一种利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法技术

本发明专利技术涉及利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法，属于铝合金制备技术领域。该方法以铝合金废料为主要原材料制备高强耐磨的铸造铝硅合金，降低铸造铝硅合金的生产成本，铸造铝硅合金由以下质量百分比的成分组成：Si 12.02%

【技术实现步骤摘要】
一种利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法


[0001]本专利技术属于铝合金制备
，具体涉及一种利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法。

技术介绍

[0002]铸造铝硅合金具有优良的铸造流动性、机械加工性能和耐磨性能，广泛应用于汽车、摩托车、农机具、电动工具等领域铸造形状结构复杂的零部件，如发动机缸体、缸套、活塞、刹车块、带轮、齿轮泵轴承等。随着汽车、摩托车、农机具、电动工具等向轻量化发展，零部件也不断向薄壁化、轻量化发展，这要求铸造铝硅合金具有更高的强度、塑性和耐磨性，使现有铸造铝硅合金强度偏低、塑形较差、耐磨性不足的问题日益突出。
[0003]现有铸造铝硅合金强度偏低、塑性较差、耐磨性不足的原因包括如下：首先是铸造铝硅合金由于Si含量较高，Si在铸造铝硅合金中是以针状共晶Si和粗大块状初生Si形式共同存在，针状共晶Si和粗大块状初生Si属于硬脆相，同样会严重割裂铝基体，降低铸造铝硅合金的强度、塑性和耐磨性能。其次是铸造铝硅合金的含Fe量较高，Fe在铝硅合金中通常是以粗大的针状Al
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Fe
‑
Si系富Fe相形式存在铸造铝硅合金基体中，这种粗大的针状富Fe相本身属于硬而脆的金属间化合物相，会严重割裂铝基体，成为铸造铝硅合金受力断裂的裂纹源和裂纹扩展方向。
[0004]另外，现有铸造铝硅合金主要以纯铝为主要原材料，在熔炼铸造过程中再加入硅、镁、铜等合金元素来制备得到。众所周知，纯铝是由氧化铝电解得到，而氧化铝的电解属于高能耗行业，需要消耗大量的电力资源，再加上铝矿资源的开采、氧化铝的生产以及硅、镁、铜等合金元素的生产，导致现有方法生产铸造铝硅合金，需要消耗大量的煤炭电力资源，同时还会排放大量的二氧化碳、粉尘和固体废弃物，不仅增加了铸造铝硅合金的生产成本，还会造成严重的环境污染。
[0005]我国是铝合金生产和消费大国，每年需要消耗大量的铝合金，同时每年又会源源不断地产生大量铝合金废料，如建筑、汽车、摩托车、船舶、飞机、电子电器等领域报废后回收的铝合金零部件、型材、管材、板材等，以及生产过程中产生的大量铝合金边角料、切屑料等。利用铝合金废料来制备铸造铝硅合金，不仅可以降低铸造铝硅合金的生产成本，还可减少大量煤炭电力资源的消耗以及二氧化碳、粉尘和固体废弃物的排放。因此，利用铝合金废料来制备铸造铝硅合金，对于实现铸造铝行业的节能减排、环境保护、提高铝合金废料的使用价值和降低铸造铝硅合金的生产成本都具有十分重要的意义。因此，现有铸造铝硅合金的制备方法仍有待改进和发展。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法，以铝合金废料为主要原材料，通过优化设计铝合金废料的组成和细化变质处理，制备高强耐磨的铸造铝硅合金，降低铸造铝硅合金的生产成本。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是通过如下手段得以实现的：本专利技术第一方面提供了一种利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法，包括如下步骤：（1）选择铝硅合金废料作为原材料，加热熔化成铝硅合金液；（2）在铝硅合金液中加入铝镍碳合金、铝钡合金和铝硼合金进行细化变质处理；（3）使用惰性气体和铝合金精炼剂对铝硅合金液喷吹精炼进行除气除杂处理，扒渣后再静置；（4）将除气除杂处理后的铝硅合金液用金属模铸造成铝硅合金；（5）将铸造铝硅合金加热后淬水进行固溶处理；（6）将固溶处理后的铸造铝硅合金加热1
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2小时，然后降温后继续加热2
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3小时进行时效处理，随炉冷却后得到高强耐磨铸造铝硅合金。
[0008]作为优选地，所述铝硅合金废料由以下质量百分比的成分组成：Si 16.0
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18.0%，Cu 0.2
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0.8%，Fe 0.2
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0.5%，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个含量≤0.05%，杂质总量≤0.15%。铝硅合金废料是以元素硅为主要合金元素的铝合金废料，这类铝硅合金废料来源广泛，如各种报废回收的汽车、摩托的发动机缸体、活塞等。
[0009]作为优选地，步骤（1）所述原材料中还包含选自铝铜合金废料、铝镁合金废料、铝钛合金废料、铝铁合金废料中的一种或多种。
[0010]更优选地，所述铝铜合金废料由以下质量百分比的成分组成：Cu 8.0
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10.0%，Fe 0.4
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1.0%，Cr 0.1
