CN105316513A - 一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，包括A料和B料，其中，所述A料包括以下重量份的原料：KCl50～60份，K₂CO₃20～25份，MgCl₂10～15份，AlF₃30～35份，氟铝酸钾10～12份，CaF₂5～10份，石墨粉5～10份，轻质碳酸钙15～25份；所述B料由C₂Cl₆、TiO₂与金属按重量比5:1.5～2:1～1.5组成，所述金属为包含Mn、Ce、Y和Er的混合金属；A料和B料配合使用，重量比为2～3:1。本发明的精炼剂在精炼铝合金的过程中除氢和除杂效果良好，除渣率可达到90％以上。

Description

一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂

技术领域

本发明涉及铝合金熔炼加工领域，特别是一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂。

背景技术

铸造铝合金以其密度小、比强度高、塑性好、导电导热性好、耐蚀性好、资源丰富、容易加工等优点，已被广泛应用于航空、航天、汽车、机械、电子等各个领域。但是铸造铝合金在熔炼的过程中可能会导致铸件产生一系列的缺陷，比如针孔、气孔、夹渣等，严重影响了铝合金铸件的质量；为提高铝合金铸件的质量，铝合金熔液的处理是一个重要的环节，铝合金熔体处理的主要任务是提高合金液的纯净度，而提高纯净度的手段是精炼，铝液的精炼处理是铝合金熔炼过程中的关键工序之一，精炼能除氢和去除氧化物夹杂，达到消除铸件针孔的目的，从而提高铝合金铸件的力学及使用性能。

目前，我国公开的精炼剂中一般都含有氯化钠、氟铝酸钠、碳酸钠、硫酸钠、氟化钠和氟硅酸钠等钠盐的一种或多种，如申请公布号为CN102851519B的专利公开了一种铝精炼剂，由电解质、发热剂和除气组分组成，各组分质量百分比为：电解质：35～75％，发热剂：10～35％，除气组分：5～20％；所述的铝精炼剂还包括其他氟化物，各组分质量百分比为：氟化物：0～50％，所述的发热剂为Na₂CO₃、Na₂SO₄、Na₂S₂O₃、NaNO₃和C、NaHCO₃中的至少一种。这种钠盐的使用，会在铝镁、铝铜、铝锂系合金中引入钠，从而产生“钠脆”现象。

发明内容

本发明提供了一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，不含有钠盐成分，且具有良好的精炼效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，包括A料和B料，其中，所述A料包括以下重量份的原料：KCl50～60份，K₂CO₃20～25份，MgCl₂10～15份，AlF₃30～35份，氟铝酸钾10～12份，CaF₂5～10份，石墨粉5～10份，轻质碳酸钙15～25份；所述B料由C₂Cl₆、TiO₂与金属按重量比5:1.5～2:1～1.5组成，所述金属为包含Mn、Ce、Y和Er的混合金属；A料和B料配合使用，重量比为2～3:1。

优选的，所述B料中，各金属按以下重量份配比：Mn50～60份，Ce12～18份，Y12～18份，Er8～12份。

优选的，所述A料包括以下重量份的原料：KCl55份，K₂CO₃22份，MgCl₂12份，AlF₃33份，氟铝酸钾11份，CaF₂8份，石墨粉8份，轻质碳酸钙20份。

更优选的，所述B料中，各金属按以下重量份配比：Mn55份，Ce15份，Y15份，Er10份。

优选的，所述A料与B料的重量配比为2.5:1。

优选的，所述B料由C₂Cl₆、TiO₂与金属按重量比5:1.8:1.2组成。

一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂的使用方法，包括以下步骤：

S1、在熔炼炉的温度升至650-690℃时，喷入A料，加入量为0.1～3g/kg熔液，充分搅拌、扒渣；

S2、当熔炼炉的温度上升至780-810℃时，按比例喷入B料，充分搅拌、扒渣；

S3、按常规工艺静置保温，然后浇注、冷却和热处理。

上述组分原料分别起到的作用为：

KCl：对固态Al₂O₃、夹杂物和氧化膜有很强的浸润能力，且在熔炼温度下KCl的比重只有l.50g/cm³，大大小于铝合金熔液的比重，可很好地铺展在铝合金熔液表面，破碎和吸附熔体表面的氧化膜；

