专利名称：铝-磷中间合金及其制备方法
技术领域：
本发明属金属材料领域，特别涉及一种用于细化Al-Si合金中初晶硅和Mg-Si合金中Mg2Si的铝-磷中间合金及其制备方法。
背景技术：
工业生产中一般采用加入磷的方法来细化Al-Si合金中的初晶硅(亦称变质处理)，主要是以赤磷、磷盐或磷-铜中间合金等形式加入。但这些方法都存在着许多缺点 赤磷的燃点低(240°C )，变质处理时释放出大量有毒的P2O5气体，严重污染环境；磷-铜中间合金密度大、熔点高，在静置炉熔炼条件下，加入到铝合金熔体中后易沉淀、难熔化，变质效果不稳定，而且使合金中铜含量增加。文献《轻金属》(Light Metals，1993，815 820) 报道了一种生产铝-铜-磷中间合金的新工艺用粉末冶金法，将微细铝粉与铜_磷中间合金粉末混合、冷压并在真空中烧结，然后在一定温度下挤压成线材。该中间合金的化学成分 (质量百分比)为铜46. 1、磷3. 9，其余为铝。专利号为ZL011077704.2的中国专利报道了铝-磷-铜中间合金及其制备方法，制备过程中使用了磷-铜中间合金，不适用于不含铜的铝硅合金；专利号为200510044827. 3的中国专利报道了一种铝、硅、磷中间合金的制备方法，使用了多种含磷合金；专利号为200910016834.0的中国专利报道了一种铝-锆-磷中间合金及其制备方法，使用锆或氟锆酸钾为原料，增加了原料成本。上述文献和专利中涉及的含磷铝基三元或三元以上中间合金，由于脆性较大，不易轧制成线材。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种能对Al-Si合金中初晶硅起高效变质作用，无污染，使用简便，并且成本低廉的二元铝_磷中间合金及其制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的；一种铝_磷中间合金，包括铝、磷两种元素，其特征是各组分的质量百分比为招 92. 5 98. 5%，磷 1. 5 7. 5%，杂质含量< 0. 8%。其中，磷在该中间合金中以磷化铝(AlP)形式分布在铝基体上，磷化铝与硅晶体具有相近的晶体结构和晶格常数。根据界面共格理论，磷化铝可以作为初晶硅结晶时的非均质生核衬底，使Si原子依附于其上，独立地结晶成细小的初晶硅晶体，从而改善合金组织，提高其力学性能。上述铝_磷中间合金的制备方法，是通过以下步骤实现的(1)按以下质量百分比准备好制取铝-磷中间合金所需要的原料92. 5 98. 5% 的工业铝粉、1. 5 7. 5%的黑磷粉；(2)将上述两种粉料用混料机混和均勻，并烘干；(3)用压力机将上述粉料压制成块体；(4)将压块置于惰性气氛(氮气、氩气)的电炉或其它加热设备中，升温至600 750°C，保温45 120分钟后，停止加热，随炉冷却即得到形状规整的块状铝-磷中间合金；
(5)将烧结块挤压成线材。上述为铝-磷中间合金的制备方法，其特征步骤(1)中，铝粉粒度为100 500目， 黑磷粉粒度为200 700目。此种方法 绿色无污染、成品率高，产品批次差异小，且易挤压成线材。制备出的中间合金具有磷化铝细小弥散，加入量少，变质效果好、稳定和长效等特点，在加入量为0. 4% 的情况下，可使铝-硅合金中的初晶硅的尺寸由100 μ m以上细化到35 μ m以下，是一种新型高效的绿色变质剂。挤压出线材(Φ6 16mm)中磷化铝颗粒更为细小，完全满足新型铝硅合金生产在线变质处理的要求。因此，本发明提供了一种熔点低、价格低廉、细化效果好、 易轧制成线材的铝磷中间合金及其制备方法，具有重要的工业应用价值。
