一种用于IC装备专用铸造铝合金的变质剂及变质处理方法技术

本发明专利技术涉及一种用于IC装备专用铸造铝合金的变质剂及变质处理方法，所述变质剂由变质剂A和变质剂B组成，所述变质剂A包括如下成分：Mn、Ce、Sr、Bi和Al；所述变质剂B包括如下原料：NaCl、KCl、NaF、SrCO3、K2TiF6和BaCl2；本发明专利技术的变质处理方法包括两次变质处理过程，两次变质处理分别采用了变质剂A和变质剂B，由此使得变质元素与铝合金熔体中的Si元素接触更加广泛，从而使变质效果更加均匀，变质持续时间更长久，组织的晶粒更加细小，显著提高产品的力学性能，延缓变质衰退，减少了重复变质处理次数，从而实现了节能降耗，降低生产成本，增强企业的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于IC装备专用铸造铝合金的变质剂及变质处理方法
本专利技术涉及一种变质剂，具体涉及一种用于IC装备专用铸造铝合金的变质剂及变质处理方法。
技术介绍
集成电路(IntergrateCircuit,IC)装备专用的铸造铝合金，利用反重力低压铸造设备，采用多种成型方法融为一体的“整体铸造成型”技术生产铸件产品，具有良好的力学性能，如抗拉强度高、屈服强度高、伸长率好和硬度高，并兼顾良好的应变性能、抗腐蚀性能、电子特性和电磁性，材料纯度高、致密度高等，适用于制造IC装备上形状较为复杂的典型腔室件，例如靶上腔体、靶下腔体、透镜扁盒、330S传输腔体件以及330PLUS传输腔件等高致密度精密零部件。制备变质剂及熔体处理是铸造铝合金(含Si6-10％)重要的生产环节，其目的是改变共晶硅(β相)或初晶硅的形貌，从而提高合金的力学性能。国内外开发的多种常用变质剂，比如铝-锶、稀土-锑、稀土-铋等，在生产中、小铝硅合金铸件时，具有很好的变质效果。IC装备专用铸造铝合金铸件，多属于大型铸件，其结构特点是体积大、形状复杂、壁厚较大(200-250mm)，热节处凝固较缓慢。且在低压铸造条件下生产，存在烧注时间长，铝液停留时间长，不便于反复多次变质处理操作等问题。铸件容易出现变质衰退和变质不均匀，采用常规变质剂及其处理方法，变质效果较差。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于IC装备专用铸造铝合金的变质剂及变质处理方法，该变质剂主要应用于反重力低压铸造设备条件下铸造铝合金的变质，应用该变质剂对铝合金铸件进行两次变质处理，使铝液熔体中变质元素与Si晶核接触更加广泛，从而使变质效果更加均匀，变质持续时间更加长久，延缓变质衰退。本专利技术解决技术问题的技术方案如下：本专利技术一方面提供了一种铸造铝合金的变质剂，由变质剂A和变质剂B组成，所述变质剂A包括如下成分：Mn、Ce、Sr、Bi和Al；所述变质剂B包括如下原料：NaCl、KCl、NaF、SrCO3、K2TiF6和BaCl2。本专利技术提供的铸造铝合金的变质剂是经过精心筛选的，其组成与含量均与现有变质剂不同。本专利技术的变质剂分为两组，其中变质剂A中含有长效变质作用的Sr、Ce、Bi成分，用作沉淀变质剂，用于对合金熔体的中下部位进行变质；变质剂B含有细化组织的K2TiF6、BaCl2组分，用作压盐变质剂，用于对合金熔体的上部及表层进行变质。如此使得变质剂中的变质元素与铝合金中的Si晶核接触更加广泛，从而使变质效果更加均匀，延缓变质衰退，解决在反重力低压铸造设备条件下生产时因铝液浇注持续时间长变质效果减弱的问题。在上述方案的基础上，本专利技术可以做如下改进：进一步的，所述变质剂A中，各成分的重量百分比如下：Mn4-5％、Ce30-40％、Sr2.5-3.5％、Bi8-12％，余量为Al；需要说明的是，成分Mn、Ce、Sr和Bi的重量百分比均指的是在变质剂A中所占的重量百分比，当各金属元素的重量百分比在上述范围内时，可以达到较优的变质效果。进一步的，变质剂A的成分来源于以下原料：电解Mn、Al-Ce合金、Al-Sr合金、Bi和Al。实际上，本专利技术变质剂A的原料并不限定为电解Mn、Al-Ce合金、Al-Sr合金、Bi和Al，只要保证本专利技术变质剂A中的成分含有Mn、Ce、Sr、Bi和Al，可以选择其他原料。进一步的，所述变质剂A中，各原料的重量百分比如下：电解Mn4-5％、Al-Ce合金54.5-72.7％、Al-Sr合金10-14％、Bi8-12％，余量为Al；需要说明的是，电解Mn、Al-Ce合金、Al-Sr合金和Bi的重量百分比均指的是在变质剂A中所占的重量百分比。进一步的，所述变质剂A中，Al-Ce合金中Ce元素的重量百分含量可以但不限定为55％；Al-Sr合金中Sr元素的重量百分含量可以但不限定为25％。当变质剂A中各原料以及合金原料中的成分在上述含量范围内时，变质剂A中的各成分的含量可以达到如下含量：Mn4-5％、Ce30-40％、Sr2.5-3.5％、Bi8-12％。当变质剂A中的各成分的含量在上述含量范围时，才能使得变质剂具有期望的变质效果。