CN105506318A - 一种超硬铝合金的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超硬铝合金的生产工艺，包括以下步骤：向熔炉投入铝锭的90％及铜，并加热使其融化为金属熔液，使金属熔液的温度达到760℃-780℃；搅拌金属熔液并除渣；在金属熔液中加入锰剂和钛剂并静置；搅拌金属熔液并加入铝锭的10％及锌锭；向金属熔液中充入氮气并入加精练剂进行精炼，精炼剂混合在氮气中与氮气一起进入金属熔液；对金属熔液进行搅拌并除渣；对金属熔液取样化验；样品化验合格后充氮气10分钟，并使金属熔液升温到720-740℃；进行浇铸。本发明解决的技术问题在于克服现有的铝合金需要热处理的缺点，提供一种不需要进行热处理且可在高温环境下保持超高硬度的超硬铝合金的生产工艺。

Description

一种超硬铝合金的生产工艺
技术领域
本发明涉及金属材料制造领域。具体为一种超硬铝合金的生产工艺。
背景技术
目前，在金属冶材料制造领域，铝合金铸造过程中容易产生显微疏松，导致硬度较低且容易被腐蚀，解决此问题的方法是对合金金进行热处理，热处理一般包括加热至数百摄氏度高温固溶、水淬冷却和再加热保温的过程，这一过程不仅耗费大量的热能，还占用了大量的时间，造成了较高的成本。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有的铝合金需要热处理的缺点，提供一种不需要进行热处理且可在高温环境下保持超高硬度的超硬铝合金的生产工艺。
本发明提供一种超硬铝合金的生产工艺，包括依次进行的以下步骤：
(1)向熔炉投入铝锭的90％及铜块，并加热使其融化为金属熔液，使金属熔液的温度达到760℃-780℃；
(2)搅拌金属熔液并除渣；
(3)在金属熔液中加入铬剂、锰剂和钛剂并静置；
(4)搅拌金属熔液并加入铝锭的10％、镁块及锌锭；
(5)向金属熔液中充入氮气并入加精练剂进行精炼，精炼剂混合在氮气中与氮气一起进入金属熔液；
(6)对金属熔液进行搅拌并除渣；
(7)对金属熔液取样化验，以检验金属熔液的各成分含量是否在以下范围内：铜，含量为0.15％-0.22％；锰，含量为0.75％-0.93％；镁，含量为1.52％-1.95％；锌，含量为5.5％-6.0％；钛，含量为0.03％-0.06％；铬，含量为0.6％-0.8％；
(8)样品化验合格后充氮气10分钟，并使金属熔液升温到720-740℃；
(9)进行浇铸，浇铸时使金属熔液的温度保持在700-740℃。
作为优选，所述超硬铝合金中硅的含量小于或等于0.15％，铁的含量小于或等于0.15％，铅的含量小于0.1％，镉的含量小于0.01％。
作为优选，在步骤(3)中加入锰剂和钛剂前将炉膛液面的灰渣清理干净，然后在炉膛四个角位及中心位置投放铬剂、锰剂和钛剂，静置10分钟，然后充分搅拌。
作为优选，在步骤(5)中，先对充氮气用的充气管进行预热，然后打开充气管的开关，将充气管的出气口插入金属熔液中，氮气的气压为0.15Mpa-0.25Mpa，充氮气的过程中将充气管的除气口一端在金属熔液内前后左右移动，充气完成时，先拿出充气管的出气口端再关闭充气管的开关。
作为优选，步骤(5)中所用的精炼剂为炉内金属总重量的0.2％-0.25％。
作为优选，充氮气及加精练剂的时间按照1.5分钟/公斤精练剂来计算。
作为优选，在步骤(8)中进行浇铸时，将金属熔液表面的杂质除去。
作为优选，在步骤(8)中进行浇铸时，每隔8-15分钟搅拌一次。
作为优选，每次搅拌的时间不短于5分钟。
本发明的超硬铝合金的生产工艺和现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的超硬铝合金的生产工艺由于优化了产品的成分，因此，在生产过程中不需要经过进行热处理，可以达到不低于120HB的表面硬度，并可在180℃的工作温度下也可保持很高的硬度、韧性等机械性能，适合作为铝合金模具用于各种领域。本发明的超硬合金的生产工艺在保证铝合金硬度的前提下，可省去热处理的步骤，节约了能源，降低了成本。
具体实施方式
采用本发明的超硬铝合金的生产工艺生产的超硬铝合金，其除了铝以外，还包括铜、锰、镁、锌、铬和钛，其中，铜的含量为0.15％-0.22％；锰的含量为0.75％-0.93％；镁的含量为1.52％-1.95％；锌的含量为5.5％-6.0％；钛的含量为0.03％-0.06％；铬的含量为0.6％-0.8％。
经过大量的试验，采用本发明的超硬铝合金的生产工艺生产的超硬铝合金可实现在不经过热处理的情况下，达到不低于120HB的表面硬度，并可在180℃的工作温度下也可保持很高的硬度、韧性等机械性能，适合作为铝合金模具用于各种领域。本发明的超硬合金在保证硬度的前提下，可省去热处理的步骤，节约了能源，降低了成本。
作为优选的方案，所述超硬铝合金中硅的含量小于或等于0.15％，铁的含量小于或等于0.15％，铅的含量小于0.1％，镉的含量小于0.01％。
本发明提供的超硬铝合金的生产工艺包括依次进行的以下步骤：
(1)向熔炉投入铝锭的90％及铜块，并加热使其融化为金属熔液，使金属熔液的温度达到760℃-780℃；
