CN106011556A - 一种用于铸造锅具的铝合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于铸造锅具的铝合金及其制备方法，由铝合金基体和添加剂冶炼而成，添加剂由铁粉、氧化镁粉、氟化稀土、纳米锌粉、高锰酸钾、金红石粉、氟硅酸钠、改性二氧化硅、膨润土和碳酸钠组成，所述改性二氧化硅是由正硅酸乙酯的去离子水溶液中加入醋酸水解得到。本发明通过在铝合金基体中加入含有铁、氧化镁、纳米锌粉等物质，在高温下，高锰酸钾分解产生氧气和二氧化锰，生成的二氧化锰不仅能够填充到铝合金基体中，增强基体的耐磨性，而且使其中的铁粉氧化，从而使氧化铁、氧化镁、氧化铝在高温下结合生成类似铁铝尖晶石和镁铝尖晶石的增强相，且增强相弥散分布于整个体系中，从而增强了最终铝合金的熔点、强度和耐磨性。

Description

一种用于铸造锅具的铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及到金属材料领域的铝合金，具体的说是一种用于铸造锅具的铝合金及其制备方法。

背景技术

铝锅具有轻便、耐用、加热快、导热均匀、不生锈等优点，铸造铝锅的材料为铝和铝合金。由于纯铝硬度低、熔点低等特性，使得使用纯铝制造的锅在使用过程中容易被磕碰导致变形，因此，现有技术中多采用铝合金来制造锅具。

铝合金中通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，具有密度低、但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性等特性。但是现有的铝合金在用于铸造锅具时，虽然其强度和硬度相比较于纯铝得到了很大的提高，但是其熔点仍然相对比较低。

发明内容

为解决现有技术中铝合金的熔点一般比较低的问题，本发明提供了一种用于铸造锅具的铝合金及其制备方法，该铝合金具有熔点高、硬度大、耐磨性好等优点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于铸造锅具的铝合金，由铝合金基体和添加剂冶炼而成，所述铝合金基体中，按照重量百分数，含有20-22%的Si、0.6-0.8%的Fe、6.8-7.2%的Cu、0.6-0.8%的Mn、0.07-0.09%的Cr、0.1-0.2%的Ti、0.04-0.06%的Zn，其余为Al和不可避免的杂质；所述添加剂的加入量为铝合金基体重量的6-8%，按照重量比，所述添加剂由1-2份的铁粉、2-3份的氧化镁粉、0.5-0.7份的氟化稀土、1-2份的纳米锌粉、2-3份的高锰酸钾、1-2份的金红石粉、0.8-1.2份的氟硅酸钠、2-3份的改性二氧化硅、1-2份的膨润土和0.8-1.2份的碳酸钠组成，所述改性二氧化硅是由正硅酸乙酯的去离子水溶液中加入醋酸水解得到。

所述添加剂中还含有0.4-0.6份的二氧化钛。

所述添加剂中还含有0.8-1份的滑石粉。

上述用于铸造锅具的铝合金的制备方法，包括以下步骤：

1）制备改性二氧化硅

取正硅酸乙酯与去离子水按照1:3-5的比例混合，再向其中加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸和正硅酸乙酯重量5%的碳粉混合均匀进行水解反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率200-250kHz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末，最后将固体粉末在有氧条件下充分灼烧除去碳粉即得到改性二氧化硅；

2）按照所述的比例称取组成添加剂的各组分，备用；

3）取铝合金基体加热熔融，然后向其中加入步骤2）中称取的铁粉、氧化镁粉、氟化稀土、纳米锌粉和改性二氧化硅，待加入的物质充分熔融后，再向其中加入步骤2）中称取的高锰酸钾和氟硅酸钠，搅拌均匀后保温静置20-30min，最后再加入添加剂中的其余成分并搅拌均匀，而后继续加热熔融30-40min，自然冷却即制得产品。

本发明中，在将添加剂完全加入后，继续加热到至少1500℃熔融30-40min，以使添加剂中的成分与铝合金基体的成分充分反应。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1）本发明通过采用正硅酸乙酯在特殊条件下水解制得改性后的二氧化硅，从而使其能够更好地与弥散分布于铝合金体系中，提高了整个体系的强度和硬度；

3）本发明通过在铝合金基体中加入含有铁、氧化镁、纳米锌粉等物质，在高温下，高锰酸钾分解产生氧气和二氧化锰，生成的二氧化锰不仅能够填充到铝合金基体中，增强基体的耐磨性，而且使其中的铁粉氧化，从而使氧化铁、氧化镁、氧化铝在高温下结合生成类似铁铝尖晶石和镁铝尖晶石的增强相，且增强相弥散分布于整个体系中，从而增强了最终铝合金的熔点、强度和耐磨性；