MgCl₂：氯化物，表面张力小，润湿性好，与KCl配合使用；

K₂CO₃：脱硫剂和发泡物质，还可起到助熔的作用；

AlF₃和氟铝酸钾：主要起精炼作用，如吸附、溶解Al₂O₃；氟盐还能有效地去除熔体表面的氧化膜，提高除气效果；

CaF₂:增加熔融熔剂的流动性，还能有效地去除熔体表面的氧化膜，提高除气效果，增大混合熔盐的表面张力，使已吸附氧化物的熔盐球状化，便于与熔体分离，减少固熔渣夹裹铝而造成的损耗。

轻质碳酸钙：优质的发泡剂，脱硫剂；

石墨粉：脱氧剂，且石墨粉的加入能延长发泡的时间，使精炼效果更好；

C₂Cl₆：吸湿性低，使用方便，精炼效果好，且有晶粒细化作用；

Mn、Ce、Y和Er：过渡金属和稀土金属，对铝合金熔液具有很好的变质效果，可明显减小晶粒尺寸，提高铝制品的均匀性；且稀土单质能置换和吸附熔体中杂质氢成络合物REH₂或REH₃达到除气的作用。

本发明的无钠精炼剂用于精炼铝合金时，配合使用氮气或氩气吹入熔炉中，并分两次喷入不同的原料，不仅能够获得较好的除氢效果，而且对铝合金组织起到变质和细化作用，其优点包括：

(1)在精炼的过程中不会引入杂质钠，且加入了Mn、Ce、Y和Er元素，对铝合金组织起到变质和细化作用，提高了合金的力学性能；

(2)除氢效果明显，H含量能降到大约0.10～0.16ml/100gAl的水平；

(3)可充分去除熔体中的氧化物夹杂，除渣率可达到90％以上；

(4)该铝合金熔液用于浇注铝合金锭，所得铝合金锭断口组织致密，没有熔渣及夹杂物。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围和应用范围不限于以下实施例：

实施例1

一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，包括A料和B料，其中，A料包括以下重量份的原料：KCl55份，K₂CO₃22份，MgCl₂12份，AlF₃33份，氟铝酸钾11份，CaF₂8份，石墨粉8份，轻质碳酸钙20份；B料由C₂Cl₆、TiO₂与金属按重量比5:1.8:1.2组成，各金属按以下重量份配比：Mn55份，Ce15份，Y15份，Er10份；A料和B料按重量比2.5:1进行配料。

上述含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂的使用方法，包括以下步骤：

S1、在熔炼炉的温度升至650-670℃时，喷入A料，加入量为2.5g/kg熔液，充分搅拌、扒渣；

S2、当熔炼炉的温度上升至780-800℃时，喷入B料，加入量为1g/kg熔液，充分搅拌、扒渣；

S3、按常规工艺静置保温，然后浇注、冷却和热处理。

使用上述含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂精炼铝合金时，铝熔体的H含量能降到大约0.10～0.13ml/100gAl的水平；可充分去除熔体中的氧化物夹杂，除渣率可达到93％以上；该铝合金熔液浇注成铝合金锭，所得铝合金锭断口组织致密，没有熔渣及夹杂物。

实施例2

一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，包括A料和B料，其中，A料包括以下重量份的原料：KCl50份，K₂CO₃20份，MgCl₂10份，AlF₃35份，氟铝酸钾12份，CaF₂10份，石墨粉10份，轻质碳酸钙25份；B料由C₂Cl₆、TiO₂与金属按重量比5:2:1组成，各金属按以下重量份配比：Mn50份，Ce18份，Y18份，Er12份；A料和B料按重量比2:1进行配料。

