CN106521257B

CN106521257B - 一种高纯铝硅中间合金及其生产方法

Info

Publication number: CN106521257B
Application number: CN201611139394.4A
Authority: CN
Inventors: 徐正祥; 葛庆琪; 葛红星
Original assignee: Nanjing Yunkai Alloys Co Ltd
Current assignee: Nanjing Yunhai Aluminum Industry Co ltd
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2036-12-12
Also published as: CN106521257A

Abstract

本发明公开了一种高纯铝硅中间合金及其生产方法。高纯铝硅中间合金，由如下组分组成：硅10‑50％，0.08％≤Mg≤0.3％，杂质Fe≤0.3％，杂质Cu≤0.02％，杂质Zn≤0.02％，杂质Mn≤0.03％，其它杂质总和≤0.15％，余量的铝；其中，其它杂质中，单个杂质元素含量均小于0.03％，所述百分比为质量百分比。本发明高纯铝硅中间合金清洁度高、均匀化好，不含任何未熔硅，通过金相检测，内部清洁，不含任何未熔硅，同时含氢量可控制在0.2‑0.3ml/100gAl，可更好的满足后期铸造的使用要求。

Description

一种高纯铝硅中间合金及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种高纯铝硅中间合金及其生产方法，属于合金领域。

背景技术

随着社会的发展，市场对铝合金制品的冶金组织、成份及性能提出了更高的要求，铝加工业需要生产出冶金质量合格、成份均匀和性能优良的铝合金制品。

传统工艺在生产铝硅中间合金的生产方法为待铝熔化后直接加入硅，这些元素在熔化过程中，极易氧化，造成大量的杂质元素带入合金内，很难在合金中去除，造成合金内部夹渣，导致杂质存在被合金带入到后期的生产过程中去，大大削弱了铝硅中间合金的使用效果，不能满足不断发展的高精密，高品质的合金材料铸造过程的需求，同时硅的实际吸收率极低，大大提高了生产成本。且现有的铝硅中间合金的力学性能也有待进一步提高。

发明内容

为了解决现有技术中铝硅中间合金杂质含量高、硅吸收率低、力学性能差等缺陷，本发明提供一种高纯铝硅中间合金及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种高纯铝硅中间合金，由如下组分组成：硅10-50％，0.08％≤Mg≤0.3％，杂质Fe≤0.3％，杂质Cu≤0.02％，杂质Zn≤0.02％，杂质Mn≤0.03％，其它杂质总和≤0.15％，余量的铝；其中，其它杂质中，单个杂质元素含量均小于0.03％，所述百分比为质量百分比。

高纯铝硅中间合金杂质含量底，不含未熔硅，硅的吸收率达到了100％，且力学性能也有了非常显著的提升。

为了保证所得产品的纯度、均匀性及力学性能，上述高纯铝硅中间合金的原料包括：纯度不小于99.7％的铝锭、纯度不小于99.98％的高纯硅、纯度不小于99.9％的镁锭和氟硅酸钠，其中，铝锭、高纯硅、氟硅酸钠和镁锭的质量比为100：(98-102)：(1-3)：(0.1-0.3)，所述百分比为质量百分比。

制备所有工具为熔化炉和搅拌工具。

本申请通过添加特定比例的镁和氟硅酸钠使所得铸件的均匀性和综合力学性能有了非常显著的提升。

为了进一步提高所得产品的纯度、均匀性等性能，上述高纯铝硅中间合金的的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)先在炉底均匀铺一层铝锭，所铺铝锭质量为铝锭总质量的20-30％；然后将高纯硅均匀铺在铝锭上；再然后将余量的铝锭均匀铺在高纯硅上，最后加入氟硅酸钠，开熔化；

2)当铝锭全部熔化后，在温度为760±20℃下，用搅拌工具在炉底搅动，搅动的速度以控制高纯硅不浮出液面为准；

3)待高纯硅全部熔化后，进行打渣；

5)加入镁锭，继续搅拌5±1min后，捞渣；

6)依次进行精炼脱气和捞渣后，浇铸成型，即得高纯铝硅中间合金。

上述步骤6)中精炼脱气后需将合金液表面浮渣扒干净。

上述工艺流程简单可行，杂质元素含量极低，有效避免了金属烧损，从而保证合金内部清洁度，降低氧化杂质，同时改善后期铸件的综合力学性能。

上述制备方法中各步优选在氩气的保护下进行。

为了进一步提高所得产品的纯度、均匀性等性能，步骤3)中打渣为：用氩气将打渣剂吹入合金液中进行打渣，打渣时间：10-20分钟，打渣剂用量为每吨高纯铝硅中间合金2.5-4kg。

为了进一步提高所得产品的纯度、均匀性和力学性能等，步骤6)中，精炼脱气为：将精炼剂用氩气吹入合金液中进行精炼脱气，精炼时间为20-25分钟，氩气压力为0.1-0.3Mpa，精炼剂的用量为每吨高纯铝硅中间合金2-4公斤。

