CN106636698A - 一种铝合金金属添加剂及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝合金添加剂技术领域，公开了一种铝合金金属添加剂及其生产工艺，铝合金金属添加剂，由EBS润滑剂、单质金属粉末和助熔剂混合后压制成型，单质金属粉末的粒度为20‑120目；各成分的质量分数为：EBS润滑剂0.5‑20%，单质金属粉末75‑80%，余量为助熔剂。本发明提供的铝合金金属添加剂及其生产工艺，解决了现有金属添加剂较为松散、加入至铝液中时会产生大量油烟，且成型时容易磨损模具的技术问题。

Description

一种铝合金金属添加剂及其生产工艺

技术领域

本发明属于铝合金添加剂技术领域，具体涉及一种铝合金金属添加剂及其生产工艺。

背景技术

随着铝加工及铝合金工业不断发展,铝合金的研制被列为重点发展的技术,合金化是铝合金生产工艺流程中重要的一环，而合金添加元素在熔融铝中的熔解是合金化的重要过程。

合金添加元素通常有铜、硅、镁、锌、锰、铁、铬等。合金化过程中，铝合金熔铸的温度通常为710-750℃，对于一些低熔点的合金元素如硅、镁、铜等可以直接加入至铝液中进行熔解。但是对于一些高熔点的合金元素如钛、铁、锰等，由于与铝的熔点差距较大，若将其以单质的形式直接加入至铝液中中，则溶解炉的温度必须升到1000以上，这样会导致铝液的汽化，而且铝液容易与周围的空气发生化学反应，形成难以去除的杂质，造成最后形成的铝合金性能低、质量差，不符合要求。而且溶解炉温度的上升会耗费更多的能量，导致铝合金生产的成本高。

为了解决上述问题，目前企业在进行铝合金的合金化时，通常会向合金元素中混合一些其他助剂，并将其制成固定形状，形成金属添加剂，再将该金属添加剂加入至铝液中，实现合金元素的添加。

现有铝合金金属添加剂通常包括待添加的合金元素和助熔剂，金属添加剂制备时将两者混合，再放入至模具中压制成型，为了便于脱模，在实际操作的过程中，还会于成型模具的内部涂抹上一层润滑油。然而，此种方式存在以下不足：1、金属添加剂成型后，润滑油会粘附于其表面，将金属添加剂加入至铝液中时，润滑油遇高温会产生大量的油烟，影响环境；2、润滑油会导致生产现场产生油污，导致生产环境恶劣；3、润滑油在合金化的过程中不易去除，会残留一部分于铝合金内部，影响铝合金的性能。

另外，现有金属添加剂成型时，助熔剂和合金元素完全是依靠分子间的作用力而结合在一起，此种形式成型的金属添加剂在受外力时容易碎裂，因此，在实际的操作过程中，通常都会于成型的添加剂外套一个塑料袋，再连同塑料袋一起加入至铝液中，塑料袋在高温下亦会产生大量的有害气体，污染环境，影响操作人员的身体健康，且会额外增加成本。

此外，金属粉末和助熔剂的硬度较大，而成型模具通常都是质硬的金属材料制成，在成型过程中，没有保护措施，润滑油也只是涂覆于整个添加剂的表面，金属粉末会与成型模具直接摩擦，导致成型模具磨损，内部尺寸增大，由此压块与成型模具之间的间隙就增大了，若继续用其来生产，形成的产品就会密度不实，较为松散，因此，只能选择更换模具，增加添加剂生产的成本。

发明内容

本发明意在提供一种铝合金金属添加剂及其生产工艺，以解决现有金属添加剂较为松散、加入至铝液中时会产生大量油烟，且成型时容易磨损模具的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供如下基础方案一：一种铝合金金属添加剂，由EBS润滑剂、单质金属粉末和助熔剂混合后压制成型，单质金属粉末的粒度为20-120目；各成分的质量分数为：EBS润滑剂0.5-20％，单质金属粉末75-80％，余量为助熔剂。

基础方案一的铝合金金属添加剂中，单质金属粉末的粒度为20-120目，该粒度过大会导致金属粉末的熔解时间长，熔解效率低；而粒度过小则会导致金属粉末容易烧损。

金属添加剂的成分包括EBS润滑剂、单质金属粉末和助熔剂，其中单质金属粉末是金属添加剂的主体，是铝合金生产过程中需要的合金元素；助熔剂起到助熔的作用，降低合金元素熔解于铝液中所需的溶解炉温度。

