本發(fā)明涉及鋁合金熔煉加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種鋁合金精煉變質(zhì)劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鋁合金在熔煉過程中不可避免地吸收氣體和產(chǎn)生夾雜物，從而引起鑄件的氣孔、縮孔、縮松和裂紋等一系列缺陷。此外，在凝固過程中鋁合金易形成晶粒粗大的組織，這些均將直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，限制其應(yīng)用。因此，必須對鋁合金熔煉凝固過程進行精煉、凈化、變質(zhì)處理，以排除這些氣體、夾雜物和減小晶粒尺寸，提高鋁合金的質(zhì)量。向鋁合金中加入精煉變質(zhì)劑進行精煉、凈化、變質(zhì)處理是常用的一種措施。因此，變質(zhì)劑處理對鋁合金產(chǎn)品的質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金精煉變質(zhì)劑及其制備方法和應(yīng)用，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種鋁合金精煉變質(zhì)劑，其中含有氟化鈰，氟化鈰的重量百分含量為10～25％。

該精煉變質(zhì)劑中還含有氯化鉀、氯化鈉和氟鋁酸鉀。按重量百分含量計，該精煉變質(zhì)劑組成為：氯化鉀30～60％，氯化鈉20～30％，氟化鈰10～25％，氟鋁酸鉀10～25％。

所述鋁合金精煉變質(zhì)劑的制備方法為：將精煉變質(zhì)劑中各組分按所需比例混合均勻后放入坩堝中，加熱熔化除去結(jié)晶水，并升溫至700～900℃，對混合熔鹽進行攪拌后，將其澆入金屬模，即得到所述精煉變質(zhì)劑。

采用本發(fā)明精煉變質(zhì)劑處理鋁合金熔體量，精煉變質(zhì)劑的加入量為鋁合金熔體重量的0.6-1.2％。

本發(fā)明的原理如下：

本發(fā)明變質(zhì)劑中，氯化鉀、氯化鈉、氟鋁酸鉀在合適的配比下起到很好的精煉作用，如對夾雜物和氧化膜等進行浸潤；吸附、溶解熔體表面的氧化膜；去除熔體內(nèi)的氣體等。

本發(fā)明變質(zhì)劑中，合適量的氟化鈰加入鋁熔體后，會與鋁反應(yīng)生成單質(zhì)鈰，從而對鋁熔體起凈化和變質(zhì)作用，同時不會影響其他組分的精煉作用，具體體現(xiàn)為：1)除渣，減少氧化夾雜及有害雜質(zhì)元素。鈰可與鋁熔體中的o、s等有害雜質(zhì)反應(yīng)形成稀土化合物。這些化合物具有熔點高、密度小、化學性質(zhì)穩(wěn)定的特點，易于上浮、去除，從而凈化鋁液；2)除氣(氫、氮等)，降低氣孔/針孔率。鈰與氫有較大的親和力，能與氫反應(yīng)形成稀土氫化物，這不僅能直接降低熔體的氫含量，而且能大量吸附、溶解氫；鈰與氮生成難溶化合物，在熔煉過程中，大部分以渣的形式排除；去除氧化物夾雜所吸附的氫；3)變質(zhì)，細化晶粒。鈰元素的原子半徑大于鋁原子半徑，性質(zhì)比較活潑，趨向于富集于固-液界面處、形成表面活性膜。這不僅能降低固-液相間界面能，提高了鋁晶核的形核率，同時還能阻止晶粒長大，細化合金組織。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：

本發(fā)明所提供的鋁或鋁合金精煉變質(zhì)劑，具有除氣、除雜效果好，晶粒細化能力較強，改善鋁合金鑄錠微觀組織等特點。與現(xiàn)有鋁合金精煉劑相比，本發(fā)明的精煉變質(zhì)劑含有氟化鈰，具有很好去除氧化夾雜、有害雜質(zhì)元素金屬、氣體以及細化晶粒的能力。采用本發(fā)明精煉變質(zhì)劑處理鋁合金熔體時，精煉變質(zhì)劑的加入量為鋁合金熔體重量的0.6-1.2％，處理后鋁合金中的氫含量能降到0.11-0.18ml/100gal的水平。

附圖說明

圖1為未經(jīng)精煉變質(zhì)處理的鋁合金宏觀形貌。

圖2為未經(jīng)精煉變質(zhì)處理的鋁合金微觀形貌；其中：(a)為光學顯微圖像，(b)為激光共聚焦圖像。

圖3為未經(jīng)精煉變質(zhì)處理的鋁合金宏觀組織形貌。

圖4為利用實施例2獲得的精煉變質(zhì)劑處理后的鋁合金宏觀形貌。

圖5為利用實施例2獲得的精煉變質(zhì)劑處理后的鋁合金微觀形貌；其中：(a)為光學顯微圖像，(b)為激光共聚焦圖像。

圖6為利用實施例2獲得的精煉變質(zhì)劑處理后的鋁合金宏觀組織形貌。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍和應(yīng)用范圍不限于以下實施例。

