專利名稱：一種添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金加工領(lǐng)域用添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑制備方法，屬金屬材料加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁在使用過(guò)程中大約有82％是以合金形式得以應(yīng)用。在鋁合金熔煉過(guò)程中，合金元素的加入通常使用中間合金，但是中間合金存在耗能大、成分不穩(wěn)定、投料與儲(chǔ)運(yùn)不方便、成本高的缺點(diǎn)。鋁合金添加劑既具有中間合金的優(yōu)越特性，又克服了中間合金的一些缺點(diǎn)，因而鋁合金添加劑得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
在目前工業(yè)常用的500余種鋁合金中，含硅的鋁合金約125種，占25％，其中變形合金約90種，鑄造合金約25種，粉末冶金合金約10種。在配制含硅的鋁合金時(shí)，一般的加硅工藝有3種1.直接加硅法即先將結(jié)晶硅塊鋪于爐底，再加鋁錠或廢鋁，然后熔化。直接加硅法易造成SiO2氧化物夾雜，吸收率不穩(wěn)，難以獲得準(zhǔn)確的預(yù)期成分。因此直接加硅法在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已不采用，在我國(guó)一些規(guī)模較小的廠家在用。
2.中間合金添加法即將事先熔煉的約含12.5％Si的Al-Si合金錠、塊、片加于鋁熔體中。這種方法方便快捷，但也存在鋁燒損較大，鑄錠中易存在粗大初晶硅的缺點(diǎn)，從而影響其加工制品性能。
3.采用硅添加劑它是由粉末尺寸為150目的純硅粉、催化劑、特殊添加劑與少量鋁粉壓制而成的餅塊。硅的含量高達(dá)95％，熔化時(shí)間較短。其缺點(diǎn)是會(huì)造成熔體吸氣傾向，降低熔體質(zhì)量。
如CN02145111.7熔體溫度處理細(xì)化亞共晶鋁硅合金晶粒方法，采用兩個(gè)電阻爐和石墨坩堝進(jìn)行高低溫熔體的熔化，將鋁合金放入高低溫兩容器中升溫熔化溫度，在合金開(kāi)始熔化時(shí)加入1％-5％保護(hù)熔劑；將低溫熔體迅速轉(zhuǎn)移已經(jīng)預(yù)熱到600℃-650℃的熔化爐中降溫，高溫熔體則升溫到850℃-950℃；扒去熔體表面熔劑膜，迅速將高溫熔體澆入低溫熔體中形成混合熔體；混合停留45秒至90秒后進(jìn)行澆鑄。保護(hù)性熔劑克服了熔體溫度處理技術(shù)本身的諸多缺陷，使亞共晶鋁硅合金拉伸強(qiáng)度平均提高40％，延伸率提高10％左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋁合金制造使用的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑及制備方法。從而提高鋁合金熔煉時(shí)熔體質(zhì)量。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑，這種添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑是以硅塊為核心，鋁粉和熔劑在硅塊的外表面形成包覆層。
本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑中，所述鋁粉為平均粒徑小于5μm的超細(xì)或納米鋁粉。
本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑中，所述硅塊的純度要達(dá)到99.5％，粒度范圍為小于50mm。
本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑中，所述熔劑為氟鋁酸鉀。
本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑中，以重量百分比計(jì)，其中，鋁為0.1-10％，熔劑為0.1-5％，粘結(jié)劑為0.5-5％，余量為硅塊。
熔劑采用氟化物或氯化物，如氟化鈣、氟化鎂、氟化鈉、四氯化鋯、氟鋯化鉀、氟鋁酸鉀和/或；氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀等。
本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑中，所述的鋁粉和熔劑通過(guò)粘結(jié)劑均勻粘結(jié)在硅塊的外表面上形成包覆層。
制備本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑的方法包括下述步驟按照常規(guī)方法制備納米鋁粉。
按照下述重量百分比配料鋁為0.1-10％，熔劑為0.1-5％，粘結(jié)劑為0.5-5％，余量為硅塊。
在攪拌裝置中加入納米鋁粉、熔劑和粘接劑進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，得到膠狀漿料。將硅塊和≤50％的上述膠狀漿料裝入滾筒攪拌裝置中，進(jìn)行攪拌，之后再加入剩余的膠狀漿料進(jìn)行攪拌，同時(shí)進(jìn)行固化干燥。
固化干燥后進(jìn)行卸料，經(jīng)檢測(cè)后即得到添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑。
制備本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑的方法中，所述的粘結(jié)劑無(wú)特別限定，如由環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、聚丙烯酸、聚氨酯或聚丙烯酰胺等構(gòu)成，如由環(huán)氧樹(shù)脂、二胺、無(wú)苯環(huán)氧稀料組成，環(huán)氧樹(shù)脂、二胺、無(wú)苯環(huán)氧稀料重量份數(shù)比為7-10∶0.5-2∶18-22。
采用本發(fā)明添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑具有如下優(yōu)點(diǎn)1.加入方式簡(jiǎn)單，在正常的鋁合金熔鑄溫度熔化迅速，實(shí)收率高，含量穩(wěn)定，容易控制。2.熔劑含量少，因而熔體吸氣傾向減少，熔體質(zhì)量得以提高。


圖1為本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑制備工藝流程2為本發(fā)明添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑使用的納米Al粉SEM照片具體實(shí)施方式
