一种6系铝合金功能性高效复合母合金及其制备和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种工业型材原材料功能性高效复合母合金及其制备和使用方法，其优点是：通过多元素复合工艺，可在原有工艺基础上节约10％～20％的生产用时，在提高生产效率的基础上降低能源消耗和金属损耗；通过预合金化工艺的实施，可以改善6系铝合金中主要组成相的尺寸和弥散分布，有利于合金性能的提升，同时缩短生产周期和物流流程，简化工艺，降低对产业工人的素质要求，有助于企业降低生产和投资成本。本发明专利技术适用于直接利用电解铝液快速生产6系材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种6系铝合金功能性高效复合母合金及其制备和使用方法。
技术介绍
随着铝及铝合金在人们生产生活中的应用范畴日渐广泛，铝加工行业在国民经济总值中所占比重也日渐加大，所以对于新技新性材料、新技术的需求愈加迫切。现国内合金基本分为铸造铝合金和变形铝合金生产两大类，采用的生产工艺设计均为以20世纪50年代的理论研究为基础，逐次加入各种金属元素进行高温合金化从而实现满足机械加工所需求的铝合金材料。半个世纪的发展过去了，始终没有根本性的突破革新，更没有从量变引起质变。该生产工艺存在以下不足：1、合金化时间过长，设备条件不变的情况下，严重影响生产效率的提升。2、高熔点金属元素添加困难，因为铝合金的所有合金化元素熔点基本都远远高于纯铝的熔点，由于实际生产过程中工艺控制的波动是不可能完全避免的，所以造成高熔点金属元素的实际利用率起伏波动也很大，材料的价值损失在所难免。3、铝合金以各种金属元素添加来改善铝的力学性能和加工性能，由于元素实收的不稳定性，造成实际生产过程中调整次数的增加，无谓的延长生产周期。4、合金化工艺的事实不稳定性，造成产品的性能指标不稳定，直接影响机械加工件的稳定性和服役周期。5、铝合金生产过程中的合金元素添加基本以新金属的形式加入，造成了资源的浪费，不符合国家关于发展循环经济利用的基本国策。6、生产工艺复杂，对操作工的素质要求较高，人员的波动亦很容易造成产品的质量、产量波动。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有生产工艺的技术缺点，提供一种6系铝合金功能性高效复合母合金及其制备和使用方法。该种功能性高效复合母合金是利用电解铝液或重熔电解铝锭复合铝硅、铝镁合金，达到节能环保，高效生产，提升产品质量，从而大大的降低投资成本，缩短生产周期，简化生产工艺，降低物流和采购成本，提高单位生产能力，进一步的降低综合生产成本。本专利技术的目的是这样实现的：一种6系铝合金功能性高效复合母合金，由主料和辅料制成，主料为电解铝液、电解重熔铝锭金属硅、重熔金属镁锭；辅料为清渣剂、精炼剂、氮气，按照重量百分比合金组成为：金属硅中Si元素含量为98～99.5％、Fe元素含量为0.3～0.4％，电解铝液及电解重熔铝锭中Si元素含量为0.01～0.05％、Fe元素含量为0.03～0.13％，重熔金属镁锭中Mg元素含量为98.5～99.6％、Fe元素含量为0.05～0.12％。根据6系铝合金功能性高效复合母合金所含各主要元素的成分，按照倍数比例设计成分，计算各种主料的投入重量(按照10000Kg炉料容积计算)：电解铝液或电解重熔铝锭3000～8000Kg，金属硅1000～3000Kg，重熔金属镁锭1000～4000Kg，清渣剂10～15Kg，精炼剂10～15Kg，氮气适量。一种6系铝合金功能性高效复合母合金制备方法：采用了直接使用电解铝液或重熔电解重熔铝锭的方法进行生产，从电解铝厂转运来的电解铝液或直接熔化的电解重熔铝锭温度控制850～870℃，使用氮气和清渣剂喷吹至熔汤内部，清渣3～5min，扒静熔汤表面的浮渣，加入金属硅，使用底置式电磁搅拌器进行不间断的搅拌30min后，点火升温50min，测量熔汤温度1150～1250℃，加入重熔金属镁锭，使用底置式电磁搅拌器水平和垂直各搅拌10min，测量合金熔汤的温度控制在930～980℃，使用氮气和精炼剂喷吹至合金熔汤内部，取样检测化学成分，根据检测分析结果进行添加元素的调整或者直接浇铸成型。一种6系铝合金功能性高效复合母合金使用方法(以6063合金为例)：其特征使用方法(以50吨合金炉计算)为：在合金炉内加入一种6系铝合金功能性高效复合母合金1.5吨，再向合金炉内倒入电解铝厂产出的840～870℃电解铝液48.5吨，使用机械式搅拌装置，对合金炉内的熔汤进行搅拌5～10min，测量合金炉内熔汤温度，控制在750～780℃，取样检测6063铝合金的成分，不合格根据产品标准要求进行成分能微调，合格后，使用氮气和50～75Kg的无钠精炼剂对炉内的6063铝合金熔汤进行喷吹精炼，再次使用机械搅拌装置进行搅拌，并扒净熔汤表面的浮渣，调整温度至740～760℃进行浇铸。