CN105772690A - 铝合金的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有至少约0.1％的镁和/或至少约0.1％的锂的铝合金的铸造方法，其中在凝固的大部分过程中，使所述合金的液态表面和含有至少约2体积％的氧气并且水分压低于约150Pa的干燥气体接触。本发明特别是可用于在不使用诸如铍和/或钙的添加剂且不使用昂贵的装置和/或气体的情况下，安全地铸造可氧化程度很高的铝合金，尤其是含镁和/或锂的铝合金，而得到没有表面缺陷和污染的铸锭。

Description

铝合金的铸造方法

技术领域

本发明涉及铝合金的铸造，具体的说，涉及含有镁和/或锂的对氧化敏感的合金的铸造。

背景技术

液态铝合金的氧化在铸造过程中会产生有害的结果。在熔炉和传送铸道中金属的氧化首先会导致金属的净损耗，称为烧失量。另外，在铸造过程中，液态金属的过度氧化在铸锭上会产生表面缺陷，其对所制备的产品的使用具有不利作用。这些问题对含镁和/或锂的合金尤为显著。

一个主要的缺陷为在集液槽的表面尤其是由于氧化膜起皱而导致的垂直褶皱。在某些情况下，特别是铸造7xxx合金时，这个问题会特别严重，因为这些褶皱，尤其是当它们长且深时，容易导致表面出现裂纹。褶皱和裂纹一般必须在铸造过程中所得的铸锭变形之前消除。这些缺陷可以通过机械加工来消除，在某些情况下，裂缝的存在使得铸锭不能用，并且必须重新熔融。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有至少约0.1％的镁和/或至少约0.1％的锂的铝合金的铸造方法，其中在凝固的大部分过程中，使所述合金的液态表面和一种干燥气体接触，该干燥气体含有至少约2体积％的氧气，且其水分压低于约150Pa。

具体实施方式

本发明方法可用于含有至少约0.1％的镁和/或至少约0.1％的锂的高可氧化性的铝合金，本发明方法特别是可用于2XXX、3XXX、5XXX、6XXX、7XXX或8XXX系列的合金，尤其是当这些合金不含故意添加的铍和/或钙时。本发明方法特别有利于含有少于3ppm铍或甚至少于1ppm铍和/或少于15ppm钙或甚至少于5ppm钙的合金。本发明方法特别有利的合金的实例为：2XXX系列合金中的合金AA2014、AA2017、AA2024、AA2024A、AA2027、AA2139、AA2050、AA2195、AA2196、AA2098、AA2198、AA2214、AA2219和AA2524；3XXX系列合金中的合金AA3003、AA3005、AA3104和AA3915；5XXX系列合金中的合金AA5019、AA5052、AA5083、AA5086、AA5154、AA5182、AA5186、AA5383、AA5754和AA5911；以及7XXX系列合金中的合金AA7010、AA7020、AA7040、AA7140、AA7050、AA7055、AA7056、AA7075、AA7449、AA7450、AA7475、AA7081、AA7085、AA7910和AA7975。

所述干燥气体必须含有至少约2体积％的氧气，并且其水分压低于约150Pa，优选低于100Pa，更优选低于70Pa。在一个特别有利的本发明的实施方案中，水分压甚至低于30Pa，优选低于5Pa，甚至更优选低于1Pa。气体的水分压也称为蒸气压。理想气体i在总压力为P的理想气体混合物中的分压，定义为当气体i独自占据该混合物可达到的整个体积时，该气体的分子所施加的压力。气体的露点是指该气体被水蒸气饱和而当前气压条件保持不变时的温度。其也可以定义为蒸汽压与饱和蒸气压相等时的温度。150Pa的水分压对应于-17.9℃的露点，以及此温度下的0.0013kg/m3的水含量。100Pa的水分压对应于-22.6℃的露点，以及此温度下的0.0009kg/m3的水含量。70Pa的水分压对应于-26.5℃的露点，以及此温度下的0.0006kg/m3的水含量。

干燥气体有利地还含有至少一种选自以下的气体：空气、氦气、氩气、氮气、二氧化碳、一氧化碳、天然气燃烧产物、甲烷、乙烷、丙烷、天然气、有机含氟化合物、有机含氯化合物。在某些条件下向干燥气体中加入二氧化碳可以改进抗氧化效果。在本发明的一个实施方案中，所述干燥气体含有1到10体积％的二氧化碳。但是，因为这一效果是有限的，且加二氧化碳会增加成本，因此在本发明的另一个有利的实施方案中，干燥气体中二氧化碳的含量少于1体积％、甚至少于0.1体积％。在本发明的一个有利的实施方案中，所述干燥气体主要为通过任意合适的手段干燥以达到所需水分压的空气。

根据本发明，干燥气体在铝合金凝固的大部分过程中与所述合金的液态表面相接触。所述气体与表面的接触优选以在该表面上方形成一个气氛的方式实现，该气氛中的水含量与所述干燥气体的水含量大致相等，差值一般小于10％或20％，即避免来自周围空气的水蒸气在所述气氛中的显著扩散。

另外，为了在铸造产品的表面品质方面取得有利效果，通常无需使铝合金的整个液态表面都可与所述干燥气体相接触。有利地，与干燥气体相接触的铝合金的液态表面优选占所述铝合金的整个液态表面的至少10％，优选至少25％，更优选至少50％。

铝合金的液态表面在凝固的大部分过程中都与干燥气体保持接触。因此，虽然无需在液态金属一引入铸造设备中就使液态表面与干燥气体接触，但优选稳定状态一形成就这样做。例如，在直接冷却半连续立式铸造的情况下，优选至少在假底开始下降时，或至少在铸造随后操作中不会被切割的区域开始时就这样做。铸造过程中可以改变干燥气体流的流量，特别是当出现表面缺陷时。所以，在某些情况下，增加干燥气体流的流量可以使铸造产品中的褶皱消失。液态表面与干燥气体之间的接触可任选地在铸造结束前撤除，特别是当到达在随后的操作中将被切割的区域时。一般来说，铝合金的液态表面在凝固至少50％或者甚至至少90％的过程中与干燥气体保持接触。

Claims (4)

1.一种铸造含有0.1％的镁和/或0.1％的锂的铝合金的方法，其中使所述合金的液态表面在凝固的大部分过程中，和一种干燥气体相接触，该干燥气体含有至少约2体积％的氧气，且其水分压低于约150Pa。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述干燥气体的水分压小于100Pa，优选小于70Pa。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体与所述表面的接触以在所述表面上方形成一个气氛的方式实现，该气氛的水含量与干燥气体的水含量大致相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其中承受所述干燥气体流的所述铝合金的液态表面占所述铝合金整个液态表面的至少10％，优选至少25％，更优选至少50％。