覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法，所述覆蓋劑包括重量配比如下的各組分：NaCl35-45份；KCl5-10份；NaF20-30份；NaBF420-30份；Na3AlF6?0-5份。該配方科學(xué)、合理，能實(shí)現(xiàn)鋁硅合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)的一步完成。本發(fā)明還公開(kāi)了一種采用上述遮蓋劑的鋁硅合金熔體處理方法，該方法簡(jiǎn)單、易行，克服了現(xiàn)有技術(shù)的諸多缺點(diǎn)，本發(fā)明采用適當(dāng)?shù)娜蹮捁に?，?shí)現(xiàn)了鋁硅合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)一步完成，大大簡(jiǎn)化了鋁合金熔煉步驟。
【專(zhuān)利說(shuō)明】覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁硅合金的熔體處理技術(shù)，尤其涉及一種覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁硅合金由于優(yōu)良的綜合性能在航空航天、汽車(chē)運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)有著廣泛的應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步，對(duì)這種合金的使用性能提出了越來(lái)越高的要求。目前鋁硅合金性能的提高主要通過(guò)三種手段，即成分設(shè)計(jì)、先進(jìn)的加工工藝以及精確的熱處理。
[0003]鋁硅合金的力學(xué)性能對(duì)鐵(Fe)十分敏感。Fe含量較高時(shí)材料的強(qiáng)度和塑形將顯著降低。由于熔煉與鑄造過(guò)程中難以避免地引入Fe，如各種鑄造的鐵質(zhì)工具、重熔廢料等，F(xiàn)e的去除一直是鋁硅合金鑄造的頑疾。
[0004]另外常用的提高鋁硅合金力學(xué)性能方法還有對(duì)初生α進(jìn)行晶粒細(xì)化，以及對(duì)共晶組織進(jìn)行變質(zhì)。前者多采用Al Ti B制成的晶粒細(xì)化劑，后者使用Na、Ca、Sr等添加劑。
[0005]在常規(guī)操作中，除鐵、細(xì)化和變質(zhì)分屬不同的工藝環(huán)節(jié)，且相互間易發(fā)生干擾，如用于細(xì)化的B元素和用于變質(zhì)的Sr之間易產(chǎn)生毒化作用，使兩種作用相互抵消。現(xiàn)有覆蓋劑由NaCl和KCl組成，起到的主要作用是防止鋁合金液氧化，提高熔體質(zhì)量。由于除鐵、變質(zhì)、細(xì)化所用的元素不同，元素間易發(fā)生相互干擾，因此不能一步實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有覆蓋劑需要分步實(shí)現(xiàn)鋁合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)，導(dǎo)致供需復(fù)雜的問(wèn)題，提出一種覆蓋劑，該覆蓋劑應(yīng)用在熔體處理，能實(shí)現(xiàn)鋁硅合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)一步完成。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:覆蓋劑包括重量配比如下的各組分:
NaCl 35-45份，優(yōu)選為38-42份；KC1 5-10份，優(yōu)選為6_9份；NaF 20-30份，優(yōu)選為22-28份；NaBF4 20-30份，優(yōu)選為22-28份；Na3AlF6 0-5份，優(yōu)選為1-4份；所述覆蓋劑由上述各組分混合制備而成。
[0008]進(jìn)一步地，所述覆蓋劑的含水量為零，即所述覆蓋劑中不能含有水分，原因是:一方面水分易與鋁液反應(yīng)發(fā)生爆炸，另一方面會(huì)影響熔體的處理效果。而覆蓋劑易吸潮，所以必須提前烘干。所述烘干包括以下步驟:各組分混合后在230-270°C下干燥l_3h，優(yōu)選的在250 0C下對(duì)混合鹽烘干2h，所述干燥設(shè)備包括但不限于鼓風(fēng)干燥箱。
[0009]為了讓覆蓋劑中各組分混合均勻，通常需在將各組分混合后球磨20_40min，優(yōu)選為球磨30min。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開(kāi)了一種熔體處理方法，該 方法能使鋁硅合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)一步完成。[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種鋁硅合金熔體處理方法，采用所述覆蓋劑，具體包括以下步驟:
(1)、將鋁硅合金升溫(升溫至鋁合金的熔點(diǎn)，約為640°C)，待金屬完全熔化，立即于金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.1-2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的覆蓋劑；
(2)、將金屬液升溫至780-850°C，保溫0.5_2h，然后降溫至740_770°C ；
(3)、向金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.5 2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的覆蓋劑；