本發(fā)明的工藝路線如圖1所示。
1.納米鋁粉的制備采用公知的物理混合方法制備超細(xì)或納米鋁粉。
2.粘接劑的選擇粘接劑的作用是將超細(xì)或納米鋁粉與熔劑粘接于硅塊之上，并實(shí)現(xiàn)均勻的包覆，要求粘接強(qiáng)度高，分散性好、易于干燥(固化或揮發(fā))、且耐熱、耐濕。所述的粘結(jié)劑環(huán)氧樹(shù)脂、二胺、無(wú)苯環(huán)氧稀料重量份數(shù)比為7-10∶0.5-2∶18-22。
3.包覆工藝包覆工藝實(shí)際上包括制備膠狀漿料，包覆攪拌，固化干燥。以超細(xì)或納米鋁粉作為主要原料，粒徑范圍在5μm以下可調(diào)。納米級(jí)鋁粉效果更好。
本發(fā)明的包覆過(guò)程是按下述步驟進(jìn)行，先在攪拌裝置中加入超細(xì)或納米鋁粉、熔劑和粘接劑進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，得到膠狀漿料。將硅塊和≤50％的上述膠狀漿料裝入攪拌裝置中，進(jìn)行攪拌，再加入剩余的膠狀漿料進(jìn)行攪拌。
固化干燥在攪拌階段中已同時(shí)進(jìn)行，在完成包覆后仍在繼續(xù)進(jìn)行。固化干燥后進(jìn)行卸料，經(jīng)檢測(cè)包覆完全后即得到添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑。
試驗(yàn)檢測(cè)表明，在火焰反射爐中750℃時(shí)加入添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑并進(jìn)行攪拌，10分鐘后即可使硅的實(shí)收率達(dá)到95％。
實(shí)施例采用公知的方法制備平均粒徑為5μm以下的超細(xì)或納米鋁粉；選取硅塊，并破碎成粒徑小于50mm的硅塊。并以環(huán)氧樹(shù)脂、二胺、無(wú)苯環(huán)氧稀料的混合物作為粘結(jié)劑，其中環(huán)氧樹(shù)脂、二胺、無(wú)苯環(huán)氧稀料重量份數(shù)比為7∶1∶19。
按照下述重量百分比配料鋁為1％，熔劑為0.5％，粘結(jié)劑為0.5％，余量為硅塊。
在螺旋攪拌裝置中加入超細(xì)或納米鋁粉、熔劑和粘接劑進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，得到膠狀漿料。
將硅塊和50％的上述膠狀漿料裝入攪拌裝置中，進(jìn)行攪拌，之后再加入剩余的膠狀漿料進(jìn)行攪拌，同時(shí)進(jìn)行固化干燥。
固化干燥在攪拌階段中已同時(shí)進(jìn)行，在完成包覆后，平鋪到陰涼處，繼續(xù)進(jìn)行固化干燥(約為8小時(shí))。固化干燥后經(jīng)檢測(cè)包覆完全后即得到添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑。
本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑具有以下特點(diǎn)1.加入時(shí)不需稱量，加入方式簡(jiǎn)單，在正常的鋁合金熔鑄溫度熔化迅速，實(shí)收率高，含量穩(wěn)定，容易控制。
2.熔劑含量少，熔體質(zhì)量得以提高。
權(quán)利要求
1.一種含有超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑，其特征是以硅塊為核心，鋁粉、熔劑和粘結(jié)劑在硅塊的外表面形成包覆層；所述鋁粉為平均粒徑小于5μm的超細(xì)及納米鋁粉；所述核心硅塊的粒徑為50mm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑，其特征在于所述熔劑采用氟化物和/或氯化物，即氟化鈣、氟化鎂、氟化鈉、四氯化鋯、氟鋯化鉀、氟鋁酸鉀和/或氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀、氟鋁酸鉀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑，其特征在于所述的粘結(jié)劑采用環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、聚丙烯酸、聚氨酯或聚丙烯酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑，其特征在于所述的粘結(jié)劑由環(huán)氧樹(shù)脂、二胺、無(wú)苯環(huán)氧稀料組成，其中環(huán)氧樹(shù)脂、二胺、無(wú)苯環(huán)氧稀料重量份數(shù)比為7-10∶0.5-2∶18-22。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑，其特征在于以質(zhì)量百分比計(jì)，鋁為0.1-10％，熔劑為0.1-5％，粘結(jié)劑為0.5-5％，余量為硅塊。
6.添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑制備方法，其特征在于，該方法包括下述步驟采用平均粒徑小于5μm超細(xì)或納米鋁粉；選取硅塊，并破碎成粒徑小于50mm的硅塊；按照下述重量百分比配料鋁為0.1-10％，熔劑為0.1-5％，粘結(jié)劑為0.5-5％，余量為硅塊；在攪拌裝置中加入超細(xì)或納米鋁粉、熔劑和粘接劑進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，得到膠狀漿料；將硅塊和≤50％的上述膠狀漿料裝入攪拌裝置中，進(jìn)行攪拌，之后再加入剩余的膠狀漿料進(jìn)行攪拌，同時(shí)進(jìn)行固化干燥；固化干燥后卸料，即得到添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑。
全文摘要
含有超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑，以硅塊為核心，鋁粉、熔劑和粘結(jié)劑在硅塊的外表面形成包覆層；所述鋁粉為平均粒徑小于5μm的超細(xì)及納米鋁粉；所述核心硅塊的粒徑為50mm以下。本發(fā)明的添加超細(xì)或納米鋁粉的速熔硅劑具有以下特點(diǎn)1.加入方式簡(jiǎn)單，在正常的鋁合金熔鑄溫度熔化迅速，實(shí)收率高，含量穩(wěn)定，容易控制。2.熔劑含量少，熔體質(zhì)量高。
文檔編號(hào)C22C21/02GK1974077SQ20061016126
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者許根國(guó), 曾克里, 王磊, 尹春雷, 方淑媛 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院