为了更进一步提高产品的纯度和均匀性等性能，同时保证力学性能，打渣剂为氯化钾、氯化钠和硝酸钙质量比为1：(40-45)：(0.2-0.3)的混合物。精炼剂为氯化钾、硝酸镁、氯化钠和硝酸钙质量比为(5-15)：(10-15)：(1-3)：(0.2-0.3)的混合物。

为了进一步提高所得产品的纯度、均匀性和力学性能等，步骤6)中，精炼结束后，将合金液表面浮渣扒干净；然后将合金液在800±10℃的状态下通过流槽导入装有30-40ppi氧化铝陶瓷过滤器的过滤箱体内，对合金液进行在线过滤处理；再然后将经过过滤处理的合金液温度降至740-760℃，再次清除表面浮渣后浇铸成型，即得高纯铝硅中间合金。

本发明通过全新的制造工艺，制造出高清洁度、低杂质的铝硅中间合金，能有效地使铝硅中间合金的合金化更加均匀，并使铝硅中间合金内部基体更加的清洁，大幅度减少氧化物及其他夹杂物。

本申请的百分比为质量百分比。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明高纯铝硅中间合金清洁度高、均匀化好，不含任何未熔硅，通过金相检测，内部清洁，不含任何未熔硅，同时含氢量可控制在0.2-0.3ml/100gAl，可更好的满足后期铸造的使用要求；本发明制备方法可备高清洁铝硅中间合金，工艺简单,有效避免了高纯硅的烧损，提高了合金内部的清洁度和均匀性,减少了合金杂质及氧化物，同时改善后期铸件的综合力学性能。

附图说明

图1为实施例1所得产品高倍检测放大50倍的检测图；

图2为实施例1所得产品高倍检测放大200倍的检测图；

图3为实施例2所得产品高倍检测放大50倍的检测图；

图4为实施例2所得产品高倍检测放大200倍的检测图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

实施案例1：高纯铝硅中间合金(AlSi50)的制造

原料：500kg99.7％铝锭、500kg99.98％高纯硅、10kg氟硅酸钠、1.5kg99.9％纯镁；

具体包括顺序相接的如下步骤：

1)先在炉底均匀铺一层铝锭，所铺铝锭质量为铝锭总质量的25％；然后将高纯硅均匀铺在铝锭上；再然后将余量的铝锭均匀铺在高纯硅上，最后加入氟硅酸钠，开熔化；

2)当铝锭全部熔化后，在温度为760±10℃下，用搅拌工具在炉底搅动，搅动的速度以控制高纯硅不浮出液面为准；

3)待高纯硅全部熔化后，用氩气吹入打渣剂进行打渣，打渣剂用量：3.2kg，打渣时间为：15分钟，打渣剂为氯化钾、氯化钠和硝酸钙质量比为1：42：0.2的混合物；

5)打渣结束后加入镁锭，继续搅拌5min后，进行捞渣处理；

6)捞渣结束后，进行脱气精炼：精炼剂用量：3kg，使用氩气将精炼剂吹入合金液中，氩气压力控制在0.2Mpa，精炼时间为：22分钟，精炼剂为氯化钾、硝酸镁、氯化钠和硝酸钙质量比为10：12：2：0.2的混合物；精炼结束后清理液面浮渣，然后将清理干净的合金液在800℃的状态下经过流槽导入装有氧化铝陶瓷过滤器的过滤箱体中，倒入过程中对流槽进行保温处理，通过过滤箱体内的30ppi的氧化铝陶瓷过滤器进行在线过滤处理；再然后将过滤后的合金液温度降至750℃，再次清除表面浮渣后浇铸成型。得到成分合格，合金中含杂含气低的铝硅50中间合金；通过显微镜高倍检测：内部清洁，不含未熔硅；通过测氢仪检测：含氢量控制在0.2ml/100gAl；抗拉强度为120N/mm²，断裂伸长率大于30％。

实施例2

高纯铝硅中间合金的制造

原料：500kg99.7％铝锭、510kg99.98％高纯硅、15kg氟硅酸钠、1kg99.9％纯镁；

具体包括顺序相接的如下步骤：

3)待高纯硅全部熔化后，用氩气吹入打渣剂进行打渣，打渣剂用量：4kg，打渣时间为：20分钟，打渣剂为氯化钾、氯化钠和硝酸钙质量比为1：45：0.3的混合物；

5)打渣结束后加入镁锭，继续搅拌5min后，进行捞渣处理；

6)捞渣结束后，进行脱气精炼：精炼剂用量：4kg，使用氩气将精炼剂吹入合金液中，氩气压力控制在0.3Mpa，精炼时间为：25分钟，精炼剂为氯化钾、硝酸镁、氯化钠和硝酸钙质量比为15：15：3：0.2的混合物；精炼结束后清理液面浮渣，然后将清理干净的合金液在800℃的状态下经过流槽导入装有氧化铝陶瓷过滤器的过滤箱体中，倒入过程中对流槽进行保温处理，通过过滤箱体内的:40ppi的氧化铝陶瓷过滤器进行在线过滤处理；再然后将过滤后的合金液温度降至750℃，再次清除表面浮渣后浇铸成型。得到成分合格。通过显微镜高倍检测：内部清洁，不含未熔硅；通过测氢仪检测：含氢量控制在0.2ml/100gAl；抗拉强度为118N/mm²，断裂伸长率大于30％。

