一种合金辅助材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种合金辅助材料，由如下重量比的组分组成：硝酸钡3‑8％、硝酸钠11‑15％、碳酸铝3‑9％、乙酸锰0.5‑1.5％、硝酸铝3‑11％、氯化钾11‑15％、氯化钠8‑12％、海泡石复合粉12‑18％，余量为氟铝酸钠；稀土复合物、乙酸锰能够改变杂质元素形成的有害相的形态和尺寸，海泡石复合物粉中的多种变质元素能够有效细化粗大的初晶硅，在变质处理的同时还可除气除渣，提升熔炼效率。制备方法中采用挤压煅烧的方法使得粉末原料间的间隙缩小，有利于钠、锶、铝、钾、钕等金属盐形成金属络合物，将多种元素的变质效果叠加，且络合物更为稳定，防止或减缓高温熔炼时单独变质剂的烧损，延长有效变质时间。

An Alloy Auxiliary Material and Its Preparation Method

The present invention discloses an alloy auxiliary material, which is composed of barium nitrate 3 8%, sodium nitrate 11 15%, aluminium carbonate 3 9%, manganese acetate 0.5 1.5%, aluminium nitrate 3 11%, potassium chloride 11 15%, sodium chloride 8 12%, Sepiolite Composite Powder 12 18%, residual amount of sodium fluoroaluminate; rare earth complex and manganese acetate can change the impurity element formation. The morphology and size of harmful phase, the various metamorphic elements in Sepiolite Composite powder can effectively refine coarse primary silicon, degassing and slag removal at the same time of metamorphic treatment can improve smelting efficiency. In the preparation method, extrusion calcination is used to narrow the gap between powder raw materials, which is beneficial to forming metal complexes of sodium, strontium, aluminium, potassium, neodymium and other metal salts. The modification effects of various elements are superimposed, and the complexes are more stable, preventing or slowing down the burning loss of single modifier during high temperature melting, and prolonging the effective modification time.

【技术实现步骤摘要】
一种合金辅助材料及其制备方法
本专利技术涉及合金变质剂领域，特别涉及一种合金辅助材料及其制备方法。
技术介绍
铝硅合金共晶体中的硅相在自发生长条件下会长成片状，甚至出现粗大的多角形板状硅相，这些形态的硅相将严重的割裂Al基体，在Si相的尖端和棱角处引起应力集中，合金容易沿晶粒的边界处，或者板状Si本身开裂而形成裂纹，使合金变脆，机械性能特别是延伸率显著降低，切削加工功能也不好。为了改变硅的存在状态，提高合金的力学性能，长期以来一直采用变质处理技术。对共晶硅有变质效果的元素有：钠(Na)，锶(Sr)，硫(S)，镧(La)，铈(Ce)，锑(Sb)，碲(Te)等。目前研究主要集中在钠，锶，稀土等几种变质剂上，广泛应用的Al-5Ti-1B、Al-10Sr细化变质剂，存在硅化钛毒化细化效果、Sr加剧合金熔体吸气及Sr、B间相互“毒化”现象。