Zl116铝合金砂型铸造锑变质处理方法
【专利摘要】本发明公开的ZL116铝合金砂型铸造锑变质处理方法，采用Al-Sb合金作为变质剂，再配合Mg的加入，解决了ZL116合金采用钠盐变质处理后针孔严重的问题，得到的铸件共晶硅细而短，且呈球状的变质组织。采用锑变质后合金熔化操作工艺难度降低，合金流动性较钠盐变质好，铸件形成针孔、缩松缺陷倾向降低。合金铸造工艺性提高。铸件抗拉强度大于300MPa,断后伸长率大于2％。
【专利说明】ZL116铝合金砂型铸造锑变质处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金的砂型铸造工艺，特别涉及ZL116铝合金砂型铸造锑变质处理方法。
【背景技术】
[0002]在目前生产中铝合金变质处理多是采用Na盐，Na盐虽能有效地细化共晶体，但在工艺和质量上仍存在许多问题，主要表现在以下两个方面:l)Na易与铸型中水汽产发生下列反应:2Na+H20 —Na20+H2，反应结果使铸件中产生皮下气孔；2)加Na使合金溶液黏度升高，阻滞气泡和夹杂的排出，造成变质合金容易形成针孔、夹渣等缺陷。实践表明:AL-Si合金变质后的砂型铸件的断口中较易产生“白点”，使得合金力学性能降低。经研宄此“白点”即为分布于晶界上的气膜状针孔，当变质剂加入量和回炉料量多时，由于合金中的含钠量增多，断口上的“白点” 一般也更为严重。
[0003]ZLl 16合金为可以热处理强化的铝-硅-镁系铸造铝合金，该合金是在ZLlOl的基础上加入钛元素和铍元素，显著提高了合金的综合力学性能。同时铍可以减少合金熔炼时镁的氧化，消除合金脆性。然而该合金在钠盐变质过程中，合金液面上的铍与钠盐发生急剧反应，破坏合金液面氧化层，致使合金吸气倾向剧增，造成铸件针孔现象严重。为此必须选择更为适合ZL116合金砂型铸造的变质剂、确定锑变质处理的方法成为了 ZL116合金砂型铸造工艺研制的关键。
[0004]锑是铝合金长效变质剂，对金属型铸件有良好的变质效果，但因锑变质剂对铸件壁厚或冷却速度存在敏感性，在砂型铸造中很少应用，现有技术中没有发现具体的ZL116铝合金砂型铸造锑变质处理方法。
【发明内容】
[0005]本发明提供了 ZL116铝合金砂型铸造锑变质处理方法，该方法通过确定锑变质剂的加入形式、加入时机以及加入的量，实现良好的变质处理效果。
[0006]本发明的具体技术方案如下。
[0007]ZLl 16铝合金砂型铸造锑变质处理方法，其特征在于包含以下步骤:
[0008](I)先将ZLl 16铝合金锭和Sb变质剂熔化:Sb变质剂以Al-Sb合金的形式加入，Al-Sb合金变质剂的加入量为Sb组分重量占最终铸造铝合金重量的0.2% ;
[0009](2)待ZLl 16铝合金锭和Al-Sb合金变质剂完全熔化并且熔液温度在680?700°C范围内时加入为最终铸造铝合金重量0.55 %的Mg ;
[0010](3)搅拌熔液并通过(:2(:16精炼处理；
[0011](4)搅拌均匀且精炼完成后再670?680°C温度范围内进行砂型浇铸。
[0012]本发明的有益效果在于:本发明公开的ZL116铝合金砂型铸造锑变质处理方法，解决了 ZL116合金采用钠盐变质处理后针孔严重的问题，得到的铸件共晶硅细而短，且呈球状的变质组织。采用锑变质后合金熔化操作工艺难度降低，合金流动性较钠盐变质好，铸件形成针孔、缩松缺陷倾向降低。合金铸造工艺性提高。铸件抗拉强度大于300MPa，断后伸长率大于2%。
【具体实施方式】
[0013]以下结合实例对本发明进行详细说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
[0014]为解决ZL116合金砂型铸件针孔问题，本发明提供了砂型铸造锑变质处理方法，解决了铸件针孔超标问题，铸件成分合格、力学性能均达到了 HB962-2001《铸造铝合金》砂型-T5标准要求。具体参看以下两个实施例。