4）本发明添加剂中含有的氟化稀土、金红石粉、碳酸钠和氟硅酸钠等物质，氟化稀土中的稀土元素具有夹杂物改性的作用，与碳酸钠和氟硅酸钠配合起到促进组织细化的作用，并能使反应中生成的增强相更均匀的分布于整个体系中。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。本发明以下实施例中所用到的各物料均为本领域或相关领域常规的材料，均能够从市面上采购得到。

实施例1

一种用于铸造锅具的铝合金，由铝合金基体和添加剂冶炼而成，所述铝合金基体中，按照重量百分数，含有20%的Si、0.6%的Fe、6.8%的Cu、0.6%的Mn、0.07%的Cr、0.1%的Ti、0.04%的Zn，其余为Al和不可避免的杂质；所述添加剂的加入量为铝合金基体重量的6%，按照重量比，所述添加剂由1份的铁粉、2份的氧化镁粉、0.5份的氟化稀土、1份的纳米锌粉、2份的高锰酸钾、1份的金红石粉、0.8份的氟硅酸钠、2份的改性二氧化硅、1份的膨润土和0.8份的碳酸钠组成，所述改性二氧化硅是由正硅酸乙酯的去离子水溶液中加入醋酸水解得到。

上述用于铸造锅具的铝合金的制备方法，包括以下步骤：

1）制备改性二氧化硅

取正硅酸乙酯与去离子水按照1:3的比例混合，再向其中加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸和正硅酸乙酯重量5%的碳粉混合均匀进行水解反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率200kHz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末，最后将固体粉末在有氧条件下充分灼烧除去碳粉即得到改性二氧化硅；

2）按照所述的比例称取组成添加剂的各组分，备用；

3）取铝合金基体加热熔融，然后向其中加入步骤2）中称取的铁粉、氧化镁粉、氟化稀土、纳米锌粉和改性二氧化硅，待加入的物质充分熔融后，再向其中加入步骤2）中称取的高锰酸钾和氟硅酸钠，搅拌均匀后保温静置20min，最后再加入添加剂中的其余成分并搅拌均匀，而后继续加热熔融30min，自然冷却即制得产品。

测定本实施例制得的铝合金的熔点为890-920℃。

以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的优化和限定：

如，所述添加剂中还含有0.4份的二氧化钛；

又如，所述添加剂中还含有0.8份的滑石粉；

再如，在将添加剂的所有成分完全加入后，继续加热到至少1700℃熔融30min，以使添加剂中的成分与铝合金基体的成分充分反应。

实施例2

一种用于铸造锅具的铝合金，由铝合金基体和添加剂冶炼而成，所述铝合金基体中，按照重量百分数，含有22%的Si、0.8%的Fe、7.2%的Cu、0.8%的Mn、0.09%的Cr、0.2%的Ti、0.06%的Zn，其余为Al和不可避免的杂质；所述添加剂的加入量为铝合金基体重量的8%，按照重量比，所述添加剂由2份的铁粉、3份的氧化镁粉、0.7份的氟化稀土、2份的纳米锌粉、3份的高锰酸钾、2份的金红石粉、1.2份的氟硅酸钠、3份的改性二氧化硅、2份的膨润土和1.2份的碳酸钠组成，所述改性二氧化硅是由正硅酸乙酯的去离子水溶液中加入醋酸水解得到。

上述用于铸造锅具的铝合金的制备方法，包括以下步骤：

1）制备改性二氧化硅

取正硅酸乙酯与去离子水按照1:5的比例混合，再向其中加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸和正硅酸乙酯重量5%的碳粉混合均匀进行水解反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率250kHz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末，最后将固体粉末在有氧条件下充分灼烧除去碳粉即得到改性二氧化硅；

2）按照所述的比例称取组成添加剂的各组分，备用；

3）取铝合金基体加热熔融，然后向其中加入步骤2）中称取的铁粉、氧化镁粉、氟化稀土、纳米锌粉和改性二氧化硅，待加入的物质充分熔融后，再向其中加入步骤2）中称取的高锰酸钾和氟硅酸钠，搅拌均匀后保温静置30min，最后再加入添加剂中的其余成分并搅拌均匀，而后继续加热熔融40min，自然冷却即制得产品。