(2)搅拌金属熔液并除渣；
(3)在金属熔液中加入铬剂、锰剂和钛剂并静置8-12分钟。在本实施例中，加入铬剂、锰剂和钛剂前将炉膛液面的灰渣清理干净，然后在炉膛四个角位及中心位置投放铬剂、锰剂和钛剂，静置10分钟，使铬剂、锰剂和钛剂与金属熔液充分混合，然后充分搅拌。
(4)搅拌金属熔液并加入铝锭的10％、镁块及锌锭；
(5)向金属熔液中充入氮气并入加精练剂进行精炼，在本实施例中，先对充氮气用的充气管进行预热，然后打开充气管的开关，将充气管的出气口插入金属熔液中，氮气的气压为0.15Mpa-0.25Mpa，充氮气的过程中将充气管的除气口一端在金属熔液内前后左右移动，充气完成时，先拿出充气管的出气口端再关闭充气管的开关。精炼剂混合在氮气中，与氮气一起进入金属熔液。所用的精炼剂为炉内金属总重量的0.2％-0.25％。充氮气及加精练剂的时间按照1.5分钟/公斤精练剂来计算。氮气可以除去金属熔液内的其他气体，精炼剂可与金属熔液内的杂质生成渣，使得杂质可通过除渣的方式被除去。
(6)对金属熔液进行搅拌并除渣。搅拌可以让金属熔液的成份更加均匀，同时搅拌过程中，金属熔液里面的渣也会随着搅拌而浮到熔液的表面上来，利于进行除渣的操作。
(7)对金属熔液取样化验，以检验金属熔液的各成分含量是否在规定的范围内。样品的成分含量合格是指：铜的含量为0.15％-0.22％；锰的含量为0.75％-0.93％；镁的含量为1.52％-1.95％；锌的含量为5.5％-6.0％；钛的含量为0.03％-0.06％；铬的含量为0.6％-0.8％。如不合格，计算需要添加的成分的重量，并将其添加进入熔炉。进一步地，作为优选的方案，所述超硬铝合金中硅的含量小于或等于0.15％，铁的含量小于或等于0.15％，铅的含量小于0.1％，镉的含量小于0.01％。
(8)样品化验合格后充氮气10分钟，并使金属熔液升温到720-740℃。此步骤中的充氮气的操作与步骤(5)中的充氮气的操作相同。在浇铸进行时，将金属熔液表面的杂质除去，即“刮面”。
(9)进行浇铸，浇铸时使金属熔液的温度保持在700-740℃。并且进行浇铸时，每隔8-15分钟搅拌一次。
在以上的步骤中，每次搅拌的时间不短于5分钟，使各合金元素充分、均匀融合在一起；同时可使杂质浮在金属熔液的表面，从而利于除渣操作的进行。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种超硬铝合金的生产工艺，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：
(1)向熔炉投入铝锭的90％及铜块，并加热使其融化为金属熔液，使金属熔液的温度达到760℃-780℃；
(2)搅拌金属熔液并除渣；
(3)在金属熔液中加入铬剂、锰剂和钛剂并静置；
(4)搅拌金属熔液并加入铝锭的10％、镁块及锌锭；
(5)向金属熔液中充入氮气并入加精练剂进行精炼，精炼剂混合在氮气中与氮气一起进入金属熔液；
(6)对金属熔液进行搅拌并除渣；
(7)对金属熔液取样化验，以检验金属熔液的各成分含量是否在以下范围内：铜，含量为0.15％-0.22％；锰，含量为0.75％-0.93％；镁，含量为1.52％-1.95％；锌，含量为5.5％-6.0％；钛，含量为0.03％-0.06％；铬，含量为0.6％-0.8％；
(8)样品化验合格后充氮气10分钟，并使金属熔液升温到720-740℃；
(9)进行浇铸，浇铸时使金属熔液的温度保持在700-740℃。
2.根据权利要求1所述的超硬铝合金，其特征在于，所述超硬铝合金中硅的含量小于或等于0.15％，铁的含量小于或等于0.15％，铅的含量小于0.1％，镉的含量小于0.01％。
3.根据权利要求1或2所述的超硬铝合金的生产工艺，其特征在于，在步骤(3)中加入铬剂、锰剂和钛剂前将炉膛液面的灰渣清理干净，然后在炉膛四个角位及中心位置投放铬剂、锰剂和钛剂，静置10分钟，然后充分搅拌。
4.根据权利要求1或2所述的超硬铝合金的生产工艺，其特征在于，在步骤(5)中，先对充氮气用的充气管进行预热，然后打开充气管的开关，将充气管的出气口插入金属熔液中，氮气的气压为0.15Mpa-0.25Mpa，充氮气的过程中将充气管的除气口一端在金属熔液内前后左右移动，充气完成时，先拿出充气管的出气口端再关闭充气管的开关。
5.根据权利要求1或2所述的超硬铝合金的生产工艺，其特征在于，步骤(5)中所用的精炼剂为炉内金属总重量的0.2％-0.25％。
6.根据权利要求1或2所述的超硬铝合金的生产工艺，其特征在于，充氮气及加精练剂的时间按照1.5分钟/公斤精练剂来计算。
7.根据权利要求1或2所述的超硬铝合金的生产工艺，其特征在于，在步骤(8)中进行浇铸时，将金属熔液表面的杂质除去。
8.根据权利要求1所述的超硬铝合金的生产工艺，其特征在于，在步骤(8)中进行浇铸时，每隔8-15分钟搅拌一次。
9.根据权利要求8所述的超硬铝合金的生产工艺，其特征在于，每次搅拌的时间不短于5分钟。
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