CN103060639B

CN103060639B - 一种贵金属变质的铝合金材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103060639B
Application number: CN201110324492.6A
Authority: CN
Inventors: 车云; 门三泉; 张中可
Original assignee: Guizhou Huake Aluminium Material Engineering Technology Research Co Ltd
Current assignee: Guizhou Huake Aluminium Material Engineering Technology Research Co Ltd
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-10-24
Also published as: CN103060639A

Abstract

本发明公开了一种贵金属变质的铝合金材料及其制备方法，按重量百分比计，该合金成分为，Cu：5.0～6.5%，Mn：≤0.1%，Mg：≤0.5%，Zn：≤0.15%，Ti：≤0.2%，Zr：≤0.5%，Bi≤0.6%，Pb≤0.6%，贵金属变质剂为总量的1ppm～0.1%，其余为Al和不可避免的微量杂质，且杂质元素含量为：单个≤0.05%，合计≤0.1%。本发明可以有效地降低针孔的产生，并具有高效变质的作用。

Description

一种贵金属变质的铝合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料及其制备方法，特别涉及一种铁羰基配合物改良的高性能铝合金材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业和航天工业的快速发展，整个市场对铝锭的需求量越来越大，质量要求越来越高。但是由于铝合金需要严格的工艺过程控制才能够生产出优质的产品。因此相当一部分因产品质量不达标而不能满足实际生产的需要，虽然很多的企业也经过不少的技术改进，但客户对质量问题的反馈却没有减少。目前铝合金质量主要存在的问题是铝合金的针孔等级不能达到实际要求，而氢是造成铝合金针孔的主要原因，氢的主要来源是由于水蒸气在铝液的高温下分解所产生的。因此，在铝合金的熔炼生产过程中造成水蒸气产生的原因，也就是直接影响针孔形成的主要因素，由于铝合金具有严重的氧化和吸气倾向，熔炼过程中又直接与炉气、外界人气相接触，因此，如在熔炼过程中控制稍许不当，就很容易吸收气体而形成针孔。针孔通常是指铸件中小于的析出性气孔，多呈圆形，不均匀分布在铸件整个截面上，特别是在铸件的厚大断面和冷却速度较小的部位。根据铝合金的生产实践证明，铝合金因吸气而形成气孔的主要气体成分是氢，并且无一定的规律可循。往往是一个炉次的全部或多数铸件均存在有针孔现象。其产生的原因是：因为铝液在熔炼和浇注时，能吸收大量的氢气，冷却时则因溶解度的下降而不断析出。其溶解度随铝液温度的升高而增长，随温度的下降而减少，由液态转变成固态时，氢在铝合金中的溶解度下降几倍甚至十几倍。因此铝液在冷却的过程中，氢的某一时刻，氢的含量超过了其溶解度即以气泡的形式析出。因过饱和的氢析出而形成的氢气泡，来不及上浮排出，就在凝固过程中形成细小、分散的气孔，即平常我们所说的针孔。

目前要预防针孔的产生，都是从铸造工艺上来解决的，例如：首先要将铸铝合金原材料中严重的氧化腐蚀附着物清除干净，此外还要加强除气精炼；控制金属型涂料厚度(涂料过厚容易产生针孔)；模具温度不宜太高；对模具厚壁部分要采取必要的快速冷却措施(如镶铜块或水冷等)；采用砂型铸造时，必须严格控制水分，尽量用干芯等，可得到一定的效果，但是不能从根本上解决针孔的产生，特别是厚大的砂型铸件中很难避免针孔的产生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前铸造铝合金材料中针孔的问题，特别是厚大的砂型铸件中很难避免针孔的产生，本发明采用贵金属变质剂，贵金属是用配合物的形式加入，分解出微细的贵金属原子或离子具有很强的吸氢能力，将分散在铝熔体中的氢吸附，加热释放随着保护性气体一起溢出，达到净化铝熔体的目的。

本发明采用的技术方案：

本发明的一种贵金属变质的铝合金材料，按重量百分比计，该合金成分为，Cu：5.0～6.5％，Mn：≤0.1％，Mg：≤0.5％，Zn：≤0.15％，Ti：≤0.2％，Zr：≤0.5％，Bi≤0.6％，Pb≤0.6％，贵金属变质剂为总量的1ppm～0.1％，其余为Al和不可避免的微量杂质，且杂质元素含量为：单个≤0.05％，合计≤0.1％。

