CN102409193A - 一种铝合金熔液精炼剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金熔液精炼剂及其制备方法，其主要是将组成原料NaBF4、NaCl、C2Cl6、Na2TiF6和NaF按一定重量百分比进行烘烤、混合处理得到。本发明制备方法简单，制得的精炼剂提高了铝合金熔液精炼效果，简化生产工艺流程，提高精炼剂利用率。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼设备技术领域，具体涉及一种铝合金熔液精炼剂及其制备方法。
背景技术
在现代汽车制造业，“轻量化”成为衡量技术发展先进的一个共识指标。铝合金具有密度小，优异的导热、导电性能，易于成型等优点而被广泛应用。铝合金成型方法主要有铸造成型和变形加工，其中，铸造成型仍然是现在铝合金生产中大量使用的成型方法。
在现代铝合金铸造中，产品结构复杂化和加工工艺简单化成为降低生产成本的主要途径，为此发展了各种精密铸造工艺。压铸工艺成为主要的成型方法之一，它具有生产效率高、节省原材料、成型零件加工余量小等优点。近年来压铸工艺向高精密方向发展，随着压铸模具设计制作技术的提高，以及压铸机性能的提高，使压铸铝合金零件与其它铝合金精密铸造件具有相近的使用性能。铝合金压铸成型正成为广泛使用的铸造方法。
在压铸生产时，铝合金熔液在压铸型腔中凝固。铝合金熔液在凝固过程中，铝合金熔液中的氢原子自发的形成氢气分子，自发形成的氢分子和以非金属夹杂物为形核基底形成的气泡、夹杂是造成铝合金压铸件中产生缺陷的主要原因。而铝合金熔液中绝大部分的杂质和气体来自于回炉料，如压铸后余留的料柄、流道、集渣包、废品件等，故在铝合金熔炼时，铝合金熔液的精炼处理必不可少。近年来，人们越发重视开发新型铝合金熔液精炼剂和精炼处理方法。
本发明是在对我公司原有专利技术的基础上，通过生产实践，作了进一步的改进。我公司于2008年9月8日申请的发明专利，专利号为200810212106.2，发明名称为“压铸铝合金精炼处理装置及其精炼处理方法”，在生产实践中发现，还存在铝合金熔液精炼效果需进一步改进，铝合金熔液被易受污染、铁含量过高；精炼装置精炼不方便等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金熔液精炼剂及其制备方法，本发明制备方法简单，制得的精炼剂提高了铝合金熔液精炼效果，简化生产工艺流程，提高精炼剂利用率。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
铝合金熔液精炼剂，其特征在于其组成原料的重量百分比为：NaBF4 15%-25%、NaCl 35%-55%、C2Cl6 1%-10%，Na2TiF6 10%-25%和NaF 5%-20%。
所述的铝合金熔液精炼剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、按照所述的铝合金精炼剂的配比，称量好所需重量的NaBF4、NaCl、C2Cl6、Na2TiF6和NaF后，分别放入烘箱中烘烤，其中，NaCl的烘烤温度为450℃～500℃，NaBF4的烘烤温度为300℃～350℃，C2Cl6的烘烤温度为70℃～90℃，Na2TiF6的烘烤温度为450℃～500℃，NaF的烘烤温度为250℃～290℃；烘烤时间均为20min～30min；
（2）、将上述化合物烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌并粉碎烘烤，使成分混合均匀；
（3）、将混合均匀的铝合金精炼剂用密封袋包装，存放在干燥处备用。
所述铝合金精炼剂加入量为铝合金熔液质量的 0.2％～0.9％。
本发明各配方组分的作用原理：
本精炼剂主要由NaBF4、NaCl、C2Cl6、Na2TiF6和NaF组成，其中NaCl、NaF、NaBF4为铝合金熔剂，NaCl（氯盐）对固态Al2O3夹杂或者氧化膜有很强的浸润能力，它们容易与Al2O3发生浸润作用，甚至在熔剂全部融化以前，就开始沿着氧化铝薄膜表面流动，覆盖于铝合金熔液表面。所述熔剂在铝合金熔液温度区域，熔剂密度约为1.5g/cm3，显著小于铝合金熔液的密度，所以铝合金熔剂能很好的铺展在铝合金熔液表面。当它们与铝合金熔液表面上的氧化膜接触时，很容易渗入到氧化铝膜内的小孔和裂纹中，在毛细管压力作用下，氧化膜被挤碎成细小颗粒，并被熔剂吸收，悬浮于铝合金熔剂中。这些熔剂化学性质稳定，不易与铝起化学反应。
