本發(fā)明屬于鋁合金添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金金屬添加劑及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

隨著鋁加工及鋁合金工業(yè)不斷發(fā)展,鋁合金的研制被列為重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù),合金化是鋁合金生產(chǎn)工藝流程中重要的一環(huán)，而合金添加元素在熔融鋁中的熔解是合金化的重要過程。

合金添加元素通常有銅、硅、鎂、鋅、錳、鐵、鉻等。合金化過程中，鋁合金熔鑄的溫度通常為710-750℃，對(duì)于一些低熔點(diǎn)的合金元素如硅、鎂、銅等可以直接加入至鋁液中進(jìn)行熔解。但是對(duì)于一些高熔點(diǎn)的合金元素如鈦、鐵、錳等，由于與鋁的熔點(diǎn)差距較大，若將其以單質(zhì)的形式直接加入至鋁液中中，則溶解爐的溫度必須升到1000以上，這樣會(huì)導(dǎo)致鋁液的汽化，而且鋁液容易與周圍的空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難以去除的雜質(zhì)，造成最后形成的鋁合金性能低、質(zhì)量差，不符合要求。而且溶解爐溫度的上升會(huì)耗費(fèi)更多的能量，導(dǎo)致鋁合金生產(chǎn)的成本高。

為了解決上述問題，目前企業(yè)在進(jìn)行鋁合金的合金化時(shí)，通常會(huì)向合金元素中混合一些其他助劑，并將其制成固定形狀，形成金屬添加劑，再將該金屬添加劑加入至鋁液中，實(shí)現(xiàn)合金元素的添加。

現(xiàn)有鋁合金金屬添加劑通常包括待添加的合金元素和助熔劑，金屬添加劑制備時(shí)將兩者混合，再放入至模具中壓制成型，為了便于脫模，在實(shí)際操作的過程中，還會(huì)于成型模具的內(nèi)部涂抹上一層潤(rùn)滑油。然而，此種方式存在以下不足：1、金屬添加劑成型后，潤(rùn)滑油會(huì)粘附于其表面，將金屬添加劑加入至鋁液中時(shí)，潤(rùn)滑油遇高溫會(huì)產(chǎn)生大量的油煙，影響環(huán)境；2、潤(rùn)滑油會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生油污，導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境惡劣；3、潤(rùn)滑油在合金化的過程中不易去除，會(huì)殘留一部分于鋁合金內(nèi)部，影響鋁合金的性能。

另外，現(xiàn)有金屬添加劑成型時(shí)，助熔劑和合金元素完全是依靠分子間的作用力而結(jié)合在一起，此種形式成型的金屬添加劑在受外力時(shí)容易碎裂，因此，在實(shí)際的操作過程中，通常都會(huì)于成型的添加劑外套一個(gè)塑料袋，再連同塑料袋一起加入至鋁液中，塑料袋在高溫下亦會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，污染環(huán)境，影響操作人員的身體健康，且會(huì)額外增加成本。

此外，金屬粉末和助熔劑的硬度較大，而成型模具通常都是質(zhì)硬的金屬材料制成，在成型過程中，沒有保護(hù)措施，潤(rùn)滑油也只是涂覆于整個(gè)添加劑的表面，金屬粉末會(huì)與成型模具直接摩擦，導(dǎo)致成型模具磨損，內(nèi)部尺寸增大，由此壓塊與成型模具之間的間隙就增大了，若繼續(xù)用其來生產(chǎn)，形成的產(chǎn)品就會(huì)密度不實(shí)，較為松散，因此，只能選擇更換模具，增加添加劑生產(chǎn)的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明意在提供一種鋁合金金屬添加劑及其生產(chǎn)工藝，以解決現(xiàn)有金屬添加劑較為松散、加入至鋁液中時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量油煙，且成型時(shí)容易磨損模具的技術(shù)問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供如下基礎(chǔ)方案一：一種鋁合金金屬添加劑，由EBS潤(rùn)滑劑、單質(zhì)金屬粉末和助熔劑混合后壓制成型，單質(zhì)金屬粉末的粒度為20-120目；各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：EBS潤(rùn)滑劑0.5-20％，單質(zhì)金屬粉末75-80％，余量為助熔劑。