實施例1

按質(zhì)量百分比稱取氯化鉀：60％、氯化鈉：20％、氟化鈰：10％、氟鋁酸鉀：10％。將配方量的各組分鹽混合均勻，放入坩堝中過熱熔化除去結(jié)晶水，并升溫至700～900℃，最后，對混合熔鹽進行攪拌后，將其澆入金屬模，即可得到本精煉變質(zhì)劑。

實施例2

按質(zhì)量百分比稱取氯化鉀：50％、氯化鈉：23％、氟化鈰：13％、氟鋁酸鉀：14％。將配方量的各組分鹽混合均勻，放入坩堝中過熱熔化除去結(jié)晶水，并升溫至700～900℃，最后，對混合熔鹽進行攪拌后，將其澆入金屬模，即可得到本精煉變質(zhì)劑。

實施例3

按質(zhì)量百分比稱取氯化鉀：40％、氯化鈉：27％、氟化鈰：16％、氟鋁酸鉀：17％。將配方量的各組分鹽混合均勻，放入坩堝中過熱熔化除去結(jié)晶水，并升溫至700～900℃，最后，對混合熔鹽進行攪拌后，將其澆入金屬模，即可得到本精煉變質(zhì)劑。

實施例4

按質(zhì)量百分比稱取氯化鉀：30％、氯化鈉：30％、氟化鈰：20％、氟鋁酸鉀：20％。將配方量的各組分鹽混合均勻，放入坩堝中過熱熔化除去結(jié)晶水，并升溫至700～900℃，最后，對混合熔鹽進行攪拌后，將其澆入金屬模，即可得到本精煉變質(zhì)劑。

實施例5

按質(zhì)量百分比稱取氯化鉀：30％、氯化鈉：20％、氟化鈰：25％、氟鋁酸鉀：25％。將配方量的各組分鹽混合均勻，放入坩堝中過熱熔化除去結(jié)晶水，并升溫至700～900℃，最后，對混合熔鹽進行攪拌后，將其澆入金屬模，即可得到本精煉變質(zhì)劑。

實施例6

在未進行精煉變質(zhì)處理時，鋁合金凝固組織中往往存在較多的氣孔、縮孔、縮松、夾雜等缺陷，合金試樣宏觀形貌和微觀形貌如圖1-2所示(此樣品氫含量約為0.9ml/100gal)；此外，合金試樣的晶粒尺寸通常較為粗大，如圖3所示。這些均直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，限制其工業(yè)應(yīng)用。使用本發(fā)明的鋁合金精煉變質(zhì)劑處理鋁合金熔體時，精煉變質(zhì)劑的加入量為熔液重量的0.6～1.2％，經(jīng)精煉變質(zhì)處理后，鋁熔體中的氫含量能降到大約0.11-0.18ml/100gal的水平；且可充分去除熔體中的氧化物夾雜。本實施例中，采用實施例2制備的精煉變質(zhì)劑對圖1中合金試樣進行處理，精煉變質(zhì)劑加入量為鋁合金熔液重量的0.8％時，經(jīng)精煉變質(zhì)處理后，鋁熔體中的氫含量能降到0.11ml/100gal的水平，試樣中未見明顯的氧化物夾雜，如圖4-5所示。圖6為利用實施例2獲得的精煉變質(zhì)劑處理后的鋁合金宏觀組織形貌。與圖3比較發(fā)現(xiàn)，加入精煉變質(zhì)劑后合金凝固組織得到較為明顯的細化。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鋁合金精煉變質(zhì)劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于鋁合金熔煉加工技術(shù)領(lǐng)域。該精煉劑由氯化鉀、氯化鈉、氟化鈰、氟鋁酸鉀組成，上述組分按質(zhì)量百分比分別為：30～60％、20～30％，10～25％，10～25％，本發(fā)明還提供其制備方法。本發(fā)明所制備的鋁合金精煉變質(zhì)劑具有除氣、除雜效果好，晶粒細化能力較強，改善鋁合金鑄錠微觀組織等特點，工業(yè)應(yīng)用前景良好。

技術(shù)研發(fā)人員：江鴻翔;趙九洲;鄭秋菊;徐文龍
受保護的技術(shù)使用者：中國科學院金屬研究所;徐州新帝新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.14
技術(shù)公布日：2017.10.24