[0015]实施例一:铸件成分按重量比Si为6.5?8.5% ;Mg为0.35?0.55 % ；Ti为0.1?0.3% ；Be0.15?0.4的ZLl 16合金，铸件壁厚13mm的板形大型砂型铸件，采用锑变质处理工艺方法，其特征在于:铝锑中间合金作为长效变质剂与铝锭、其它中间合金一同加入，待全部溶化后，升温到680?700°C加入为合金重量0.55%镁块，(注意Sb:Mg ^ 1:3)搅拌2?3分钟；成分调整合格后，以0.3?0.5%的C2C16在温度为710?760°C条件下精炼，精炼时间控制在8?13分钟。精炼后静止10分钟。控制浇注温度680°C浇注。
[0016]采用本实施例方法，铸件共晶硅细而短，为明显的球状硅相变质组织。合金液针孔等级为I级，铸件抗拉强度为:铸件抗拉强度为:σ b = 308MPa ;延伸率δ 5 = 2.2% ;硬度HB = 107
[0017]实施例二:铸件成分按重量比Si为6.61% ;Mg为0.39% ;Ti为0.18% ;Be为
0.23% ;Fe为0.15% ;Cu为0.07 %的ZLl 16合金，铸件壁厚3.5mm的板型砂型铸件，采用锑变质处理工艺方法，其特征在于:铝锑中间合金作为长效变质剂与铝锭、其它中间合金一同加入，待全部溶化后，升温到680?700 °C加入为合金重量0.55%镁块，(注意Sb:Mg ^ 1:3)搅拌2?3分钟；成分调整合格后，以0.3?0.5%的C2C16在温度为710?760°C条件下精炼，精炼时间控制在8?13分钟。精炼后静止10分钟。控制浇注温度720°C浇注。
[0018]采用本实施例方法，铸件共晶硅细而短，为明显的球状硅相变质组织。合金液针孔等级为I级，铸件抗拉强度为:ob = 327MPa ;延伸率δ 5 = 2.2% ;硬度HB = 95.0。
[0019]铝合金溶体中加入微量的锑和镁后，得到了良好的变质组织(未加任何变质元素的ZL116合金共晶组织，娃相呈长板条状分布，分枝粗大散乱，加入铺0.2% +0.55% Mg后，硅相变细变短，出现了明显的硅相呈球状的变质组织。
[0020]共晶铝硅合金中仅加入锑时，由Al-Sb相图可知，熔体中只存在一种化合物即AlSb高熔点化合物，AlSb和α (Al)的共晶温度为625°C左右，比硅相和α (Al)的共晶温度577°C高，AlSb和α (Al)的二元共晶反应，促使α (Al)提前析出，与未变质的铝硅合金相比，α (Al)的数量明显增多，树枝状晶多而细密，α (Al)晶体的长大包围了 AlSb相，使其弥散分布，此时硅相由于α (Al)的析出浓度增加而析出，所以α (Al)生长快而抑制硅相生长，使硅相得到细化。
[0021]加入元素镁后，大约在658°C合金熔体中将生成Mg3Sb2发生共晶反应，促使α (Al)析出，呈细密状分布，一方面分割了硅相的分布，另一方面抑制了硅相生长，使硅相分布细密，因此得到变质组织。由于镁和锑的加入量(分别为0.55%和0.2%，而镁的原子量比锑的小得多)指导，在熔体中镁的原子数远大于锑的原子数，那么镁原子除参与锑形成化合物外，还存在多余的镁原子，由于镁极易在Mg3Sb2表面附着，一方面降低了该化合物的界面自由能，增加了润湿性，使硅相容易在其表面生核。另一方面，为在化合物表面的吸附，改变了它的界面结构，形成一个过渡层，该层允许在不形核的过冷条件下硅相生核生长，使Mg3Sb2起到了异质晶核的作用。因此先加入锑而后加入镁的变质效果好。
【权利要求】
1.ZL116铝合金砂型铸造锑变质处理方法，其特征在于包含以下步骤: (1)先将ZLl16铝合金锭和Sb变质剂熔化:Sb变质剂以Al-Sb合金的形式加入，Al-Sb合金变质剂的加入量为Sb组分占最终铸造铝合金重量的0.2% ; (2)待ZL116铝合金锭和Al-Sb合金变质剂完全熔化并且熔液温度在680?700°C范围内时加入为最终铸造铝合金重量0.55 %的Mg ; (3)搅拌熔液并通过(:2(:16精炼处理； (4)搅拌均匀且精炼完成后再670?680°C温度范围内进行砂型浇铸。
【文档编号】C22C1/06GK104498757SQ201410777815
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】赵佩霞 申请人:贵州安吉航空精密铸造有限责任公司