CN100509216C

CN100509216C - 一种添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂及制备方法

Info

Publication number: CN100509216C
Application number: CNB2006101612655A
Authority: CN
Inventors: 许根国; 曾克里; 王磊; 尹春雷; 方淑媛
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Bgrimm Advanced Materials Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2026-12-18
Also published as: CN1974077A

Abstract

含有超细或纳米铝粉的速熔硅剂，以硅块为核心，铝粉、熔剂和粘结剂在硅块的外表面形成包覆层；所述铝粉为平均粒径小于5μm的超细及纳米铝粉；所述核心硅块的粒径为50mm以下。本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂具有以下特点：1.加入方式简单，在正常的铝合金熔铸温度熔化迅速，实收率高，含量稳定，容易控制。2.熔剂含量少，熔体质量高。

Description

一种添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金加工领域用添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂制备方法，属金属材料加工领域。

背景技术

铝在使用过程中大约有82％是以合金形式得以应用。在铝合金熔炼过程中，合金元素的加入通常使用中间合金，但是中间合金存在耗能大、成分不稳定、投料与储运不方便、成本高的缺点。铝合金添加剂既具有中间合金的优越特性，又克服了中间合金的一些缺点，因而铝合金添加剂得到越来越广泛的应用。

在目前工业常用的500余种铝合金中，含硅的铝合金约125种，占25％，其中变形合金约90种，铸造合金约25种，粉末冶金合金约10种。在配制含硅的铝合金时，一般的加硅工艺有3种：

1.直接加硅法

即先将结晶硅块铺于炉底，再加铝锭或废铝，然后熔化。直接加硅法易造成SiO₂氧化物夹杂，吸收率不稳，难以获得准确的预期成分。因此直接加硅法在工业发达国家已不采用，在我国一些规模较小的厂家在用。

2.中间合金添加法

即将事先熔炼的约含12.5％ Si的Al-Si合金锭、块、片加于铝熔体中。这种方法方便快捷，但也存在铝烧损较大，铸锭中易存在粗大初晶硅的缺点，从而影响其加工制品性能。

3.采用硅添加剂

它是由粉末尺寸为150目的纯硅粉、催化剂、特殊添加剂与少量铝粉压制而成的饼块。硅的含量高达95％，熔化时间较短。其缺点是会造成熔体吸气倾向，降低熔体质量。

如CN02145111.7熔体温度处理细化亚共晶铝硅合金晶粒方法，采用两个电阻炉和石墨坩埚进行高低温熔体的熔化，将铝合金放入高低温两容器中升温熔化温度，在合金开始熔化时加入1％-5％保护熔剂；将低温熔体迅速转移已经预热到600℃-650℃的熔化炉中降温，高温熔体则升温到850℃-950℃；扒去熔体表面熔剂膜，迅速将高温熔体浇入低温熔体中形成混合熔体；混合停留45秒至90秒后进行浇铸。保护性熔剂克服了熔体温度处理技术本身的诸多缺陷，使亚共晶铝硅合金拉伸强度平均提高40％，延伸率提高10％左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝合金制造使用的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂及制备方法。从而提高铝合金熔炼时熔体质量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂，这种添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂是以硅块为核心，铝粉和熔剂在硅块的外表面形成包覆层。

本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂中，所述铝粉为平均粒径小于5μm的超细或纳米铝粉。

本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂中，所述硅块的纯度要达到99.5％，粒度范围为小于50mm。

本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂中，所述熔剂为氟铝酸钾。

本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂中，以重量百分比计，其中，铝为0.1-10％，熔剂为0.1-5％，粘结剂为0.5-5％，余量为硅块。

熔剂采用氟化物或氯化物，如氟化钙、氟化镁、氟化钠、四氯化锆、氟锆化钾、氟铝酸钾和/或；氯化钠、氯化镁、氯化钾等。

本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂中，所述的铝粉和熔剂通过粘结剂均匀粘结在硅块的外表面上形成包覆层。

制备本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂的方法包括下述步骤：

按照常规方法制备纳米铝粉。

按照下述重量百分比配料：铝为0.1-10％，熔剂为0.1-5％，粘结剂为0.5-5％，余量为硅块。

在搅拌装置中加入纳米铝粉、熔剂和粘接剂进行搅拌，搅拌均匀后，得到胶状浆料。将硅块和≤50％的上述胶状浆料装入滚筒搅拌装置中，进行搅拌，之后再加入剩余的胶状浆料进行搅拌，同时进行固化干燥。

固化干燥后进行卸料，经检测后即得到添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂。

制备本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂的方法中，所述的粘结剂无特别限定，如由环氧树脂、聚酯、聚丙烯酸、聚氨酯或聚丙烯酰胺等构成，如由环氧树脂、二胺、无苯环氧稀料组成，环氧树脂、二胺、无苯环氧稀料重量份数比为7-10∶0.5-2∶18-22。