在氯盐中加入NaF、NaBF4等氟盐，能有效提高铝合金熔剂吸附氧化物的能力及除气效果。氟化物盐能有效地从铝合金熔液表面去除氧化膜，是由于氟盐可以与铝合金熔体发生化学反应，生成气态的AlF、BF3等化合物，它们以机械作用促使氧化膜与铝熔体分离，降氧化膜挤破，进入熔剂中。氟盐还可以有效提高氯盐熔剂对铝合金熔体间的表面张力，使铝合金熔体与熔剂易于分离，减少熔渣对铝合金熔液的损耗。
C2Cl6、Na2TiF6作为精炼剂，同时具有对铝合金熔液进行变质处理的作用，C2Cl6、Na2TiF6与铝合金熔液及其熔液中的水分发生化学反应，生成AlCl3、HCl、Cl2、H2、Al2O3，AlC合金、AlTi合金等复杂成分。其中析出的气体，在上浮过程中，可以有效使铝合金熔液中的杂质及其氧化物上浮，进入到熔剂中，在除渣时一并除去。实现对铝合金熔液的净化作用。
而C2Cl6、Na2TiF6与铝合金熔液反应形成的AlC合金、AlTi合金等，保留在铝合金熔液中，待铝合金熔液浇注到铝合金模具时，在铝合金熔液结晶时，起到晶核的作用，加速铝合金熔液的凝固，对铝合金起到变质作用。
本发明的有益效果：
本发明制备方法简单，制得的精炼剂提高了铝合金熔液精炼效果，简化生产工艺流程，提高精炼剂利用率。
具体实施方式
实施例1：铝合金熔液精炼剂，其组成原料的重量百分比为：NaBF4 15%-25%、NaCl 35%-55%、C2Cl6 1%-10%，Na2TiF6 10%-25%和NaF 5%-20%。
铝合金熔液精炼剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按照所述的铝合金精炼剂的配比，称量好所需重量的NaBF4、NaCl、C2Cl6、Na2TiF6和NaF后，分别放入烘箱中烘烤，其中，NaCl的烘烤温度为450℃～500℃，NaBF4的烘烤温度为300℃～350℃，C2Cl6的烘烤温度为70℃～90℃，Na2TiF6的烘烤温度为450℃～500℃，NaF的烘烤温度为250℃～290℃；烘烤时间均为20min～30min；
（2）、将上述化合物烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌并粉碎烘烤，使成分混合均匀；
（3）、将混合均匀的铝合金精炼剂用密封袋包装，存放在干燥处备用。
用所述方法制备的铝合金精炼剂，具有使用方便，成分稳定，不易带入杂质、及水分的优点，精炼剂的利用率接近95%。用所述方法制备的铝合金精炼剂，具有使用效率高，铝合金精炼效果好。在具体铝合金精炼中，铸件气孔度降低1-2度，铸件氧化物夹杂也有所下降。
实施例2：铝合金熔液精炼剂，其组成原料的重量百分比为：NaBF4 15%-25%、NaCl 35%-55%、C2Cl6 1%-10%，Na2TiF6 10%-25%和NaF 5%-20%。
铝合金熔液精炼剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按照配制比例，称量好所需重量的NaBF4、NaCl、C2Cl6、Na2TiF6和NaF后：
A、先将NaBF4、NaCl和NaF混合均匀后，放入坩埚炉内加热，温度控制在350℃～400℃内，烘烤时间为15min～20min。
B、将C2Cl6在70℃～90℃烘烤，Na2TiF6在450℃～500℃烘烤，烘烤时间为15min～20min。
（2）、将上述化合物烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌并粉碎烘烤，使成分混合均匀；
（3）、将混合均匀的铝合金精炼剂用密封袋包装，存放在干燥处备用。
实施例3：铝合金熔液精炼剂，其组成原料的重量百分比为：NaBF4 15%-25%、NaCl 35%-55%、C2Cl6 1%-10%，Na2TiF6 10%-25%和NaF 5%-20%。
铝合金熔液精炼剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按照配制比例，称量好所需重量的NaBF4、NaCl、C2Cl6、Na2TiF6和NaF后：
A、先将NaBF4、NaCl和NaF混合均匀后，放入坩埚炉内加热，温度控制在350℃～400℃内，烘烤时间为15min～20min；再加入Na2TiF6升温到450℃～500℃烘烤15min～20min。
B、将C2Cl6在70℃～90℃烘烤，时间为15min～20min。