基礎(chǔ)方案一的鋁合金金屬添加劑中，單質(zhì)金屬粉末的粒度為20-120目，該粒度過大會(huì)導(dǎo)致金屬粉末的熔解時(shí)間長(zhǎng)，熔解效率低；而粒度過小則會(huì)導(dǎo)致金屬粉末容易燒損。

金屬添加劑的成分包括EBS潤(rùn)滑劑、單質(zhì)金屬粉末和助熔劑，其中單質(zhì)金屬粉末是金屬添加劑的主體，是鋁合金生產(chǎn)過程中需要的合金元素；助熔劑起到助熔的作用，降低合金元素熔解于鋁液中所需的溶解爐溫度。

潤(rùn)滑劑可以起到潤(rùn)滑的作用，減少相互接觸、且發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體之間的摩擦力，但潤(rùn)滑劑通常是顆粒狀，其無法像潤(rùn)滑油一樣在成型之前涂抹至模具內(nèi)側(cè)，因此，無法對(duì)金屬添加劑成型的脫模起到潤(rùn)滑的作用。EBS潤(rùn)滑劑即乙撐雙硬脂酸酰胺，是一種無毒、耐酸堿的白色固體，通常做為食品、藥品的包裝材料，EBS潤(rùn)滑劑的分子結(jié)構(gòu)中，兩端為非極性長(zhǎng)鏈烷基，中間是極性雙酰胺基，這種對(duì)稱中位極性結(jié)構(gòu)，賦予了EBS潤(rùn)滑劑優(yōu)良的潤(rùn)濕和滲透能力，將其和金屬粉末以及助熔劑一起混合后再壓制時(shí)，EBS潤(rùn)滑劑在剛受到壓力時(shí)便會(huì)快速地滲透至整個(gè)材料的最表面，此時(shí)由于有粉末和模具側(cè)壁的雙面擠壓，EBS潤(rùn)滑劑不會(huì)向下流動(dòng)，而會(huì)分布于模具的內(nèi)側(cè)，當(dāng)金屬添加劑成型后脫模時(shí)，可起到潤(rùn)滑的作用。而且EBS潤(rùn)滑劑是顆粒狀，其具有一定的體積，可以將質(zhì)硬的金屬粉末和助熔劑與模具側(cè)壁隔開，避免金屬粉末和助熔劑對(duì)模具產(chǎn)生磨損，對(duì)模具起到一個(gè)保護(hù)的作用。

另外，由于金屬粉末和助熔劑對(duì)模具的磨損減小，在同等的壓力和模具行程下，金屬添加劑壓塊與模具之間的間隙減小，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品緊實(shí)度更好、不易松散；而且EBS潤(rùn)滑劑本身有一定粘接作用，便于金屬添加劑的成型，進(jìn)一步使得金屬添加劑的緊實(shí)度好、不易松散。因此，本發(fā)明的金屬添加劑用于鋁合金生產(chǎn)的過程中，不用在添加劑外套塑料袋，也就避免了因套用塑料袋而導(dǎo)致的大量有害氣體的產(chǎn)生，也就避免了該有害氣體對(duì)環(huán)境和操作人員身體健康的不利影響，也可避免由此帶來的成本的增加。

實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的金屬添加劑加入至鋁液中時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生大量的油煙，也不會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生油污，影響生產(chǎn)環(huán)境，符合清潔生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。另外，金屬添加劑加入至鋁液中后，其中的EBS潤(rùn)滑劑遇高溫會(huì)快速揮發(fā)，不會(huì)引入雜質(zhì)，也不會(huì)對(duì)鋁合金的性能產(chǎn)生影響。