采用本发明添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂具有如下优点：

1.加入方式简单，在正常的铝合金熔铸温度熔化迅速，实收率高，含量稳定，容易控制。2.熔剂含量少，因而熔体吸气倾向减少，熔体质量得以提高。

附图说明

图1为本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂制备工艺流程图

图2为本发明添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂使用的纳米Al粉SEM照片

具体实施方式

本发明的工艺路线如图1所示。

1.纳米铝粉的制备

采用公知的物理混合方法制备超细或纳米铝粉。

2.粘接剂的选择

粘接剂的作用是将超细或纳米铝粉与熔剂粘接于硅块之上，并实现均匀的包覆，要求粘接强度高，分散性好、易于干燥(固化或挥发)、且耐热、耐湿。所述的粘结剂环氧树脂、二胺、无苯环氧稀料重量份数比为7-10：0.5-2：18-22。

3.包覆工艺

包覆工艺实际上包括：制备胶状浆料，包覆搅拌，固化干燥。以超细或纳米铝粉作为主要原料，粒径范围在5μm以下可调。纳米级铝粉效果更好。

本发明的包覆过程是按下述步骤进行，先在搅拌装置中加入超细或纳米铝粉、熔剂和粘接剂进行搅拌，搅拌均匀后，得到胶状浆料。将硅块和≤50％的上述胶状浆料装入搅拌装置中，进行搅拌，再加入剩余的胶状浆料进行搅拌。

固化干燥在搅拌阶段中已同时进行，在完成包覆后仍在继续进行。固化干燥后进行卸料，经检测包覆完全后即得到添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂。

试验检测表明，在火焰反射炉中750℃时加入添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂并进行搅拌，10分钟后即可使硅的实收率达到95％。

实施例

采用公知的方法制备平均粒径为5μm以下的超细或纳米铝粉；选取硅块，并破碎成粒径小于50mm的硅块。并以环氧树脂、二胺、无苯环氧稀料的混合物作为粘结剂，其中环氧树脂、二胺、无苯环氧稀料重量份数比为7：1：19。

按照下述重量百分比配料：铝为1％，熔剂为0.5％，粘结剂为0.5％，余量为硅块。

在螺旋搅拌装置中加入超细或纳米铝粉、熔剂和粘接剂进行搅拌，搅拌均匀后，得到胶状浆料。

将硅块和50％的上述胶状浆料装入搅拌装置中，进行搅拌，之后再加入剩余的胶状浆料进行搅拌，同时进行固化干燥。

固化干燥在搅拌阶段中已同时进行，在完成包覆后，平铺到阴凉处，继续进行固化干燥(约为8小时)。固化干燥后经检测包覆完全后即得到添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂。

本发明的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂具有以下特点：

1.加入时不需称量，加入方式简单，在正常的铝合金熔铸温度熔化迅速，实收率高，含量稳定，容易控制。

2.熔剂含量少，熔体质量得以提高。

Claims

1.一种添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂，其特征是以硅块为核心，铝粉、熔剂和粘结剂在硅块的外表面形成包覆层；所述铝粉为平均粒径小于5μm的超细或纳米铝粉；所述核心硅块的粒径为50mm以下。

2.根据权利要求1所述的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂，其特征在于所述熔剂采用氟化物和/或氯化物，即氟化钙、氟化镁、氟化钠、四氯化锆、氟锆化钾、氟铝酸钾和/或氯化钠、氯化镁、氯化钾、氟铝酸钾。

3.根据权利要求1或2所述的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂，其特征在于所述的粘结剂采用环氧树脂、聚酯、聚丙烯酸、聚氨酯或聚丙烯酰胺。

4、根据权利要求3所述的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂，其特征在于所述的粘结剂由环氧树脂、二胺、无苯环氧稀料组成，其中环氧树脂、二胺、无苯环氧稀料重量份数比为7：1：19。

5.根据权利要求1或2所述的添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂，其特征在于以质量百分比计，铝为1％，熔剂为0.5％，粘结剂为0.5％，余量为硅块。

6.添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：采用平均粒径小于5μm超细或纳米铝粉；选取硅块，并破碎成粒径小于50mm的硅块；按照下述重量百分比配料：铝为1％，熔剂为0.5％，粘结剂为0.5％，余量为硅块；在搅拌装置中加入超细或纳米铝粉、熔剂和粘接剂进行搅拌，搅拌均匀后，得到胶状浆料；将硅块和50％的上述胶状浆料装入搅拌装置中，进行搅拌，之后再加入剩余的胶状浆料进行搅拌，同时进行固化干燥；固化干燥后卸料，即得到添加超细或纳米铝粉的速熔硅剂。