（2）、将上述化合物烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌并粉碎烘烤，使成分混合均匀；
（3）、将混合均匀的铝合金精炼剂用密封袋包装，存放在干燥处备用。
经过上述的精炼处理，得到高品质的铝合金熔液，这样的铝合金熔液用于铸造生产，明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，得到有效的控制，夹杂氧化物也明显降低，而铸件的力学性能明显提高。
下面结合本上述的精炼剂的制备实施例，具体描述本发明的铝合金精炼剂的使用方法：
实施例4：根据所述铝合金精炼剂，对ZL101（取自中国国标GB/T1173铸造铝合金）铝合金进行精炼处理，铝合金ZL101为Al-Si系铸造铝合金，其主要成分：Si为6.5%-7.5%，Mg为0.3%-0.5%，Fe小于0.45%，Mn小于0.35%，余量为Al。
精炼剂的组分为：NaBF4为25%，NaCl为55%，C2Cl6为5%，Na2TiF6为10%和NaF为5%，精炼剂的加入量为铝合金熔液的0.9%。
ZL101铝合金熔液经过熔炼后，在压铸测试模具中压铸铸件，得到铝合金压铸铸件的力学性能为：抗拉强度为230MPa～240MPa，屈服强度为165MPa～170MPa，延伸率为5%～8%。
实施例5：铝合金为ZL101，所述的精炼剂成分为：NaBF4为20%，NaCl为40%，C2Cl6为10%，Na2TiF6为20%和NaF为10%，精炼剂的加入量为铝合金熔液的0.6%。
ZL101铝合金熔液经过熔炼后，在压铸测试模具中压铸铸件，得到铝合金压铸铸件的力学性能为：抗拉强度为235MPa～245MPa，屈服强度为165MPa～170MPa，延伸率为4%～8%。
实施例6：铝合金为ZL101，所述的精炼剂成分为：NaBF4为25%，NaCl为35%，C2Cl6为10%，Na2TiF6为25%和NaF为5%，精炼剂的加入量为铝合金熔液的0.2%。
ZL101铝合金熔液经过熔炼后，在压铸测试模具中压铸铸件，得到铝合金压铸铸件的力学性能为：抗拉强度为230MPa～240MPa，屈服强度为170MPa～175MPa，延伸率为4%～6%。
实施例7：铝合金为ZL101，所述的精炼剂成分为：NaBF4为20%，NaCl为35%，C2Cl6为1%，Na2TiF6为24%和NaF为20%，精炼剂的加入量为铝合金熔液的0.7%。
ZL101铝合金熔液经过熔炼后，在压铸测试模具中压铸铸件，得到铝合金压铸铸件的力学性能为：抗拉强度为240MPa～250MPa，屈服强度为155MPa～165MPa，延伸率为5%～8%。
实施例8：铝合金为ZL101，所述的精炼剂成分为：NaBF4为25%，NaCl为35%，C2Cl6为10%，Na2TiF6为10%和NaF为20%，精炼剂的加入量为铝合金熔液的0.2%。
ZL101铝合金熔液经过熔炼后，在压铸测试模具中压铸铸件，得到铝合金压铸铸件的力学性能为：抗拉强度为220MPa～230MPa，屈服强度为165MPa～170MPa，延伸率为6%～8%。
ZL101铝合金经过上述精炼剂处理后，力学性能明显提高，并且适用于在铝合金压铸领域。
Claims (2)
1.一种铝合金熔液精炼剂，其特征在于其组成原料的重量百分比为：NaBF4 15%-25%、NaCl 35%-55%、C2Cl6 1%-10%，Na2TiF6 10%-25%和NaF 5%-20%。
2.一种如权利要求1所述的铝合金熔液精炼剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、按照所述的铝合金精炼剂的配比，称量好所需重量的NaBF4、NaCl、C2Cl6、Na2TiF6和NaF后，分别放入烘箱中烘烤，其中，NaCl的烘烤温度为450℃～500℃，NaBF4的烘烤温度为300℃～350℃，C2Cl6的烘烤温度为70℃～90℃，Na2TiF6的烘烤温度为450℃～500℃，NaF的烘烤温度为250℃～290℃；烘烤时间均为20min～30min；
（2）、将上述化合物烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌并粉碎烘烤，使成分混合均匀；
（3）、将混合均匀的铝合金精炼剂用密封袋包装，存放在干燥处备用。
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