上述含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂的使用方法，包括以下步骤：

S1、在熔炼炉的温度升至670-690℃时，喷入A料，加入量为0.5g/kg熔液，充分搅拌、扒渣；

S2、当熔炼炉的温度上升至790-810℃时，喷入B料，加入量为0.25g/kg熔液，充分搅拌、扒渣；

S3、按常规工艺静置保温，然后浇注、冷却和热处理。

使用上述含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂精炼铝合金时，铝熔体的H含量能降到大约0.13～0.16ml/100gAl的水平；可充分去除熔体中的氧化物夹杂，除渣率可达到90％以上；该铝合金熔液浇注成铝合金锭，所得铝合金锭断口组织致密，没有熔渣及夹杂物。

实施例3

一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，包括A料和B料，其中，A料包括以下重量份的原料：KCl60份，K₂CO₃25份，MgCl₂15份，AlF₃30份，氟铝酸钾10份，CaF₂5份，石墨粉6份，轻质碳酸钙15份；B料由C₂Cl₆、TiO₂与金属按重量比5:1.5:1.5组成，各金属按以下重量份配比：Mn60份，Ce12份，Y12份，Er8份；A料和B料按重量比3:1进行配料。

上述含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂的使用方法，包括以下步骤：

S1、在熔炼炉的温度升至660-680℃时，喷入A料，加入量为3g/kg熔液，充分搅拌、扒渣；

S2、当熔炼炉的温度上升至790-810℃时，喷入B料，加入量为1g/kg熔液，充分搅拌、扒渣；

S3、按常规工艺静置保温，然后浇注、冷却和热处理。

使用上述含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂精炼铝合金时，铝熔体的H含量能降到大约0.10～0.13ml/100gAl的水平；可充分去除熔体中的氧化物夹杂，除渣率可达到92％以上；该铝合金熔液浇注成铝合金锭，所得铝合金锭断口组织致密，没有熔渣及夹杂物。

Claims (7)

1.一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，其特征在于：

所述精炼剂包括A料和B料，其中，所述A料包括以下重量份的原料：KCl50～60份，K₂CO₃20～25份，MgCl₂10～15份，AlF₃30～35份，氟铝酸钾10～12份，CaF₂5～10份，石墨粉5～10份，轻质碳酸钙15～25份；所述B料由C₂Cl₆、TiO₂与金属按重量比5:1.5～2:1～1.5组成，所述金属为包含Mn、Ce、Y和Er的混合金属；A料和B料配合使用，重量比为2～3:1。

2.根据权利要求1所述的含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，其特征在于：

所述B料中，各金属按以下重量份配比：Mn50～60份，Ce12～18份，Y12～18份，Er8～12份。

3.根据权利要求1所述的含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，其特征在于：

所述A料包括以下重量份的原料：KCl55份，K₂CO₃22份，MgCl₂12份，AlF₃33份，氟铝酸钾11份，CaF₂8份，石墨粉8份，轻质碳酸钙20份。

4.根据权利要求2所述的含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，其特征在于：

所述B料中，各金属按以下重量份配比：Mn55份，Ce15份，Y15份，Er10份。

5.根据权利要求1所述的含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，其特征在于：

所述A料与B料的重量配比为2.5:1。

6.根据权利要求1所述的含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂，其特征在于：

所述B料由C₂Cl₆、TiO₂与金属按重量比5:1.8:1.2组成。

7.一种根据权利要求1～6任一项所述的含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、在熔炼炉的温度升至650-690℃时，喷入A料，加入量为0.1～3g/kg熔液，充分搅拌、扒渣；

S2、当熔炼炉的温度上升至780-810℃时，按比例喷入B料，充分搅拌、扒渣；

S3、按常规工艺静置保温，然后浇注、冷却和热处理。