專利名稱：一種硅基中間合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種用于細(xì)化Al-Si合金中初晶硅和Mg-Si合金中Mg2Si的硅基中間合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中一般采用加入磷的方法來細(xì)化Al-Si合金中的初晶硅，主要是以赤磷、磷鹽或磷-銅中間合金等形式加入。但這些方法都存在著許多缺點(diǎn)赤磷的燃點(diǎn)低(240℃)，變質(zhì)處理時(shí)釋放出大量有毒的P2O5氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境；磷鹽變質(zhì)效果不穩(wěn)定，使用過程中也存在環(huán)境污染問題；磷-銅中間合金密度大、熔點(diǎn)高，在靜置爐熔煉條件下，加入到鋁合金熔體中后易沉淀、難熔化，變質(zhì)效果不穩(wěn)定。專利號(hào)為ZL 01 1 07704.2的中國專利報(bào)道了鋁-磷-銅中間合金及其制備方法，較好的解決了變質(zhì)劑添加過程中的污染問題，但含磷量較低，為2-6％，在使用時(shí)加入量較大，為0.6-2.0％，使用成本較高；專利號(hào)為ZL 2003 1 0105444.3的中國專利報(bào)道了一種低熔點(diǎn)磷-銅基中間合金及其制備方法，較好地解決了變質(zhì)劑添加量大和污染問題，但由于只有單一變質(zhì)元素磷起作用，未能達(dá)到硅相團(tuán)?；男Ч?。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無污染、含磷量高、密度小、使用簡便且含有磷和碳兩種變質(zhì)元素的Si-P-C多元中間合及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的一種硅基中間合金，包含硅、磷元素，其特征是它還含有碳元素，以及銅、鎳、錳、鐵元素中的至少一種，各組分的質(zhì)量百分比為硅41.0-90.0％，磷5.0-35.0％，碳0.01％-10％，余為銅、鎳、錳、鐵中的至少一種元素。
上述硅基中間合金的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)按質(zhì)量百分比稱取原料，工業(yè)結(jié)晶硅20～87.5％、硅粉2.5-70.0％、赤磷5.0-35.0％、碳粉0.01％-10％和銅、鎳、錳、鐵中至少一種1.0-40.0％稱取原料；(2)在高溫熔煉爐中將工業(yè)結(jié)晶硅與銅、鎳、錳、鐵中的至少一種合金化，攪拌均勻并在1450～1650℃范圍內(nèi)保溫；(3)將稱取好的硅粉、磷粉和碳粉相混合，利用氬氣為載體，將混合好的粉末噴吹到硅合金熔體中，并攪拌合金熔體，促使三種粉末溶解于該熔體中；(4)澆注成錠或霧化制粉。
上述硅基中間合金的制備方法，其特征是步驟(1)中硅粉與磷粉的質(zhì)量比為0.5-2。
這種硅基中間合金具有密度小(4g/cm3左右)和含磷量高(可達(dá)35％)的優(yōu)點(diǎn)；硅是Al-Si合金中的主要合金元素，采用硅基中間合金對(duì)其進(jìn)行變質(zhì)處理將使合金的成分調(diào)整簡單化；一定量的碳能夠促進(jìn)磷的變質(zhì)效果，促使Al-Si合金中初晶硅相(或Mg-Si合金中的Mg2Si)團(tuán)球化，并使磷變質(zhì)效果更穩(wěn)定。在加入0.2％該硅基中間合金的情況下，可使Al-20％Si合金中的初晶硅尺寸由150μm以上細(xì)化到30μm以下，是一種新型高效的Al-Si合金和Mg-Si合金變質(zhì)劑，采用該變質(zhì)劑不僅可提高磷變質(zhì)效果且大大降低用戶的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
下面給出本發(fā)明的四個(gè)最佳實(shí)施例實(shí)施例一(1)首先按工業(yè)結(jié)晶硅30.0％、硅粉12.0％、赤磷20.0％、碳粉3.0％、純銅35.0％稱取原料(質(zhì)量百分比)；(2)在高溫熔煉爐中將工業(yè)結(jié)晶硅與銅合金化，并在1460℃保溫；(3)將稱取好的硅粉、磷粉和碳粉相混合，利用氬氣為載體，將混合好的粉末噴吹到硅合金熔體中，并攪拌合金熔體，促使三種粉末溶解于該熔體中；(4)澆注成錠或霧化制粉。