本发明所述的一种贵金属变质的铝合金材料，上述铝合金配方中Si、Fe元素含量满足：Fe：≤1.0％，Si：≤1.0％。

本发明所述的一种贵金属变质的铝合金材料，贵金属变质剂为Na₂[PtCl₆]、Na₂[PdCl₆]、H₂[PtCl₆]、H₂[PdCl₆]、K₂[PtCl₆]、K₂[PdCl₆]、(NH₄)₂[PtCl₆]或(NH₄)₂[PdCl₆]中的一种或两种以上混合物。

本发明所述的一种贵金属变质的铝合金材料，贵金属变质剂的分子晶体聚集态颗粒度为20～100目。

本发明所述的一种贵金属变质的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在上述元素比例范围内，选定一组元素和贵金属变质剂比例，再根据需要配制的合金总量，推算出所需的每种单质金属的质量，编制合金生产配料表，并按配料表选足备料；

步骤二：往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在700～800℃下保温；熔化过程在封闭环境内完成；

步骤三：再按配方比例先加入步骤一选定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔体搅拌均匀；

步骤四：然后对上述合金熔体进行炉内精炼；往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中操作；

步骤五：精炼除渣后，以保护性气体对熔体进行除气作业，同时使贵金属变质剂以流态化方式随保护性气体加入到合金熔体中；同时进行搅拌，使变质剂与合金熔体充分反应；变质剂加入完毕，继续通入保护性气体至变质剂反应完毕；

步骤六：静置、调温至700～800℃，合金液倾倒出炉，进入下一工序。

本发明所述的一种贵金属变质的铝合金材料的制备方法，在步骤五中，保护性气体是指氮气、氩气或氮气与氩气的混合气体。

本发明达到的有益效果：

(1)除氢效果好，净化铝熔体，减少铸造缺陷。

首先，铂和钯能吸附气体，特别是氢气，铂或钯的配合物在铝熔体中高温分解出原子态的金属元素，其表面积十分巨大，其吸附氢气的能力大大增加，把氢从铝熔体中集中到金属铂和或钯的表面，在随后的保护性气体的搅拌下，随保护性气体一起溢出，达到净化熔体的目的。

其次，配合物在高温分解出的其他元素，如N、Cl可以与氢结合生成气体随保护性气体排出，减少氢含量。

(2)变质作用效果明显。贵金属铂和钯可以与Al和其他元素能形成高熔点的化合物(Al₂₁Pt₅、Al₂₁Pt₅、Al₂₁Pt₈、Al₂Pt、AlPt、Al₃Pt₅、AlPt或AlPt₃、Al₄Pd、Al₂₁Pd₈、Al₃Pd₂、AlPd、Al₃Pd₅、AlPd₂和Al₂Pd₅)，在合金中形成高熔点共晶体，以提高合金的耐热性。

具体实施方式

步骤一：按下表选定每元素和物质配方，并按配制的合金总量1000kg，推算出所需的每种物质的重量。

步骤二：先往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在700～800℃下保温；熔化过程在封闭环境内完成；

步骤五：精炼除渣后，以保护性气体氩气对熔体进行除气作业，同时使贵金属变质剂(50目)以流态化方式随保护性气体氩气加入到合金熔体中；同时进行搅拌，使变质剂与合金熔体充分反应；变质剂加入完毕，继续通入保护性气体至变质剂反应完毕；

注：除步骤一中使用的物质、各物质的比例及实际配入的重量不同外，各实施例的其余步骤均完全一样。

Claims

1.一种贵金属变质的铝合金材料，其特征在于：按重量百分比计，该合金成分为，Cu：5.0～6.5%，Mn：≤0.1%，Mg：≤0.5%，Zn：≤0.15% ，Ti：≤0.2%，Zr：≤0.5%，Bi≤0.6%，Pb≤0.6%，贵金属变质剂为总量的1ppm～0.1%，其余为Al和不可避免的微量杂质，且杂质元素含量为：单个≤0.05%，合计≤0.1%，其中贵金属变质剂为Na₂[PtCl₆]、Na₂[PdCl₆]、H₂[PtCl₆]、H₂[PdCl₆]、K₂[PtCl₆]、K₂[PdCl₆]、(NH₄)₂[PtCl₆]或(NH₄)₂[PdCl₆]中的一种或两种以上混合物。

2.根据权利要求1所述的一种贵金属变质的铝合金材料，其特征在于：上述铝合金配方中Si、Fe元素含量满足：Fe：≤1.0% ，Si：≤1.0%。

3.根据权利要求1所述的一种贵金属变质的铝合金材料，其特征在于：贵金属变质剂的分子晶体聚集态颗粒度为20～100目。

4.一种如权利要求1～3所述的一种贵金属变质的铝合金材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种贵金属变质的铝合金材料的制备方法，其特征在于：在步骤五中，保护性气体是指氮气、氩气或氮气与氩气的混合气体。