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0.3%，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个含量≤0.05%，杂质总量≤0.15%。
[0011]更优选地，所述铝镁合金废料由以下质量百分比的成分组成：Mg 7.0
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9.0%，Cu 0.8
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2.0%，Fe 0.4
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1.0%，Si 0.4
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1.6%，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个含量≤0.05%，杂质总量≤0.15%。
[0012]更优选地，所述铝钛合金废料由以下质量百分比的成分组成：Ti 11.0
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13.0%，Cu 4.0
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6.0%，Mg 4.0
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6.0%，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个含量≤0.05%，杂质总量≤0.15%。
[0013]更优选地，所述铝铁合金废料由以下质量百分比的成分组成：Fe 1.0
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1.5%，Cu 0.1
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0.4%，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个含量≤0.05%，杂质总量≤0.15%。
[0014]其中铝铜合金废料是以元素铜为主要合金元素的铝合金废料，这类铝铜合金废料来源广泛，如飞机报废后产生的各种板材、型材、锻件、棒材等。
[0015]铝镁合金废料是以元素镁为主要合金元素的铝合金废料，这类铝镁合金废料来源广泛，如报废回收的船板、压力容器、冷藏集装箱、电视塔等。
[0016]铝钛合金废料是以元素钛为主要合金元素的铝合金废料，这类铝钛合金废料来源广泛，如飞机、潜艇、武器装备领域报废回收的各种铝钛合金零部件等。
[0017]铝铁合金废料是以元素铁为主要合金元素的铝合金废料，这类铝铁合金废料来源广泛，如各种报废回收的铝铁合金导线、铝铁合金板料等。
[0018]上述步骤（1）中，为了降低加热熔化的能耗和降低生产成本，应当选用节能环保的熔铝炉，加热熔化的温度不能太低，否则熔化速度慢，生产效率低，温度也不宜太高，否则容易引起铝的氧化耗损。另外，为了提高铝合金液成分的均匀性，防止合金元素产生偏析，需
要对铝合金液进行充分搅拌，如选用炉底带有永磁搅拌的熔铝炉进行加热熔炼，这是铝合金熔铸领域技术人员公知的常识。
[0019]作为优选地，以原材料总质量计，所述原材料包含以下质量百分比的各成分：75
‑
80%的铝硅合金废料、12
‑
15.1%的铝铜合金废料、3
‑
5%的铝镁合金废料、2
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）选择铝硅合金废料作为原材料，加热熔化成铝硅合金液；（2）在铝硅合金液中加入铝镍碳合金、铝钡合金和铝硼合金进行细化变质处理；（3）使用惰性气体和铝合金精炼剂对铝硅合金液喷吹精炼进行除气除杂处理，扒渣后再静置；（4）将除气除杂处理后的铝硅合金液用金属模铸造成铝硅合金；（5）将铸造铝硅合金加热后淬水进行固溶处理；（6）将固溶处理后的铸造铝硅合金加热1
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2小时，然后降温后继续加热2
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3小时进行时效处理，随炉冷却后得到高强耐磨铸造铝硅合金。2.根据权利要求1所述的利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法，其特征在于，步骤（1）所述原材料中还包含选自铝铜合金废料、铝镁合金废料、铝钛合金废料、铝铁合金废料中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法，其特征在于，以原材料总质量计，所述原材料包含以下质量百分比的各成分：75
‑
80%的铝硅合金废料、12
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15.1%的铝铜合金废料、3
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5%的铝镁合金废料、2
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4%的铝钛合金废料和1
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3%的铝铁合金废料。4.根据权利要求1所述的利用废铝制备高强耐磨铸造铝硅合金的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：付亚城，王顺成，蒙继海，王辉，
申请(专利权)人：佛山市辰辉金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：