一种长效变质的高硅铝合金及其变质工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种长效变质的高硅铝合金及其变质工艺，所述高硅铝合金包含以重量百分比计的下列组分，13.5～15.5wt.%Si,0.55～0.65 wt.%Mg,4.0～5.0 wt.%Cu,Mn≤0.5 wt.%，Zn≤1.0wt.%，Fe≤1.3wt.%，Ni≤0.5 wt.%，Sn≤0.3 wt.%,余量为Al。所述的变质工艺包括下列步骤：投料装炉熔炼，一次添加变质剂，二次添加变质剂，熔炉除气，细化。通过本变质方法可获得变质细化效果良好，且在液态时变质有效时间长达50小时以上的高硅铝合金，能够为客户提供免去二次熔炼、节约能耗的产品。

A High Silicon Aluminum Alloy with Long-term Modification and Its Modification Process

【技术实现步骤摘要】
一种长效变质的高硅铝合金及其变质工艺
本专利技术属于合金材料
，尤其涉及一种长效变质的高硅铝合金及其变质处理方法。
技术介绍
随着铝合金技术的不断发展，铝合金材料应用的领域日趋广泛，不同
对特种铝合金材料的需求种类越来越多。尤其汽车高速运转的安全配件、高精密机电设备、航天航空等高科技领域，对质量轻、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳等性能优异的材质需求日益增大，品质要求也越趋严格。从而要求材质本身的组织、晶粒、气密性必须超越常规的铝合金材料。特种铝合金合金的变质使用日益普遍，对于部分铝硅系列的合金变质，变质的有效性要求较高，如果熔炼后不能及时的铸造，只能够先以铝锭的形态存放运送，以保证其变质效果。在使用时还要二次熔炼，非常浪费时间和能源，不符合国家节能减排的大政方针。液态铝合金元素一直处在活跃状态，变质的有效期很短。因此，如何提供一种在液态时可以保持长时间变质有效性的铝合金溶液，为客户提供免去二次熔炼、节约能耗的液态铝合金产品，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种在液态能够保持长时间变质有效性的高硅铝合金及其变质工艺。下面论述本专利技术的第一个方面：一种长效变质的高硅铝合金。一种长效变质的高硅铝合金，包含以重量百分比计的下列组分：13.5～15.5wt.%的Si,0.55～0.65wt.%的Mg,4.0～5.0wt.%的Cu,Mn≤0.5wt.%，Zn≤1.0wt.%，Fe≤1.3wt.%，Ni≤0.5wt.%，Sn≤0.3wt.%,余量为Al.此高硅铝合金配比具有热传导性能好，热膨胀系数低、机械性能良好、易于精密机加工，液态变质时间长的优点。下面论述本专利技术的第二个方面，一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺。包括以下步骤：1）投料装炉熔炼：将熔炼该高硅铝合金所需的原料铝合金，铝锭，铝硅按重量比例投入熔炉内，将熔炉中铝液加热到810℃～830℃并保温，按照产品所要求的各元素含量调整铝液成分，搅拌20～30min；2）一次添加变质剂：变质剂的加入量为1-2kg/吨铝，搅拌20min～30min,静置20～30min；3）二次添加变质剂：变质剂的加入量为2～4kg/吨铝，搅拌10～20min,再次静置20～30min，进行铜和镁的补正，各元素成分达到要求，保温静置30～40min,形成高硅铝合金溶液；4）熔炉除气：对上述高硅铝合金溶液进行除气；5）细化：当铝液温度为780℃～800℃时，电磁搅拌，边搅拌边投入1kg/吨铝的磷铜合金；随后人工搅拌2min,电磁搅拌5min，保温静置20min,即得高硅铝合金溶液。进一步的，上述一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺的步骤1中，所述原料铝合金为B390铝合金，所述铝液保温温度为820℃，所述搅拌时间为25min。B390铝合金是市场上大量生产的铸造铝合金，价格合理，易于获得。高温熔炼及充分搅拌铝液可以使硅能够充分溶解，并均匀分布在铝液中，避免了硅的偏析，减少硅的聚集，从而改善初生硅和共晶硅的形态、尺寸及分布状态。进一步的，上述一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺的步骤2中，所述变质剂的加入量为1.5kg/吨铝，所述搅拌时间为25min,所述静置时间为25min。磷铜变质剂在铝合金液中形成AlP微细结晶核种，细化晶粒的效果很好，有效持续变质时间也长。进一步的，上述一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺的步骤3中，所述变质剂的加入量为3kg/吨铝，搅拌时间15min,再次静置时间25min，保温静置时间35min。因为磷铜变质剂的变质温度高，吸气紧张，为了保证变质充分，因此分二次加入。进一步的，上述一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺的步骤4中，所述熔炉除气方法为：对高硅铝合金溶液进行吹氮气除气处理，所述氮气流量为2m2/h,氮气压力为0.30Mpa,除气时间10min。通过向铝合金溶液内吹入惰性气体获得无氢气泡，然后利用这些小气泡在上浮过程中吸附氢气和氧化夹杂物，并夹带到压铸合金液面而实现除气和去渣。进一步的，上述一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺的步骤（5）中，所述铝液温度为790℃。适宜的细化温度能够节省燃料和工时，同时细化效果优异。进一步的，上述一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺，所述变质剂为磷含量为8%～10%的磷铜合金。