实施例3

高纯铝硅中间合金的制造

原料：500kg99.7％铝锭、490kg99.98％高纯硅、5kg氟硅酸钠、0.5kg99.9％纯镁；

具体包括顺序相接的如下步骤：

3)待高纯硅全部熔化后，用氩气吹入打渣剂进行打渣，打渣剂用量：2.5kg，打渣时间为：10分钟，打渣剂为氯化钾、氯化钠和硝酸钙质量比为1：40：0.2的混合物；

5)打渣结束后加入镁锭，继续搅拌5min后，进行捞渣处理；

6)捞渣结束后，进行脱气精炼：精炼剂用量：4kg，使用氩气将精炼剂吹入合金液中，氩气压力控制在0.1Mpa，精炼时间为：20分钟，精炼剂为氯化钾、硝酸镁、氯化钠和硝酸钙质量比为5：10：1：0.2的混合物；精炼结束后清理液面浮渣，然后将清理干净的合金液在800℃的状态下经过流槽导入装有氧化铝陶瓷过滤器的过滤箱体中，倒入过程中对流槽进行保温处理，通过过滤箱体内的30ppi的氧化铝陶瓷过滤器进行在线过滤处理；再然后将过滤后的合金液温度降至750℃，再次清除表面浮渣后浇铸成型。得到成分合格。通过显微镜高倍检测：内部清洁，不含未熔硅；通过测氢仪检测：含氢量控制在0.2ml/100gAl；抗拉强度为120N/mm²，断裂伸长率大于30％。

Claims

1.一种高纯铝硅中间合金，其特征在于：由如下组分组成：硅10-50%，0.08%≤Mg≤0.3%，杂质Fe≤0.3%，杂质Cu≤0.02%，杂质Zn≤0.02%，杂质Mn≤0.03%，其它杂质总和≤0.15%，和余量的铝；其中，其它杂质中，单个杂质元素含量均小于0.03%，所述百分比为质量百分比；

高纯铝硅中间合金的原料包括：纯度不小于99.7%的铝锭、纯度不小于99.98%的高纯硅、纯度不小于99.9%的镁锭和氟硅酸钠，其中，铝锭、高纯硅、氟硅酸钠和镁锭的质量比为100：（98-102）：（1-3）：（0.1-0.3），所述百分比为质量百分比；

高纯铝硅中间合金的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)先在炉底均匀铺一层铝锭，所铺铝锭质量为铝锭总质量的20-30%；然后将高纯硅均匀铺在铝锭上；再然后将余量的铝锭均匀铺在高纯硅上，最后加入氟硅酸钠，开始熔化；

3）待高纯硅全部熔化后，进行打渣；

4) 加入镁锭，继续搅拌5±1min后，捞渣；

5)依次进行精炼脱气和捞渣后，浇铸成型，即得高纯铝硅中间合金。

2.如权利要求1所述的高纯铝硅中间合金，其特征在于：步骤1）到步骤5）在氩气的保护下进行。

3.如权利要求1或2所述的高纯铝硅中间合金，其特征在于：步骤3中打渣为：用氩气将打渣剂吹入合金液中进行打渣，打渣时间：10-20分钟，打渣剂用量为每吨高纯铝硅中间合金2.5-4kg。

4.如权利要求3所述的高纯铝硅中间合金，其特征在于：打渣剂为氯化钾、氯化钠和硝酸钙质量比为1：（40-45）：（0.2-0.3）的混合物。

5.如权利要求1或2所述的高纯铝硅中间合金，其特征在于：步骤5)中，精炼脱气为：将精炼剂用氩气吹入合金液中进行精炼脱气，精炼时间为20-25分钟，氩气压力为0.1-0.3Mpa，精炼剂的用量为每吨高纯铝硅中间合金2-4公斤。

6.如权利要求5所述的高纯铝硅中间合金，其特征在于：精炼剂为氯化钾、硝酸镁、氯化钠和硝酸钙质量比为（5-15）：（10-15）：（1-3）：（0.2-0.3）的混合物。

7.如权利要求1或2所述的高纯铝硅中间合金，其特征在于：步骤5)中，精炼结束后，将合金液表面浮渣扒干净；然后将合金液在800±10℃的状态下通过流槽导入装有30-40ppi氧化铝陶瓷过滤器的过滤箱体内，对合金液进行在线过滤处理；再然后将经过过滤处理的合金液温度降至740-760℃，再次清除表面浮渣后浇铸成型，即得高纯铝硅中间合金。