测定本实施例制得的铝合金的熔点为850-880℃。

以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的优化和限定：

如，所述添加剂中还含有0.6份的二氧化钛；

又如，所述添加剂中还含有1份的滑石粉；

再如，在将添加剂的所有成分完全加入后，继续加热到1500℃熔融40min，以使添加剂中的成分与铝合金基体的成分充分反应。

实施例3

一种用于铸造锅具的铝合金，由铝合金基体和添加剂冶炼而成，所述铝合金基体中，按照重量百分数，含有21%的Si、0.7%的Fe、7%的Cu、0.7%的Mn、0.08%的Cr、0.15%的Ti、0.05%的Zn，其余为Al和不可避免的杂质；所述添加剂的加入量为铝合金基体重量的7%，按照重量比，所述添加剂由1.5份的铁粉、2.5份的氧化镁粉、0.6份的氟化稀土、1.5份的纳米锌粉、2.5份的高锰酸钾、1.5份的金红石粉、1份的氟硅酸钠、2.5份的改性二氧化硅、1.5份的膨润土和1份的碳酸钠组成，所述改性二氧化硅是由正硅酸乙酯的去离子水溶液中加入醋酸水解得到。

上述用于铸造锅具的铝合金的制备方法，包括以下步骤：

1）制备改性二氧化硅

取正硅酸乙酯与去离子水按照1:4的比例混合，再向其中加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸和正硅酸乙酯重量5%的碳粉混合均匀进行水解反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率225kHz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末，最后将固体粉末在有氧条件下充分灼烧除去碳粉即得到改性二氧化硅；

2）按照所述的比例称取组成添加剂的各组分，备用；

3）取铝合金基体加热熔融，然后向其中加入步骤2）中称取的铁粉、氧化镁粉、氟化稀土、纳米锌粉和改性二氧化硅，待加入的物质充分熔融后，再向其中加入步骤2）中称取的高锰酸钾和氟硅酸钠，搅拌均匀后保温静置25min，最后再加入添加剂中的其余成分并搅拌均匀，而后继续加热熔融35min，自然冷却即制得产品。

测定本实施例制得的铝合金的熔点为910-930℃。

以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的优化和限定：

如，所述添加剂中还含有0.5份的二氧化钛；

又如，所述添加剂中还含有0.9份的滑石粉；

再如，在将添加剂的所有成分完全加入后，继续加热到1600℃熔融35min，以使添加剂中的成分与铝合金基体的成分充分反应。

Claims (4)

1.一种用于铸造锅具的铝合金，由铝合金基体和添加剂冶炼而成，其特征在于：所述铝合金基体中，按照重量百分数，含有20-22%的Si、0.6-0.8%的Fe、6.8-7.2%的Cu、0.6-0.8%的Mn、0.07-0.09%的Cr、0.1-0.2%的Ti、0.04-0.06%的Zn，其余为Al和不可避免的杂质；所述添加剂的加入量为铝合金基体重量的6-8%，按照重量比，所述添加剂由1-2份的铁粉、2-3份的氧化镁粉、0.5-0.7份的氟化稀土、1-2份的纳米锌粉、2-3份的高锰酸钾、1-2份的金红石粉、0.8-1.2份的氟硅酸钠、2-3份的改性二氧化硅、1-2份的膨润土和0.8-1.2份的碳酸钠组成，所述改性二氧化硅是由正硅酸乙酯的去离子水溶液中加入醋酸水解得到。

2.根据权利要求1所述的一种用于铸造锅具的铝合金，其特征在于：所述添加剂中还含有0.4-0.6份的二氧化钛。

3.根据权利要求1所述的一种用于铸造锅具的铝合金，其特征在于：所述添加剂中还含有0.8-1份的滑石粉。

4.根据权利要求1所述的一种用于铸造锅具的铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制备改性二氧化硅

取正硅酸乙酯与去离子水按照1:3-5的比例混合，再向其中加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸和正硅酸乙酯重量5%的碳粉混合均匀进行水解反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率200-250kHz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末，最后将固体粉末在有氧条件下充分灼烧除去碳粉即得到改性二氧化硅；

2）按照权利要求1所述的比例称取组成添加剂的各组分，备用；

3）取铝合金基体加热熔融，然后向其中加入步骤2）中称取的铁粉、氧化镁粉、氟化稀土、纳米锌粉和改性二氧化硅，待加入的物质充分熔融后，再向其中加入步骤2）中称取的高锰酸钾和氟硅酸钠，搅拌均匀后保温静置20-30min，最后再加入添加剂中的其余成分并搅拌均匀，而后继续加热熔融30-40min，自然冷却即制得产品。