以下是基于基礎(chǔ)方案一的優(yōu)選方案：

優(yōu)選方案一：所述助熔劑為氟鋁酸鉀，氟鋁酸鉀助熔效果好，相較于其他助熔劑，使用氟鋁酸鉀后，鋁合金的熔解效率更快。

優(yōu)選方案二：基于優(yōu)選方案一，所述氟鋁酸鉀為生產(chǎn)鋁鈦硼合金的副產(chǎn)物。此副產(chǎn)品能更好的降低金屬粉末的熔點(diǎn)，將鋁鈦硼產(chǎn)品的副產(chǎn)品再生利用，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約成本，增加經(jīng)濟(jì)效益；另外，相對(duì)于一些鈉鹽助熔劑而言，氟鋁酸鉀可避免鈉離子的加入，而且可避免加入一些鈉鹽助熔劑。

優(yōu)選方案三：基于優(yōu)選方案二，所述EBS潤(rùn)滑劑的3％。

優(yōu)選方案四：基于優(yōu)選方案二，所述EBS潤(rùn)滑劑的2.5％。

優(yōu)選方案五：基于優(yōu)選方案一至四中的任意一項(xiàng)，所述單質(zhì)金屬粉末為鈦粉。

優(yōu)選方案六：基于優(yōu)選方案一至四中的任意一項(xiàng)，所述單質(zhì)金屬粉末為鐵粉。

優(yōu)選方案七：基于優(yōu)選方案一至四中的任意一項(xiàng)，所述單質(zhì)金屬粉末為錳粉。

本發(fā)明提供如下基礎(chǔ)方案二：一種鋁合金金屬添加劑的生產(chǎn)工藝，工藝步驟包括配料、混料、成型、包裝，其中，

配料步驟為：按照EBS潤(rùn)滑劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-20％、單質(zhì)金屬粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75-80％、余量為助熔劑的比例稱取原料成分，其中單質(zhì)金屬粉末的粒度為20-120目。

混料步驟為：按照EBS潤(rùn)滑劑、單質(zhì)金屬粉末和助熔劑的順序?qū)⑷N原材料分多次間隔加入至混料機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合。

按照EBS潤(rùn)滑劑、單質(zhì)金屬粉末和助熔劑的順序間隔加入是指先加入一層EBS潤(rùn)滑劑，再加入一層單質(zhì)金屬粉末，最后加一層助熔劑；多次間隔加入是指按照上述的加入方式重復(fù)多次，即加入的順序?yàn)镋BS潤(rùn)滑劑、單質(zhì)金屬粉末、助熔劑、EBS潤(rùn)滑劑、單質(zhì)金屬粉末、助熔劑，以此類推。按照上述方式進(jìn)行混合，各成分之間混合更均勻，保證EBS潤(rùn)滑劑能均勻地滲透至金屬添加劑壓塊的表面，對(duì)添加劑的脫模起到潤(rùn)滑的作用，對(duì)模具起到有效的保護(hù)作用。

按照上述工藝步驟生產(chǎn)出的金屬添加劑，緊實(shí)度好，加入鋁液中時(shí)不會(huì)產(chǎn)生大量油煙，且成型時(shí)不易對(duì)模具產(chǎn)生磨損。

基于基礎(chǔ)方案二的優(yōu)選方案：所述混料機(jī)為V型密封混料機(jī)，混合時(shí)間為60min，包括正轉(zhuǎn)30min和反轉(zhuǎn)30min。采用此方式各成分之間混合均勻。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

一種鋁合金金屬添加劑，實(shí)施例一至實(shí)施例九的各成分及其質(zhì)量(kg)，以及成型壓力(Mpa)如表1所示：

表1

以實(shí)施例三為例對(duì)鋁合金金屬添加劑的制備方法進(jìn)行具體說明，依次包括以下步驟：

1)、配料：選取適合的原料成分，其中EBS潤(rùn)滑劑的純度為98％，氟鋁酸鉀的純度為99％，鈦粉的純度為99％，鈦粉的粉末粒度為60目；稱取70kg EBS潤(rùn)滑劑、180kg氟鋁酸鉀、750kg鈦粉。