进一步的，所述变质剂B中，各原料的重量百分比如下：NaCl20-24％、KCl20-24％、NaF40-50％、SrCO35-8％、K2TiF62-4％、BaCl21.5-3％；需要说明的是，NaCl、KCl、NaF、SrCO3、K2TiF6以及BaCl2的重量百分比均指的是在变质剂B中所占的重量百分比，当各原料的重量百分比在上述范围内时，可以达到较优的变质效果。在本专利技术提供的变质剂中，主要元素及化合物的作用机理如下：Na：使Si晶核的生成和Si晶粒的生长受到抑制，从而有效的细化共晶体。共晶、亚共晶成分的Al-Si合金组织，通过加入Na或Na盐变质处理，由粗大的共晶体(α+β针状)+β变为α树枝状+(α+β点状)。Sr：其变质效果与Na盐相仿，延缓变质衰退效果显著，变质持续时间长久，因此，减少了重复变质处理次数，并使铸件组织的晶粒更加细小。Ce：实验证明，稀土Ce含量＞0.5-1％时，既具有明显的变质效果，又不会出现新的Al-Si-Ce化合物，降低合金的力学性能。Bi：又称长效变质元素，有效变质时间达80h，它对合金冷却速度不敏感，对用于冷却速度较慢的壁厚铸件或砂型铸件，可获得良好的变质铸件。KCl：作为变质剂的熔剂添加剂，以降低变质剂的熔点。电解Mn：作为变质剂的载体，增加和调节变质剂的密度，以使变质剂可以沉降于熔体较深处。进一步的，所述变质剂A和变质剂B均为块状，块状的变质剂A和变质剂B是通过将各自的粉状原料烘干、混合均匀后压制而成。本专利技术的变质剂A和变质剂B的各原料为粉状，如果将粉状原料直接加到合金熔体中，由于各原料的密度不同，在坩埚炉中将处于不同的位置，由此导致变质剂的各原料不均匀的分布在合金熔体中，使得铸造铝合金变质效果不均匀。本专利技术将两者各自的粉状原料烘干后，通过压块机将变质剂A和变质剂B的各原料压制成Φ10×10mm的圆柱体颗粒，每个圆柱体颗粒具有相同的原料与密度，加入合金熔体后会均匀地分布在合金熔体中，因此铸造铝合金变质效果更加均匀。需要说明的是，变质剂A和变质剂B的各原料也可以为颗粒状或块状等形状。但相对于粉状来说，颗粒状或块状的原料没有经过混合步骤，每个颗粒或每块原料的密度不同，而粉状原料通过均匀混合后，再压制成块状，形成的每块原料的密度相同，因此会更均匀的分布在合金熔体中，从而使铸造铝合金的变质效果也更均匀。本专利技术另一方面提供了一种上述的铸造铝合金的变质剂的变质处理方法，包括如下步骤：步骤一：将铸造铝合金加热熔化并在700-740℃下保温，得到合金熔体；步骤二：将变质剂A以沉淀法加到上述合金熔体中进行第一次变质处理，得到一次变质合金熔体；步骤三：在一次变质合金熔体中加入精炼剂，搅拌均匀，对一次变质合金熔体进行精炼；步骤四：精炼排渣后，向合金熔体中通入氮气、氩气或两者的混合气体进行除气作业，升温至740-760℃，再将变质剂B以压盐法加到一次变质合金熔体中进行第二次变质处理，得到二次变质合金熔体；步骤五：将上述二次变质合金熔体除渣后浇注成型。本专利技术的变质剂对铸造铝合金进行了两次变质处理，其中第一次变质处理中，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造铝合金的变质剂，其特征在于，由变质剂A和变质剂B组成，所述变质剂A包括如下成分：Mn、Ce、Sr、Bi和Al；所述变质剂B包括如下原料：NaCl、KCl、NaF、SrCO3、K2TiF6和BaCl2。

【技术特征摘要】
1.一种铸造铝合金的变质剂，其特征在于，由变质剂A和变质剂B组成，所述变质剂A包括如下成分：Mn、Ce、Sr、Bi和Al；所述变质剂B包括如下原料：NaCl、KCl、NaF、SrCO3、K2TiF6和BaCl2。2.根据权利要求1所述的铸造铝合金的变质剂，其特征在于，所述变质剂A中，各成分的重量百分比如下：Mn4-5％、Ce30-40％、Sr2.5-3.5％、Bi8-12％，余量为Al。3.根据权利要求2所述的铸造铝合金的变质剂，其特征在于，变质剂A的成分来源于以下原料：电解Mn、Al-Ce合金、Al-Sr合金、Bi和Al。4.根据权利要求1所述的铸造铝合金的变质剂，其特征在于，所述变质剂B中，各原料的重量百分比如下：NaCl20-24％、KCl20-24％、NaF40-50％、SrCO35-8％、K2TiF62-4％、BaCl21.5-3％。5.根据权利要求1-4任一项所述的铸造铝合金的变质剂，其特征在于，所述变质剂A和变质剂B均为块状，块状的变质剂A和变质剂B是通过将各自的粉状原料烘干、混合均匀后压制而成。6.一种铸造铝合金的变质处理方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的变质剂对铸造铝合金进行变质处理，包括如下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君昆，
申请(专利权)人：北京九鼎通信设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11