覆盖剂及铝硅合金熔体处理方法
【专利摘要】本发明提供一种覆盖剂及铝硅合金熔体处理方法，所述覆盖剂包括重量配比如下的各组分：NaCl35-45份；KCl5-10份；NaF20-30份；NaBF420-30份；Na3AlF6?0-5份。该配方科学、合理，能实现铝硅合金除铁、细化和变质的一步完成。本发明还公开了一种采用上述遮盖剂的铝硅合金熔体处理方法，该方法简单、易行，克服了现有技术的诸多缺点，本发明采用适当的熔炼工艺，实现了铝硅合金除铁、细化和变质一步完成，大大简化了铝合金熔炼步骤。
【专利说明】覆盖剂及铝硅合金熔体处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝硅合金的熔体处理技术，尤其涉及一种覆盖剂及铝硅合金熔体处理方法。
【背景技术】
[0002]铝硅合金由于优良的综合性能在航空航天、汽车运输等行业有着广泛的应用。随着科技的不断进步，对这种合金的使用性能提出了越来越高的要求。目前铝硅合金性能的提高主要通过三种手段，即成分设计、先进的加工工艺以及精确的热处理。
[0003]铝硅合金的力学性能对铁(Fe)十分敏感。Fe含量较高时材料的强度和塑形将显著降低。由于熔炼与铸造过程中难以避免地引入Fe，如各种铸造的铁质工具、重熔废料等，Fe的去除一直是铝硅合金铸造的顽疾。
[0004]另外常用的提高铝硅合金力学性能方法还有对初生α进行晶粒细化，以及对共晶组织进行变质。前者多采用Al Ti B制成的晶粒细化剂，后者使用Na、Ca、Sr等添加剂。
[0005]在常规操作中，除铁、细化和变质分属不同的工艺环节，且相互间易发生干扰，如用于细化的B元素和用于变质的Sr之间易产生毒化作用，使两种作用相互抵消。现有覆盖剂由NaCl和KCl组成，起到的主要作用是防止铝合金液氧化，提高熔体质量。由于除铁、变质、细化所用的元素不同，元素间易发生相互干扰，因此不能一步实现。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，针对上述现有覆盖剂需要分步实现铝合金除铁、细化和变质，导致供需复杂的问题，提出一种覆盖剂，该覆盖剂应用在熔体处理，能实现铝硅合金除铁、细化和变质一步完成。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:覆盖剂包括重量配比如下的各组分:
NaCl 35-45份，优选为38-42份；KC1 5-10份，优选为6_9份；NaF 20-30份，优选为22-28份；NaBF4 20-30份，优选为22-28份；Na3AlF6 0-5份，优选为1-4份；所述覆盖剂由上述各组分混合制备而成。
[0008]进一步地，所述覆盖剂的含水量为零，即所述覆盖剂中不能含有水分，原因是:一方面水分易与铝液反应发生爆炸，另一方面会影响熔体的处理效果。而覆盖剂易吸潮，所以必须提前烘干。所述烘干包括以下步骤:各组分混合后在230-270°C下干燥l_3h，优选的在250 0C下对混合盐烘干2h，所述干燥设备包括但不限于鼓风干燥箱。
[0009]为了让覆盖剂中各组分混合均匀，通常需在将各组分混合后球磨20_40min，优选为球磨30min。
[0010]本发明的另一个目的还公开了一种熔体处理方法，该 方法能使铝硅合金除铁、细化和变质一步完成。[0011]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种铝硅合金熔体处理方法，采用所述覆盖剂，具体包括以下步骤:
(1)、将铝硅合金升温(升温至铝合金的熔点，约为640°C)，待金属完全熔化，立即于金属液表面抛撒占铝硅合金0.1-2.0%质量分数的覆盖剂；
(2)、将金属液升温至780-850°C，保温0.5_2h，然后降温至740_770°C ；
(3)、向金属液表面抛撒占铝硅合金0.5 2.0%质量分数的覆盖剂；
(4)、对金属液进行搅拌，使反应充分进行；
(5)、通入惰性气体对金属液进行精炼5lOmin，精炼后静置10_20min，优选的静置时间为15min ；