润滑剂可以起到润滑的作用，减少相互接触、且发生相对运动的两个物体之间的摩擦力，但润滑剂通常是颗粒状，其无法像润滑油一样在成型之前涂抹至模具内侧，因此，无法对金属添加剂成型的脱模起到润滑的作用。EBS润滑剂即乙撑双硬脂酸酰胺，是一种无毒、耐酸碱的白色固体，通常做为食品、药品的包装材料，EBS润滑剂的分子结构中，两端为非极性长链烷基，中间是极性双酰胺基，这种对称中位极性结构，赋予了EBS润滑剂优良的润湿和渗透能力，将其和金属粉末以及助熔剂一起混合后再压制时，EBS润滑剂在刚受到压力时便会快速地渗透至整个材料的最表面，此时由于有粉末和模具侧壁的双面挤压，EBS润滑剂不会向下流动，而会分布于模具的内侧，当金属添加剂成型后脱模时，可起到润滑的作用。而且EBS润滑剂是颗粒状，其具有一定的体积，可以将质硬的金属粉末和助熔剂与模具侧壁隔开，避免金属粉末和助熔剂对模具产生磨损，对模具起到一个保护的作用。

另外，由于金属粉末和助熔剂对模具的磨损减小，在同等的压力和模具行程下，金属添加剂压块与模具之间的间隙减小，生产出来的产品紧实度更好、不易松散；而且EBS润滑剂本身有一定粘接作用，便于金属添加剂的成型，进一步使得金属添加剂的紧实度好、不易松散。因此，本发明的金属添加剂用于铝合金生产的过程中，不用在添加剂外套塑料袋，也就避免了因套用塑料袋而导致的大量有害气体的产生，也就避免了该有害气体对环境和操作人员身体健康的不利影响，也可避免由此带来的成本的增加。

实验证明，本发明的金属添加剂加入至铝液中时，不会产生大量的油烟，也不会在现场产生油污，影响生产环境，符合清洁生产的标准。另外，金属添加剂加入至铝液中后，其中的EBS润滑剂遇高温会快速挥发，不会引入杂质，也不会对铝合金的性能产生影响。

以下是基于基础方案一的优选方案：

优选方案一：所述助熔剂为氟铝酸钾，氟铝酸钾助熔效果好，相较于其他助熔剂，使用氟铝酸钾后，铝合金的熔解效率更快。

优选方案二：基于优选方案一，所述氟铝酸钾为生产铝钛硼合金的副产物。此副产品能更好的降低金属粉末的熔点，将铝钛硼产品的副产品再生利用，保护环境，节约成本，增加经济效益；另外，相对于一些钠盐助熔剂而言，氟铝酸钾可避免钠离子的加入，而且可避免加入一些钠盐助熔剂。

优选方案三：基于优选方案二，所述EBS润滑剂的3％。

优选方案四：基于优选方案二，所述EBS润滑剂的2.5％。

优选方案五：基于优选方案一至四中的任意一项，所述单质金属粉末为钛粉。

优选方案六：基于优选方案一至四中的任意一项，所述单质金属粉末为铁粉。

优选方案七：基于优选方案一至四中的任意一项，所述单质金属粉末为锰粉。

本发明提供如下基础方案二：一种铝合金金属添加剂的生产工艺，工艺步骤包括配料、混料、成型、包装，其中，

配料步骤为：按照EBS润滑剂质量分数为0.5-20％、单质金属粉末的质量分数为75-80％、余量为助熔剂的比例称取原料成分，其中单质金属粉末的粒度为20-120目。

混料步骤为：按照EBS润滑剂、单质金属粉末和助熔剂的顺序将三种原材料分多次间隔加入至混料机内进行混合。

按照EBS润滑剂、单质金属粉末和助熔剂的顺序间隔加入是指先加入一层EBS润滑剂，再加入一层单质金属粉末，最后加一层助熔剂；多次间隔加入是指按照上述的加入方式重复多次，即加入的顺序为EBS润滑剂、单质金属粉末、助熔剂、EBS润滑剂、单质金属粉末、助熔剂，以此类推。按照上述方式进行混合，各成分之间混合更均匀，保证EBS润滑剂能均匀地渗透至金属添加剂压块的表面，对添加剂的脱模起到润滑的作用，对模具起到有效的保护作用。

按照上述工艺步骤生产出的金属添加剂，紧实度好，加入铝液中时不会产生大量油烟，且成型时不易对模具产生磨损。

基于基础方案二的优选方案：所述混料机为V型密封混料机，混合时间为60min，包括正转30min和反转30min。采用此方式各成分之间混合均匀。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

一种铝合金金属添加剂，实施例一至实施例九的各成分及其质量(kg)，以及成型压力(Mpa)如表1所示：

表1

以实施例三为例对铝合金金属添加剂的制备方法进行具体说明，依次包括以下步骤：

1)、配料：选取适合的原料成分，其中EBS润滑剂的纯度为98％，氟铝酸钾的纯度为99％，钛粉的纯度为99％，钛粉的粉末粒度为60目；称取70kg EBS润滑剂、180kg氟铝酸钾、750kg钛粉。