(4)、對(duì)金屬液進(jìn)行攪拌，使反應(yīng)充分進(jìn)行；
(5)、通入惰性氣體對(duì)金屬液進(jìn)行精煉5lOmin，精煉后靜置10_20min，優(yōu)選的靜置時(shí)間為15min ；
(6)、對(duì)金屬液表面去洛后,燒注。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟(1)中的覆蓋劑的添加量為鋁硅合金0.2-1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，更優(yōu)選為招娃合金0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0013]進(jìn)一步地，所述步驟(2)中金屬液升溫至790-810°C，更優(yōu)選的為800°C，保溫1-1.5h，更優(yōu)選的為I h，然后降溫至750-770°C，更優(yōu)選的為760°C。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟(3)中覆蓋劑的添加量為鋁硅合金0.2-1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，更優(yōu)選為招娃合金0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟(4)中攪拌采用攪拌槳完成。
[0016]進(jìn)一步地,所述惰性氣體為Ar氣。
[0017]本發(fā)明覆蓋劑配方科學(xué)、合理，采用該覆蓋劑的鋁硅合金熔體處理方法簡(jiǎn)單易行，能同時(shí)對(duì)鋁硅合金進(jìn)行除鐵、細(xì)化和變質(zhì)的熔體處理，與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I )、本發(fā)明覆蓋劑采用NaCl KCl基的鹵化物鹽類(lèi)混合物，通過(guò)添加設(shè)定配比的NaF、NaBF4, Na3AlF6來(lái)達(dá)到對(duì)熔體同時(shí)進(jìn)行除鐵、細(xì)化和變質(zhì)三種處理；
(2)、經(jīng)過(guò)鋁硅合金熔體處理方法處理后的合金，其力學(xué)性能將得到顯著提高；
(3)、本發(fā)明所述覆蓋劑通過(guò)兩步加入到熔體中，第一步是在金屬剛開(kāi)始熔化時(shí)，可以顯著減少熔體處理過(guò)程中(由于高溫熔煉、攪拌等過(guò)程)產(chǎn)生的氧化，提高熔體質(zhì)量，加入量為爐料總量的0.1-2.0% ;第二步是在780-850°C過(guò)熱再降溫至740_770°C后再補(bǔ)充加入爐料總量0.5 2.0%的覆蓋劑，從而避免一次加入過(guò)多覆蓋劑易產(chǎn)生反應(yīng)不均勻，處理效果不佳，熔體局部產(chǎn)生大量氧化夾雜等不良作用。經(jīng)過(guò)初步試驗(yàn)探索，覆蓋劑補(bǔ)充加入量最優(yōu)值約為爐料總量的0.5 1.5%。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明同時(shí)對(duì)鋁硅合金進(jìn)行除鐵、細(xì)化和變質(zhì)的熔體處理方法的加工曲線圖；
圖2為不同混合鹽覆蓋劑加入量時(shí)AlSi7Mga3Fea65合金的微觀組織圖；其中a - f的加入量分別為爐料的0、0.5、1.0,2.0,3.0,4.0 wt.%。
【具體實(shí)施方式】`
[0019]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
實(shí)施例1本實(shí)施例公開(kāi)了一種用于鋁硅合金熔體處理的覆蓋劑，具體包括重量配比如下的各組分:NaCl (40%，質(zhì)量百分含量，下同)、KC1 (8%)、NaF (25%),NaBF4 (25%),Na3AlF6 (2%)。各組分均為分析純(純度98 99%)的化學(xué)試劑。
[0020]所述覆蓋劑的制備步驟如下:
將NaCl、KC1、NaF、NaBF4和Na3AlF6準(zhǔn)確稱量后，置于不銹鋼罐內(nèi)用行星式混合球磨機(jī)球磨30min,球磨使用不銹鋼混料球,轉(zhuǎn)速300r/min。
[0021]將得到的混合鹽粉末置于蒸發(fā)皿中，用鼓風(fēng)干燥箱在250°C下對(duì)混合鹽充分烘干2h,去除水分，制備得到覆蓋劑備用。
[0022]實(shí)施例2
本實(shí)施例公開(kāi)了一種鋁硅合金熔體處理方法，采用實(shí)施例1所述覆蓋劑，具體包括以下步驟，如圖1所示:
(1)將Ikg的商用的A356合金(Si含量7.1%，Mg含量0.29%，其它少量雜質(zhì)為Fe、Zn、Ti，余量Al)切成小塊裝入石墨坩堝中，于電阻爐內(nèi)升溫。待金屬完全熔化(約640°C)，立即于表面拋撒占爐料0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑；
(2)將金屬液升溫至800°C，向金屬液內(nèi)加入一定質(zhì)量的高純Fe粒(用于調(diào)配成分，使所有的對(duì)照組成分相同)，保溫Ih使Fe完全熔化，取樣檢測(cè)，調(diào)整成分使Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到約0.65% ； (3)用石墨攪拌槳對(duì) 熔體進(jìn)行攪拌。攪拌速率150r/min，攪拌時(shí)間90s，使反應(yīng)充分進(jìn)
行；
(4)用Ar氣對(duì)熔體進(jìn)行精煉5IOmin,氣流速率約為0.5L/min,精煉后的熔體于爐內(nèi)靜置15min ；