(6)、对金属液表面去洛后,烧注。
[0012]进一步地，所述步骤(1)中的覆盖剂的添加量为铝硅合金0.2-1.0%质量分数，更优选为招娃合金0.5%质量分数。
[0013]进一步地，所述步骤(2)中金属液升温至790-810°C，更优选的为800°C，保温1-1.5h，更优选的为I h，然后降温至750-770°C，更优选的为760°C。
[0014]进一步地，所述步骤(3)中覆盖剂的添加量为铝硅合金0.2-1.0%质量分数，更优选为招娃合金0.5%质量分数。
[0015]进一步地，所述步骤(4)中搅拌采用搅拌桨完成。
[0016]进一步地,所述惰性气体为Ar气。
[0017]本发明覆盖剂配方科学、合理，采用该覆盖剂的铝硅合金熔体处理方法简单易行，能同时对铝硅合金进行除铁、细化和变质的熔体处理，与现有技术相比较具有以下优点:
(I )、本发明覆盖剂采用NaCl KCl基的卤化物盐类混合物，通过添加设定配比的NaF、NaBF4, Na3AlF6来达到对熔体同时进行除铁、细化和变质三种处理；
(2)、经过铝硅合金熔体处理方法处理后的合金，其力学性能将得到显著提高；
(3)、本发明所述覆盖剂通过两步加入到熔体中，第一步是在金属刚开始熔化时，可以显著减少熔体处理过程中(由于高温熔炼、搅拌等过程)产生的氧化，提高熔体质量，加入量为炉料总量的0.1-2.0% ;第二步是在780-850°C过热再降温至740_770°C后再补充加入炉料总量0.5 2.0%的覆盖剂，从而避免一次加入过多覆盖剂易产生反应不均匀，处理效果不佳，熔体局部产生大量氧化夹杂等不良作用。经过初步试验探索，覆盖剂补充加入量最优值约为炉料总量的0.5 1.5%。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明同时对铝硅合金进行除铁、细化和变质的熔体处理方法的加工曲线图；
图2为不同混合盐覆盖剂加入量时AlSi7Mga3Fea65合金的微观组织图；其中a - f的加入量分别为炉料的0、0.5、1.0,2.0,3.0,4.0 wt.%。
【具体实施方式】`
[0019]以下结合实施例对本发明进一步说明:
实施例1本实施例公开了一种用于铝硅合金熔体处理的覆盖剂，具体包括重量配比如下的各组分:NaCl (40%，质量百分含量，下同)、KC1 (8%)、NaF (25%),NaBF4 (25%),Na3AlF6 (2%)。各组分均为分析纯(纯度98 99%)的化学试剂。
[0020]所述覆盖剂的制备步骤如下:
将NaCl、KC1、NaF、NaBF4和Na3AlF6准确称量后，置于不锈钢罐内用行星式混合球磨机球磨30min,球磨使用不锈钢混料球,转速300r/min。
[0021]将得到的混合盐粉末置于蒸发皿中，用鼓风干燥箱在250°C下对混合盐充分烘干2h,去除水分，制备得到覆盖剂备用。
[0022]实施例2
本实施例公开了一种铝硅合金熔体处理方法，采用实施例1所述覆盖剂，具体包括以下步骤，如图1所示:
(1)将Ikg的商用的A356合金(Si含量7.1%，Mg含量0.29%，其它少量杂质为Fe、Zn、Ti，余量Al)切成小块装入石墨坩埚中，于电阻炉内升温。待金属完全熔化(约640°C)，立即于表面抛撒占炉料0.5%质量分数的混合盐覆盖剂；
(2)将金属液升温至800°C，向金属液内加入一定质量的高纯Fe粒(用于调配成分，使所有的对照组成分相同)，保温Ih使Fe完全熔化，取样检测，调整成分使Fe的质量分数达到约0.65% ； (3)用石墨搅拌桨对 熔体进行搅拌。搅拌速率150r/min，搅拌时间90s，使反应充分进
行；
(4)用Ar气对熔体进行精炼5IOmin,气流速率约为0.5L/min,精炼后的熔体于炉内静置15min ；
(5)用涂刷防蚀涂料的渣勺对熔体表面进行充分的去渣、于720°C下将熔体浇入圆柱金属模具中，获得铸锭；