工业上一般也采用单质磷作为变质剂，但单质磷加入高温铝合金液中会激烈燃烧，产生大量烟雾，污染空气，同时也使铝合金液吸收更多的气体，使铸件中出现孔洞，不利于铝合金铸件的强度提升及后续的锻造，而将磷与铝制备中间合金作为变质剂又存在变质温度高，变质时间长，制备工艺复杂的缺陷，因此，急需开发一种稀土基变质剂解决上述问题。铝合金熔铸过程中一般都是采用浮游法来除气，其原理是在铝合金液中通入某种不含氢的气体产生气泡，利用这些气泡在上浮过程中将溶解的氢带出铝合金液，逸入大气。为了得到较好的精炼效果，应使导入气体的铁管尽量压入熔池深处，以使气泡上浮的行程加长，同时又不至于把沉于铝合金液底部的夹杂物搅起。通入气体时应使铁管在铝合金液内缓慢地横向移动，以使熔池各处均有气泡通过。尽量采用较低地通气压力和速度，因为这样形成的气泡较小，扩大了气泡的表面积，且由于气泡小，上浮速度也慢，因而能去除较多的夹杂和气体。同时，为保证良好的精炼效果，精炼温度的选择应适当，温度过高则生成的气泡较大而很快上浮，使精炼效果变差。温度过低时铝合金液的粘度较大，不利于铝合金液中的气体充分排出，同样也会降低精炼效果。用超声波处理铝合金液也能有效地除气。它的原理是通过向铝合金液中通入弹性波，在铝合金液内引起“空穴”现象，这样就破坏了铝合金液结构的连续性，产生了无数显微真空穴，溶于铝合金液中的氢就迅速地逸入这些空穴中成为气泡核心，继续长大后呈气泡状逸出铝合金液，从而达到除气目的。对于金属杂质，一般的处理方法是化有害因素为有利因素。即通过合金化方法将其变为有益的第二相，以利于材料性能的发挥。如果一定要去除的，多数情况下是利用不同元素沸点差异进行高温低压选择性蒸馏，来达到除去金属杂质的目的。中国专利CN201711303259.3涉及一种用于亚共晶铝硅铸造合金的细化、变质剂及其制备方法和应用，其特征是化学组分为Al-1Ti-3B-10RE，各组分质量百分比为：Ti：0.9-1.1％，B：2.8-3.2％，RE：10-12％，余量Al；RE的组分为：富La混合轻稀土占40％，Y为60％。稀土元素活性作用结合熔炼磁力搅拌、快速凝固解决了细化变质剂中(Al、Ti)B2、AlB2团聚问题。能明显提升细化α-Al的效果和合金的力学性能。上述专利技术中亚共晶铝硅铸造合金的变质剂虽然可使铝合金铸态组织中粗大的α-Al枝晶和针片状共晶硅细化变质，但变质处理前后必须单独进行精炼除渣除气，除渣除气效果直接影响最后的铝合金力学性能，因此虽然除渣除气步骤繁杂，影响铝合金生产效率，但又无法省去。上述专利技术中的Ti和B均为常规变质剂，变质处理效果可以预期，对亚共晶铝合金力学性能的提升有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前A357铝合金熔炼过程中无法同时变质处理和除渣除气，及常用变质剂效果不佳和易烧损的问题，本专利技术提供一种合金辅助材料，解决上述问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下的技术方案：一种合金辅助材料，由如下重量比的组分组成：硝酸钡3-8％、硝酸钠11-15％、碳酸铝3-9％、乙酸锰0.5-1.5％、硝酸铝3-11％、氯化钾11-15％、氯化钠8-12％、海泡石复合粉12-18％，余量为氟铝酸钠；所述海泡石复合粉含18-25wt％碳酸锶、14-18wt％碳化钽、18-26wt％稀土复合物、9-12wt％焦油，其余为海泡石粉；所述稀土复合物由稀土基磷钨酸盐和海泡石粉组成。优选地，所述硝酸钡、硝酸钠、碳酸铝、乙酸锰、硝酸铝、氯化钾、氯化钠、氟铝酸钠、碳酸锶、碳化钽的纯度均大于99.9wt％，粒径为200～300目，所述焦油为高温煤焦油，所述海泡石为α海泡石。一种上述合金辅助材料的制备方法，包含如下具体步骤：(1)稀土复合物按如下方法制备：在1000mL无水乙醇中加入200-210g海泡石粉及20-23g磷钨酸,置于磁力搅拌器上,逐滴滴入含硝酸钕25-30g的乙醇溶液1000mL，在20℃恒温搅拌36-39h,溶剂挥发后在70-80℃烘箱中烘10-12h至干，即制得稀土复合物；(2)海泡石复合粉的制备，按照18-25wt％碳酸锶、14-18wt％碳化钽、18-26wt％稀土复合物、9-12wt％焦油，其余为海泡石粉配料，将除焦油外的混合物粉末于星形球磨机在惰性气体下搅拌均匀，同时进一步细化；(3)向混合物粉末中边搅拌边加入焦油，将搅拌均匀后的混合料放入磨具中压制成块，压制成型压力为60～90MPa，用铝箔将压好的混合物块包裹密封后放入焙烧炉中，在1110-1210℃烧结1-2小时后，自然冷却至室温，然后取出在研磨机上研磨，直到颗粒尺寸在10～15微米，即可待用；(4)按照硝酸钡3-8wt％、硝酸钠11-15wt％、碳酸铝3-