此含量的磷铜市场供应充分，成本低，效果优良，适于工业化生产。进一步的，上述一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺，所述熔炉为电炉。应用用电炉熔炼铝合金，操作工艺简单，熔化效率高，节电效果好，炉子周围温度低、烟尘少、作业环境好，响应国家节能减排政策。进一步的，上述一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺，后续的铝合金锭的铸造方法包括以下步骤：（1）放汤：打开炉口，缓慢抬升电炉，使铝液匀速流入流槽；（2）在线除气：使铝液流经除气机，除气机通过石墨转子向铝液中通入氩气，根据铝液中氢气与氩气之间压力的差异，除去铝液中的氢气；（3）过滤：使铝液先后经过40ppi和60ppi的泡沫陶瓷过滤板，过滤铝液中的杂质；（4）铸造：将上述高硅铝合金溶液静置30min，控制浇铸温度为690℃～720℃，将上述铝液浇铸到经过260～280℃预热的模具中，浇铸完成后，将模具以3-6℃/s快速冷却到110-130℃后脱模，自然冷却后后得所述高硅合金锭。经过上述铸造方法所得高硅铝合金的抗拉强度,降伏强度，延伸率都满足要求，机械性能良好，易于精密机加工。本专利技术的有益效果为：1.新材料元素配比精细，热传导性能好，热膨胀系数低、机械性能良好、易于精密机加工。2.新材料变质细化效果良好，且液态变质有效时间长，达到50小时以上。3.工艺流程简单高效，成本低，节能减排。附图说明附图1为高硅铝合金溶液变质中和变质完成保温前的取样分析表；附图2为高硅铝合金溶液变质后1-6小时的取样分析表；附图3为高硅铝合金溶液变质后10.5-18小时的取样分析表；附图4为高硅铝合金溶液变质后24-40.5小时的取样分析表；附图5为高硅铝合金溶液变质后45-52.5小时的取样分析表。具体实施方式下面将通过几个具体实施例，进一步阐明本专利技术，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。实施例1一种长效变质的高硅铝合金，包含以重量百分比计的下列组分：13.5wt.%Si,0.55wt.%Mg,4.0wt.%Cu,0.2wt.%Mn，0.5wt.%Zn，0.7wt.%Fe，0.2wt.%Ni，0.1wt.%Sn,余量为Al。实施例2一种长效变质的高硅铝合金，包含以重量百分比计的下列组分：14.5wt.%Si,0.6wt.%Mg,4.5wt.%Cu,0.35wt.%Mn，0.75wt.%Zn，1.0wt.%Fe，0.35wt.%Ni，0.2wt.%Sn,余量为Al。实施例3一种长效变质的高硅铝合金，包含以重量百分比计的下列组分：15.5wt.%Si,0.65wt.%Mg,5.0wt.%Cu,0.5wt.%Mn，1.0wt.%Zn，1.3wt.%Fe，0.5wt.%Ni，0.3wt.%Sn,余量为Al。实施例4一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺。本工艺包括以下步骤：将熔炼本专利技术实施例1所述高硅铝合金所需的原料铝合金B390，铝锭，铝硅锭，按重量比例投入电炉内，将熔炉中铝液加热到810℃并保温，按照产品所要求的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长效变质的高硅铝合金，其特征在于，包含以重量百分比计的下列组分：13.5～15.5wt.%Si,0.55～0.65wt.%Mg,4.0～5.0 wt.%Cu,Mn≤0.5wt.%，Zn≤1.0wt.%，Fe≤1.3wt.%，Ni≤0.5 wt.%，Sn≤0.3wt.%,余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种长效变质的高硅铝合金，其特征在于，包含以重量百分比计的下列组分：13.5～15.5wt.%Si,0.55～0.65wt.%Mg,4.0～5.0wt.%Cu,Mn≤0.5wt.%，Zn≤1.0wt.%，Fe≤1.3wt.%，Ni≤0.5wt.%，Sn≤0.3wt.%,余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）投料装炉熔炼：将熔炼该高硅铝合金所需的原料铝合金、铝锭、铝硅按重量比例投入熔炉内，将熔炉中的铝液加热到810℃～830℃并保温，按照产品所要求的各元素含量调整铝液成分，搅拌20～30min；（2）添加变质剂：第一次加入变质剂，加入量为1-2kg/吨铝，搅拌20min～30min,静置20～30min；（3）二次添加变质剂：第二次加入变质剂，加入量为2～4kg/吨铝，搅拌10～20min,再次静置20～30min，进行铜和镁的补正，使各元素成分达到要求，保温静置30～40min；（4）熔炉除气：用除气机对上述高硅铝合金溶液进行除气；（5）细化：当铝液温度为780℃～800℃时，电磁搅拌，边搅拌边投入1kg/吨铝的变质剂；随后人工搅拌2min,电磁搅拌5min，保温静置20min,即得高硅铝合金溶液。3.根据权利要求2所述的一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺，其特征在于，步骤(1）中,所述原料铝合金为B390铝合金，所述铝液保温温度为820℃，所述搅拌时间为25min。4.根据权利要求3所述的一种长效变质的高硅铝合金的变质工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述变质剂的加入量为1.5kg/吨铝，所述搅拌时间为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠晓东，李嘉辉，杨燕东，闫德全，孙英华，李美萍，张福林，
申请(专利权)人：苏州仓松金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32