(5)用涂刷防蝕涂料的渣勺對(duì)熔體表面進(jìn)行充分的去渣、于720°C下將熔體澆入圓柱金屬模具中，獲得鑄錠；
(6)將圓柱形鑄錠于中間對(duì)稱切開(kāi)，一半進(jìn)行加工后用于鑄態(tài)力學(xué)性能測(cè)試；另一半進(jìn)行T6熱處理后再進(jìn)行測(cè)試。熱處理工藝為:固溶處理在540°C下保溫12h，冷水淬火，時(shí)效處理在155°C下保溫IOh0
[0023]實(shí)施例3
本實(shí)施例公開(kāi)了一種鋁硅合金熔體處理方法，與實(shí)施例2基本相同，不同的是，步驟
(2)之后、步驟(3)之前，將電阻爐的溫度降至760°C，再向金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑。
[0024]實(shí)施例4
本實(shí)施例公開(kāi)了一種鋁硅合金熔體處理方法，與實(shí)施例2基本相同，不同的是，步驟
(2)之后、步驟(3)之前，將電阻爐的溫度降至760°C，再向金屬液表面拋撒占鋁硅合金1.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑。
[0025]實(shí)施例5
本實(shí)施例公開(kāi)了一種鋁硅合金熔體處理方法，與實(shí)施例2基本相同，不同的是，步驟
(2)之后、步驟(3)之前，將電阻爐的溫度降至760°C，再向金屬液表面拋撒占鋁硅合金2.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑。
[0026]實(shí)施例6本實(shí)施例公開(kāi)了一種鋁硅合金熔體處理方法，與實(shí)施例2基本相同，不同的是，步驟
(2)之后、步驟(3)之前，將電阻爐的溫度降至760°C，再向金屬液表面拋撒占鋁硅合金3.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑。
[0027]對(duì)照例
本對(duì)照例公開(kāi)了一種鋁硅合金熔體處理方法，該方法不采用覆蓋劑，其他步驟與實(shí)施例2相同。
[0028]所述實(shí)施例2-6和對(duì)照例處理的鋁合金鑄件拉伸性能對(duì)比檢測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示: 表1實(shí)施例2-6和對(duì)照例處理的鋁合金鑄件拉伸性能對(duì)比
【權(quán)利要求】
1.一種覆蓋劑，其特征在于，包括重量配比如下的各組分: NaCl35-45 份； KCl5-10 份； NaF20-30 份； NaBF420-30 份； Na3AlF60-5 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述覆蓋劑，其特征在于，所述覆蓋劑包括重量配比如下的各組分: NaCl38-42 份； KCl6-9 份； NaF22-28 份； NaBF422-28 份； Na3AlF61-4 份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述覆蓋劑，其特征在于，所述覆蓋劑中水分含量為零。
4.一種鋁硅合金熔體處理方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述覆蓋劑，具體包括以下步驟 : (1)、將鋁硅合金升溫，待金屬完全熔化，立即于金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.1-2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的覆蓋劑； (2)、將金屬液升溫至780-850°C，保溫0.5_2h，然后降溫至740_770°C ； (3)、向金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.5 2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的覆蓋劑； (4)、對(duì)金屬液進(jìn)行攪拌，使反應(yīng)充分進(jìn)行； (5)、用惰性氣體對(duì)金屬液進(jìn)行精煉5lOmin，精煉后靜置10_20min ； (6)、對(duì)金屬液表面去洛后,燒注。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法，其特征在于，所述步驟(1)中覆蓋劑的添加量為招娃合金0.2-1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法，其特征在于，所述步驟(2)中金屬液升溫至790-810°C，保溫1-1.5h，然后降溫至750_770°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法，其特征在于，所述步驟(3)中覆蓋劑的添加量為招娃合金0.2-1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法，其特征在于，所述步驟(4)中攪拌采用攪拌槳完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法，其特征在于，所述惰性氣體為Ar氣。
【文檔編號(hào)】C22C21/04GK103820667SQ201410080820
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】王同敏, 陳宗寧, 鄭遠(yuǎn)平, 康慧君, 趙玉飛, 曹志強(qiáng), 李廷舉 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)