以上所述的电解铝液时从电解铝厂电解槽中直接抽出的850℃以上的电解铝水。以上所述的精炼剂和氮气具有良好的除气和除渣效果。以上所述的精炼和除渣时间为5～10min本专利技术的优点具体表现在：1、通过预合金化工艺的实施，可以改善6系铝合金中主要组成相α相分布形态和尺寸，进而实现合金性能的提升；2、通过多元素复合工艺，可在原有工艺基础上节约10％～20％的生产用时，在提高生产效率的基础上降低能源消耗和金属损耗；3、工艺简洁化，降低了对操作工人的素质要求；4、可提升化学成分的集中度，减小波动及偏差范围；5、实现再生资源的循环利用，符合国家相关产业政策；6、降低重熔铝锭熔化工序所需要的能耗，物耗；7、缩短物流管理流程，减少原材料分区占地，方便原材料管理及领用；8、降低生产成本，提高单位生产能力，在价格上颇具优势；9、投资少，见效快，投资回收期短。附图说明图1为采用本专利技术所述的6系铝合金功能性高效复合母合金制备的6063铝合金显微组织，图2为用现有生产工艺及原材料生产出的6063铝合金显微组织。具体实施方式下面结合实例对本专利技术的做进一步的说明：制备实例1：1、原材料配比1)分析各种原材料的成分，金属硅中Si元素含量为99.2％、Fe元素含量为0.358％，电解铝液中Si元素含量为0.015％，Fe元素含量为0.085％，重熔金属镁锭中Mg元素含量为99.5％，Fe元素含量为0.06％。2)根据本专利技术设计的功能性高效复合母合金组元要求，计算各种原材料的加入量(以按照10000Kg炉料容积计算)，考虑各种金属的烧损以及高浓度组元成分的局部偏析，各种金属添加量按照专利技术设计的功能性高效复合母合金成分组元的中上线计算理论添加量：电解铝液6300Kg，金属硅1250Kg，重熔金属镁锭2430Kg，总投料9980Kg。清渣剂12.5Kg，精炼剂12.5Kg，氮气4瓶。2、制备方法采用直接电解铝液方法进行生产。使用4吨铝水转运包从电解铝厂电解槽内直接抽取电解铝液，倒入合金炉内，测量熔汤温度867℃，使用氮气和清渣剂喷吹至熔汤内部，清渣3min，扒静电解铝液表面的浮渣，加入金属硅，使用底置式电磁搅拌器进行不间断的搅拌30min后，点火升温115min，测量温度1173℃后，加入重熔金属镁锭，使用底置式电磁搅拌器水平和垂直各搅拌10min，测量合金熔汤的温度控制在968℃，使用氮气和精炼剂喷吹至合金熔汤内部，取样检测化学成分，根据检测分析结果进行添加元素的调整或者直接浇铸成型。主要化学元素分析结果为：制备实例2：1、原材料配比1)分析各种原材料的成分，金属硅中Si元素含量为99.2％、Fe元素含量为0.358％，电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种6系铝合金功能性高效复合母合金，其主要成分范围为：Si元素含量10～30％，Mg元素含量为10～40％。

【技术特征摘要】
1.一种6系铝合金功能性高效复合母合金，其主要成分范围为：Si元素含量10～30％，Mg元素含量为10～
40％。
2.根据权利要求1所述的一种6系铝合金功能性高效复合母合金，由主料和辅料制成，主料为电解铝液、
金属硅、重熔金属镁锭、电解重熔铝锭；辅料为清渣剂、精炼剂、氮气。按照重量百分比合金组分为：
金属硅中Si元素含量为98～99.5％、Fe元素含量为0.3～0.4％，电解铝液及电解重熔铝锭中Si元素含量为
0.01～0.05％，Fe元素含量为0.03～0.13％，重熔金属镁锭中Mg元素含量为98.5～99.6％，Fe元素含量为
0.05～0.12％。
3.根据权利要求1所述的一种6系铝合金功能性高效复合母合金，其特征是：各种主料的投入重量(按照
10000Kg炉料容积计算)：电解铝液或电解重熔铝锭3000～8000Kg，金属硅1000～3000Kg，重熔金属镁
锭1000～4000Kg，清渣剂10～15Kg，精炼剂10～15Kg，氮气适量。
4.根据权利要求1所述的一种6系铝合金功能性高效复合母合金的制备方法，其特征是：采用了直接使用
电解铝液或重熔电解重熔铝锭的方法进行生产，从电解铝厂转运来的电解铝液或直接熔化的电解重熔

【专利技术属性】
技术研发人员：张英娜，刘会萍，
申请(专利权)人：张英娜，刘会萍，
类型：发明
国别省市：河北;13