2)、混料：按照EBS潤(rùn)滑劑、單質(zhì)金屬粉末和助熔劑的順序?qū)⑷N原材料分三次間隔加入至V型密封混料機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合，同一種粉末每次加入的質(zhì)量相等；混料機(jī)的轉(zhuǎn)速為25r/min，混合的時(shí)間總共60min，其中正轉(zhuǎn)30min，反轉(zhuǎn)30min。

3)、成型：將步驟2)中的混合料加入至自動(dòng)液壓機(jī)內(nèi)壓制成型，得到方形的鈦添加劑壓塊，成型壓力為25Mpa。

4)、將步驟3)的鈦添加劑壓塊包裝入庫。

其余實(shí)施例與實(shí)施例三的不同之處在于表1中的成分、成分質(zhì)量以及成型壓力，其余的與實(shí)施例三相同。

實(shí)驗(yàn)：

對(duì)比例：制備現(xiàn)有技術(shù)中的添加劑，除了個(gè)別參數(shù)外，制備方法中包括單個(gè)壓塊質(zhì)量、成型壓力、壓力行程等與實(shí)施例三相同，各對(duì)比例制備方法與實(shí)施例三制備方法的不同之處在于：

對(duì)比例一：成分分別為氟鋁酸鉀180kg、鈦粉750kg，成型時(shí)使用潤(rùn)滑油。

對(duì)比例二：成分分別為氟鋁酸鉀250kg、鈦粉750kg，成型時(shí)使用潤(rùn)滑油。

對(duì)比例三：成分分別為氟鋁酸鉀180kg、鈦粉820kg，成型時(shí)使用潤(rùn)滑油。

對(duì)比例四：成分分別為氟鋁酸鉀210kg、鈦粉790kg，成型時(shí)使用潤(rùn)滑油。

1)、取實(shí)施例一至九、對(duì)比例一至四中的鈦添加劑，分別用于鋁合金的生產(chǎn)。實(shí)施例一至實(shí)施例九在添加劑投入至鋁液的過程中均沒有油煙的產(chǎn)生，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也沒有油污；對(duì)比例一至四在添加劑投入至鋁液的過程中均有大量的油煙產(chǎn)生，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生較多的油污，環(huán)境惡劣。

2)、取實(shí)施例一至九、對(duì)比例一至四中的鈦添加劑各各15塊，都均分成三組，每組5塊，放置于振動(dòng)頻率相等的振動(dòng)篩上，觀察其碎裂情況，具體如下：

A、10分鐘后，實(shí)施例一至實(shí)施例九的鈦添加劑均未出現(xiàn)碎裂情況，對(duì)比例一至四中的鈦添加劑有19個(gè)出現(xiàn)裂縫；

B、15分鐘后，實(shí)施例一至實(shí)施例九的鈦添加劑均未出現(xiàn)碎裂情況，對(duì)比例一至四中的鈦添加劑有31個(gè)出現(xiàn)裂縫，其中有6個(gè)已經(jīng)碎裂；

C、20分鐘后，實(shí)施例一至實(shí)施例九的鈦添加劑有2個(gè)出現(xiàn)碎裂情況，對(duì)比例一至四中的鈦添加劑有50個(gè)出現(xiàn)裂縫，其中有18個(gè)已經(jīng)碎裂；

D、25分鐘后，實(shí)施例一至實(shí)施例九的鈦添加劑有8個(gè)出現(xiàn)碎裂情況，對(duì)比例一至四中的鈦添加劑全部出現(xiàn)裂縫，其中有29個(gè)已經(jīng)碎裂。

另外，在制備各種添加劑時(shí)，觀察成型模具的情況，在同等次數(shù)的壓制成型下，相較于實(shí)施例一至九，對(duì)比例一至四使用的模具磨損情況明顯要嚴(yán)重。

由上述可得，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的鋁合金金屬添加劑，本發(fā)明的鋁合金金屬添加劑較為緊實(shí)，加入至鋁液中時(shí)不會(huì)產(chǎn)生大量油煙且生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)出現(xiàn)大量油污的現(xiàn)象，添加劑成型過程中對(duì)模具的磨損不明顯。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。