9wt％、乙酸锰0.5-1.5wt％、硝酸铝3-11wt％、氯化钾11-15wt％、氯化钠8-12wt％、海泡石复合粉12-18wt％，其余为氟铝酸钠配料，然后在在球磨机中研磨混合均匀，将混合料挤压成型，挤压压力30～45MPa；(5)再将混合料压块放入有氩气的真空炉中烧结，在180-190℃保温1-2小时后，取出冷却至室温，然后在研磨机上研磨至粒径在20～30微米，即得合金辅助材料；优选地，所述海泡石粉成分为：0.01～0.067wt％MnO，21.22～33.74wt％MgO，0.18～0.33wt％Al2O3，0.05～0.116wt％K2O，0.034～0.117wt％Na2O，0.068～0.097wt％NiO，0.042～0.321wt％FeO，0.727～1.543wt％Fe2O3，0.784～1.449wt％CaO，0.092～0.231wt％Cr2O3，0.022～0.067wt％BaO，余量为SiO2；海泡石粉的粒径为100～200目，所述铝箔与混合物块的重量比为1:100～1000。一种铝合金制备方法，采用上述合金辅助材料对A357合金进行变质处理，具体步骤如下：(1)将A357合金在感应炉内熔炼，调节熔炼温度740-760℃、熔炼时间30min；(2)待A357合金完全熔化后，500～700rpm搅拌条件下，在750-760℃缓慢均匀加入合金辅助材料，加入量为A357合金的1.2～4.4wt％，完全加入合金辅助材料后继续搅拌10～20min，停止搅拌并静置保温10-20min；静置保温时对溶体进行超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金辅助材料，其特征在于，由如下重量比的组分组成：硝酸钡3‑8％、硝酸钠11‑15％、碳酸铝3‑9％、乙酸锰0.5‑1.5％、硝酸铝3‑11％、氯化钾11‑15％、氯化钠8‑12％、海泡石复合粉12‑18％，余量为氟铝酸钠；所述海泡石复合粉含18‑25wt％碳酸锶、14‑18wt％碳化钽、18‑26wt％稀土复合物、9‑12wt％焦油，其余为海泡石粉；所述稀土复合物由稀土基磷钨酸盐和海泡石粉组成。

【技术特征摘要】
1.一种合金辅助材料，其特征在于，由如下重量比的组分组成：硝酸钡3-8％、硝酸钠11-15％、碳酸铝3-9％、乙酸锰0.5-1.5％、硝酸铝3-11％、氯化钾11-15％、氯化钠8-12％、海泡石复合粉12-18％，余量为氟铝酸钠；所述海泡石复合粉含18-25wt％碳酸锶、14-18wt％碳化钽、18-26wt％稀土复合物、9-12wt％焦油，其余为海泡石粉；所述稀土复合物由稀土基磷钨酸盐和海泡石粉组成。2.根据权利要求1中所述的一种合金辅助材料，其特征在于：所述硝酸钡、硝酸钠、碳酸铝、乙酸锰、硝酸铝、氯化钾、氯化钠、氟铝酸钠、碳酸锶、碳化钽的纯度均大于99.9wt％，粒径为200～300目，所述焦油为高温煤焦油，所述海泡石为α海泡石。3.一种如权利要求1或2所述合金辅助材料的制备方法，其特征在于，包含如下具体步骤：(1)稀土复合物按如下方法制备：在1000mL无水乙醇中加入200-210g海泡石粉及20-23g磷钨酸,置于磁力搅拌器上,逐滴滴入含硝酸钕25-30g的乙醇溶液1000mL，在20℃恒温搅拌36-39h,溶剂挥发后在70-80℃烘箱中烘10-12h至干，即制得稀土复合物；(2)海泡石复合粉的制备，按照18-25wt％碳酸锶、14-18wt％碳化钽、18-26wt％稀土复合物、9-12wt％焦油，其余为海泡石粉配料，将除焦油外的混合物粉末于星形球磨机在惰性气体下搅拌均匀，同时进一步细化；(3)向混合物粉末中边搅拌边加入焦油，将搅拌均匀后的混合料放入磨具中压制成块，压制成型压力为60～90MPa，用铝箔将压好的混合物块包裹密封后放入焙烧炉中，在1110-1210℃烧结1-2小时后，自然冷却至室温，然后取出在研磨机上研磨，直到颗粒尺寸在10～15微米，即可待用；(4)按照硝酸钡3-8wt％、硝酸钠11-15wt％、碳酸铝3-9wt％、乙酸锰0.5-1.5wt％、硝酸铝3-11wt％、氯化钾11-15wt％、氯化钠8-12wt％、海泡石复合粉12-18wt％，其余为氟铝酸钠配料，然后在在球磨机中研磨混合均匀，将混合料挤压成型，挤压压力30～45MPa；(5)再将混合料压块放入有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩峰，于鹏，张椿英，夏俊，
申请(专利权)人：安徽信息工程学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34