2)、混料：按照EBS润滑剂、单质金属粉末和助熔剂的顺序将三种原材料分三次间隔加入至V型密封混料机内进行混合，同一种粉末每次加入的质量相等；混料机的转速为25r/min，混合的时间总共60min，其中正转30min，反转30min。

3)、成型：将步骤2)中的混合料加入至自动液压机内压制成型，得到方形的钛添加剂压块，成型压力为25Mpa。

4)、将步骤3)的钛添加剂压块包装入库。

其余实施例与实施例三的不同之处在于表1中的成分、成分质量以及成型压力，其余的与实施例三相同。

实验：

对比例：制备现有技术中的添加剂，除了个别参数外，制备方法中包括单个压块质量、成型压力、压力行程等与实施例三相同，各对比例制备方法与实施例三制备方法的不同之处在于：

对比例一：成分分别为氟铝酸钾180kg、钛粉750kg，成型时使用润滑油。

对比例二：成分分别为氟铝酸钾250kg、钛粉750kg，成型时使用润滑油。

对比例三：成分分别为氟铝酸钾180kg、钛粉820kg，成型时使用润滑油。

对比例四：成分分别为氟铝酸钾210kg、钛粉790kg，成型时使用润滑油。

1)、取实施例一至九、对比例一至四中的钛添加剂，分别用于铝合金的生产。实施例一至实施例九在添加剂投入至铝液的过程中均没有油烟的产生，生产现场也没有油污；对比例一至四在添加剂投入至铝液的过程中均有大量的油烟产生，生产现场产生较多的油污，环境恶劣。

2)、取实施例一至九、对比例一至四中的钛添加剂各各15块，都均分成三组，每组5块，放置于振动频率相等的振动筛上，观察其碎裂情况，具体如下：

A、10分钟后，实施例一至实施例九的钛添加剂均未出现碎裂情况，对比例一至四中的钛添加剂有19个出现裂缝；

B、15分钟后，实施例一至实施例九的钛添加剂均未出现碎裂情况，对比例一至四中的钛添加剂有31个出现裂缝，其中有6个已经碎裂；

C、20分钟后，实施例一至实施例九的钛添加剂有2个出现碎裂情况，对比例一至四中的钛添加剂有50个出现裂缝，其中有18个已经碎裂；

D、25分钟后，实施例一至实施例九的钛添加剂有8个出现碎裂情况，对比例一至四中的钛添加剂全部出现裂缝，其中有29个已经碎裂。

另外，在制备各种添加剂时，观察成型模具的情况，在同等次数的压制成型下，相较于实施例一至九，对比例一至四使用的模具磨损情况明显要严重。

由上述可得，相对于现有技术中的铝合金金属添加剂，本发明的铝合金金属添加剂较为紧实，加入至铝液中时不会产生大量油烟且生产现场不会出现大量油污的现象，添加剂成型过程中对模具的磨损不明显。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种铝合金金属添加剂，其特征在于，由EBS润滑剂、单质金属粉末和助熔剂混合后压制成型，单质金属粉末的粒度为20-120目；各成分的质量分数为：EBS润滑剂0.5-20%，单质金属粉末75-80%，余量为助熔剂。

2.根据权利要求1所述的铝合金金属添加剂，其特征在于，所述助熔剂为氟铝酸钾。

3.根据权利要求2所述的铝合金金属添加剂，其特征在于，所述氟铝酸钾为生产铝钛硼合金的副产物。

4.根据权利要求3所述的铝合金金属添加剂，其特征在于，所述EBS润滑剂的质量分数为3%。

5.根据权利要求3所述的铝合金金属添加剂，其特征在于，所述EBS润滑剂的质量分数为2.5%。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的铝合金金属添加剂，其特征在于，所述单质金属粉末为钛粉。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的铝合金金属添加剂，其特征在于，所述单质金属粉末为铁粉。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的铝合金金属添加剂，其特征在于，所述单质金属粉末为锰粉。

9.如权利要求1-5中任意一项所述的铝合金金属添加剂的生产工艺，其特征在于，工艺步骤包括配料、混料、成型、包装，其中，

配料步骤为：按照EBS润滑剂质量分数为0.5-20%、单质金属粉末的质量分数为75-80%、余量为助熔剂的比例称取原料成分，其中单质金属粉末的粒度为20-120目；

混料步骤为：按照EBS润滑剂、单质金属粉末和助熔剂的顺序将三种原材料分多次间隔加入至混料机内进行混合。

10.如权利要求9所述的铝合金金属添加剂的生产工艺，其特征在于，所述混料机为V型密封混料机，混合时间为60min，包括正转30min和反转30min。