(6)将圆柱形铸锭于中间对称切开，一半进行加工后用于铸态力学性能测试；另一半进行T6热处理后再进行测试。热处理工艺为:固溶处理在540°C下保温12h，冷水淬火，时效处理在155°C下保温IOh0
[0023]实施例3
本实施例公开了一种铝硅合金熔体处理方法，与实施例2基本相同，不同的是，步骤
(2)之后、步骤(3)之前，将电阻炉的温度降至760°C，再向金属液表面抛撒占铝硅合金0.5%质量分数的混合盐覆盖剂。
[0024]实施例4
本实施例公开了一种铝硅合金熔体处理方法，与实施例2基本相同，不同的是，步骤
(2)之后、步骤(3)之前，将电阻炉的温度降至760°C，再向金属液表面抛撒占铝硅合金1.5%质量分数的混合盐覆盖剂。
[0025]实施例5
本实施例公开了一种铝硅合金熔体处理方法，与实施例2基本相同，不同的是，步骤
(2)之后、步骤(3)之前，将电阻炉的温度降至760°C，再向金属液表面抛撒占铝硅合金2.5%质量分数的混合盐覆盖剂。
[0026]实施例6本实施例公开了一种铝硅合金熔体处理方法，与实施例2基本相同，不同的是，步骤
(2)之后、步骤(3)之前，将电阻炉的温度降至760°C，再向金属液表面抛撒占铝硅合金3.5%质量分数的混合盐覆盖剂。
[0027]对照例
本对照例公开了一种铝硅合金熔体处理方法，该方法不采用覆盖剂，其他步骤与实施例2相同。
[0028]所述实施例2-6和对照例处理的铝合金铸件拉伸性能对比检测数据如表1所示: 表1实施例2-6和对照例处理的铝合金铸件拉伸性能对比
【权利要求】
1.一种覆盖剂，其特征在于，包括重量配比如下的各组分: NaCl35-45 份； KCl5-10 份； NaF20-30 份； NaBF420-30 份； Na3AlF60-5 份。
2.根据权利要求1所述覆盖剂，其特征在于，所述覆盖剂包括重量配比如下的各组分: NaCl38-42 份； KCl6-9 份； NaF22-28 份； NaBF422-28 份； Na3AlF61-4 份。
3.根据权利要求1或2所述覆盖剂，其特征在于，所述覆盖剂中水分含量为零。
4.一种铝硅合金熔体处理方法，其特征在于，采用权利要求1-3任意一项所述覆盖剂，具体包括以下步骤 : (1)、将铝硅合金升温，待金属完全熔化，立即于金属液表面抛撒占铝硅合金0.1-2.0%质量分数的覆盖剂； (2)、将金属液升温至780-850°C，保温0.5_2h，然后降温至740_770°C ； (3)、向金属液表面抛撒占铝硅合金0.5 2.0%质量分数的覆盖剂； (4)、对金属液进行搅拌，使反应充分进行； (5)、用惰性气体对金属液进行精炼5lOmin，精炼后静置10_20min ； (6)、对金属液表面去洛后,烧注。
5.根据权利要求4所述铝硅合金熔体处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中覆盖剂的添加量为招娃合金0.2-1.0%质量分数。
6.根据权利要求4所述铝硅合金熔体处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中金属液升温至790-810°C，保温1-1.5h，然后降温至750_770°C。
7.根据权利要求4所述铝硅合金熔体处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中覆盖剂的添加量为招娃合金0.2-1.0%质量分数。
8.根据权利要求4所述铝硅合金熔体处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中搅拌采用搅拌桨完成。
9.根据权利要求4所述铝硅合金熔体处理方法，其特征在于，所述惰性气体为Ar气。
【文档编号】C22C21/04GK103820667SQ201410080820
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】王同敏, 陈宗宁, 郑远平, 康慧君, 赵玉飞, 曹志强, 李廷举 申请人:大连理工大学