按照上述配比得到一種最佳成分的硅基中間合金，其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為硅42，磷20，碳3，其余為銅。
實(shí)施例二(1)首先按工業(yè)結(jié)晶硅30.0％、硅粉15.0％、赤磷30.0％、碳粉5.0％、純銅5.0％、純鎳5.0％、純錳5.0％、純鐵5.0％稱取原料(質(zhì)量百分比)；(2)在高溫熔煉爐中將工業(yè)結(jié)晶硅與銅、鎳、錳、鐵合金化，并在1500℃保溫；(3)將稱取好的硅粉、磷粉和碳粉相混合，利用氬氣為載體，將混合好的粉末噴吹到硅合金熔體中，并攪拌合金熔體，促使三種粉末溶解于該熔體中；(4)直接澆注成錠。
按照上述配比得到一種最佳成分的硅基中間合金，其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為硅45，磷30，碳5，銅5，鎳5，錳5，其余為鐵。
實(shí)施例三(1)首先按工業(yè)結(jié)晶硅45.0％、硅粉15.0％、赤磷15.0％、碳粉10.0％、純銅5.0％、純鎳8.0％、純錳2.0％稱取原料(質(zhì)量百分比)；(2)在高溫熔煉爐中將工業(yè)結(jié)晶硅與銅、鎳、錳合金化，并在1560℃保溫；(3)將稱取好的硅粉、磷粉和碳粉相混合，利用氬氣為載體，將混合好的粉末噴吹到硅合金熔體中，并攪拌合金熔體，促使三種粉末溶解于該熔體中；(4)通過霧化器霧化成粉狀。
按照上述配比得到一種最佳成分的硅基中間合金，其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為硅60，磷15，碳10，銅5，鎳8，其余為錳。
實(shí)施例四(1)首先按工業(yè)結(jié)晶硅70.0％、硅粉10.0％、赤磷5.0％、碳粉1.0％、純銅10.0％、純鎳4.0％稱取原料(質(zhì)量百分比)；(2)在高溫熔煉爐中將工業(yè)結(jié)晶硅與銅、鎳合金化，并在1630℃保溫；(3)將稱取好的硅粉、磷粉和碳粉相混合，利用氬氣為載體，將混合好的粉末噴吹到硅合金熔體中，并攪拌合金熔體，促使三種粉末溶解于該熔體中；(4)澆注成錠或霧化制粉。
按照上述配比得到一種最佳成分的硅基中間合金，其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為硅80，磷5，碳1，銅10，其余為鎳。
權(quán)利要求
1.一種硅基中間合金，包含硅、磷元素，其特征是它還含有碳元素，以及銅、鎳、錳、鐵元素中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅基中間合金，其特征是各組分的質(zhì)量百分比為硅41.0-90.0％，磷5.0-35.0％，碳0.01-10％，余為銅、鎳、錳、鐵中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種硅基中間合金的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)按質(zhì)量百分比稱取原料，工業(yè)結(jié)晶硅20～87.5％、硅粉2.5-70.0％、赤磷5.0-35.0％、碳粉0.01％-10％和銅、鎳、錳、鐵中至少一種1.0-40.0％稱取原料；(2)在高溫熔煉爐中將工業(yè)結(jié)晶硅與銅、鎳、錳、鐵中的至少一種合金化，攪拌均勻并在1450～1650℃范圍內(nèi)保溫；(3)將稱取好的硅粉、磷粉和碳粉相混合，利用氬氣為載體，將混合好的粉末噴吹到硅合金熔體中，并攪拌合金熔體，促使三種粉末溶解于該熔體中；(4)澆注成錠或霧化制粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種硅基中間合金的制備方法，其特征是步驟(1)中硅粉與磷粉的質(zhì)量比為0.5-2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于細(xì)化Al－Si合金中初晶硅和Mg－Si合金中Mg
文檔編號(hào)C22C1/02GK1932055SQ200610069260
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者劉相法, 劉相俊, 武玉英 申請人:劉相法