具体实施例方式下面给出本发明的三个最佳实施例。实施例一(1)按以下质量百分比准备好制取铝-磷中间合金所需要的原料92. 5%的200 目工业铝粉、7. 5%的400目黑磷粉；(2)将两种粉料用混料机混和均勻，并烘干；(3)用压力机将上述粉料压制成块体；(4)将压块置于惰性气氛(氩气)的电炉中，升温至640°C，保温80分钟后停止加热，随炉冷却即得到形状规整的块状铝_磷中间合金； (5)将烧结块挤压成Φ 9. 5mm线材。按照上述配比和工艺得到一种最佳成分的铝-磷中间合金，其化学成分的质量百分比为铝92. 2，磷7. 3，其余为杂质。实施例二(1)按以下质量百分比准备好制取铝-磷中间合金所需要的原料95. 5%的300 目工业铝粉、4. 5%的400目黑磷粉；(2)将两种粉料用混料机混和均勻，并烘干；(3)用压力机将上述粉料压制成块体；(4)将压块置于惰性气氛(氩气)的电炉中，升温至660°C，保温60分钟后停止加热，随炉冷却即得到形状规整的块状铝_磷中间合金；(5)将烧结块挤压成Φ 9. 5mm线材。按照上述配比和工艺得到一种最佳成分的铝-磷中间合金，其化学成分的质量百分比为铝95. 3，磷4. 3，其余为杂质。实施例三(1)按以下质量百分比准备好制取铝-磷中间合金所需要的原料98. 5%的500 目工业铝粉、1.5%的200目黑磷粉；(2)将两种粉料用混料机混和均勻，并烘干；(3)用压力机将上述粉料压制成块体；(4)将压块置于惰性气氛(氮气)的电炉中，升温至720°C，保温90分钟后停止加热，随炉冷却即得到形状规整的块状铝_磷中间合金；
(5)将烧结块挤压成Φ 9. 5mm线材。按照上述配比 和工艺得到一种最佳成分的铝-磷中间合金，其化学成分的质量百分比为铝98. 2，磷1.4，其余为杂质。
权利要求
1.铝-磷中间合金，包括铝、磷两种元素，其特征是各组分的化学成分质量百分比为 铝92. 5 98. 5%，磷1. 5 7. 5%，杂质含量< 0. 8%。
2.根据权利要求书1所述的铝-磷中间合金的制备方法，其特征是包括以下步骤(1)按以下质量百分比准备好制取铝-磷中间合金所需要的原料 92. 5 98. 5%的工业铝粉、1. 5 7. 5%的黑磷粉；(2)将上述两种粉料用混料机混和均勻，并烘干；(3)用压力机将上述粉料压制成块体；(4)将压块置于惰性气氛的电炉或其它加热设备中，升温至600 750°C，保温45 120分钟后，停止加热，随炉冷却即得到形状规整的块状铝_磷中间合金；(5)将烧结块挤压成线材。
3.根据权利要求书2所述铝-磷中间合金的制备方法，其特征是步骤(1)中所用铝粉粒度为100 500目，黑磷粉粒度为200 700目。
4.根据权利要求书2所述铝-磷中间合金的制备方法，其特征是步骤(4)中的惰性气氛为氮气或氩气。
全文摘要
本发明属金属材料领域，特别涉及一种用于细化Al-Si合金中初晶硅和Mg-Si合金中Mg2Si的铝-磷中间合金及其制备方法。本发明铝-磷中间合金，包括铝、磷两种元素，其特征是各组分的质量百分比为铝92.5～98.5，磷1.5～7.5，杂质含量＜0.8。铝-磷中间合金的制备方法是将铝粉、黑磷粉混和均匀并烘干后，用压力机压制成块体，置于惰性气氛的电炉或其它加热设备中，升温至600～750℃，保温45～120分钟后停止加热，随炉冷却即得到块状铝-磷中间合金，或将烧结块挤压成线材。该铝-磷中间合金对铝-硅合金和镁-硅合金具有良好的细化效果。
文档编号C22C1/05GK102352455SQ20111035547
公开日2012年2月15日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者刘相法, 孙谦谦 申请人:山东吕美熔体技术有限公司, 山东大学