动范围±1.5-2.0%;其他关键元素(Cr、W)波动范围±0.8-1.2%，易出现成分超标Ni元素波动范围±0.5-0.8%(实施例中Ni检测值48.17%，标准47.0-50.0%);Cr、W波动范围±0.3-0.5%冶炼效率因杂质残留多，熔炼过程中需额外耗时除杂，单炉熔炼周期8-10小时，冶炼效率约75%杂质提前高效清除，单炉熔炼周期5-6小时，冶炼效率提升至95%以上耳料利用率杂质残留导致耳料有效利用部分仅70-75%，部分耳料因杂质过多无法使用耳料表面洁净度达标，有效利用率提升至98%以上，几乎无废弃耳料生产成本(元/吨铸件)1.耳料利用率低，需补充高价电解镍(约12万元/吨);2.熔炼耗时久，能耗高;综合成本约8500-9000元1.耳料利用率高，无需补充电解镍(耳料价格仅为电解镍的60%);2.熔炼周期短，能耗低;综合成本约4500-5000元铸件合格率因杂质、成分波动问题，铸件力学性能及耐温性能易不达标，合格率仅65-70%铸件成分稳定、杂质残留低，性能完全满足高温合金使用要求，合格率提升至99%以上工艺创造性仅针对松散杂质和部分氧化物处理，无针对性除杂设计，工艺单一，无创新性1.梯度除杂：物理分离→有机黏附物剥离→化学溶解→干燥脱杂→顽固杂质清除，层层递进;2.针对性强化：高温蒸汽软化硫酸镍、超声强化酸洗效果、喷丸清除死角杂质，解决传统工艺痛点
说明：传统工艺指行业内常规的“机械振动+单一酸洗”除杂方法(无高温清洗、低温烘干、喷丸终处理步骤);新工艺指本发明公开的“振动预处理→高温清洗→超声酸洗→低温烘干→喷丸终处理”五步法;对比数据均基于相同批次电积镍始极片耳料(杂质初始含量一致)、相同高温合金熔炼工况(目标成分：C:0.40-0.60%，Si≤1.75%，Mn≤1.5%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr:27.0-30.0%，Ni:47.0-50.0%，W:4.0-6.0%，其余为铁)测试得出，确保数据的客观性与可比性。
[0024]经对比发现本发明新工艺通过多步骤协同优化，在除杂效果、成分稳定性、冶炼效率、成本控制等关键维度均远超传统工艺，尤其解决了传统工艺中杂质去除不彻底、有害元素残留高、铸件合格率低的核心痛点，实现了高温合金纯净化熔炼与低成本生产的双重目标，创造性突出，应用价值显著。
[0025]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(1)
声明：
“高温合金熔炼用电积镍始极片耳料的表面除杂方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：金昌镍都矿山实业有限公司, 金川集团股份有限公司
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2026年08月06日 ~ 08日 
