CN106756179A - 一种钛添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金添加剂技术领域，具体涉及一种钛添加剂及其制备方法。其包括以下重量份的组分：金属钛粉85‑92份，铝粉4‑6份，氯化钾或氯化镁2‑8.8份，硬脂酸0.1‑1.9份，偶联剂0.1‑1.9份。通过本发明制备方法制备得到的添加剂，各组分相互协调配合，各组分缺一不可，通过特有的制备方法，使其具有熔融温度低，熔解时间短，钛回收率高且晶粒细化性能良好；所用金属钛粉不需要经过氢化脱氢处理，简化了工艺流程，大大降低了生产成本。

Description

一种钛添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于铝合金添加剂技术领域，具体涉及一种钛添加剂及其制备方法。
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。铝合金具有比强度与比刚度高、抗冲击性能好、加工性能好、耐腐蚀、耐磨损、高导电、高导热及高的回收再生率等一系列优良的性能，在航空航天、武器装备及汽车工业等领域得到了广泛的应用。
合金添加元素在熔融铝中的溶解是合金化的重要过程。元素的溶解与其性质有密切关系，受添加元素固态结构结合力的破坏和原子在铝液中的扩散速度控制。铝合金常用的合金元素有：硅、铁、铜、镁、镍、锌、钒等。一些低熔点或溶解度大的合金元素如镁、铜等可以直接加入铝熔体中，而大部分熔点高的合金元素如铁、镍、锰等，由于与铝的熔点差距太大，且影响因素非常复杂，无法直接进行添加，需要通过中间合金的方式进行加入，目前，国内铝合金用金属添加剂由金属粉末和助熔剂混均匀后压制成型，其中助熔剂为氟化钾、氯化钾、氟铝酸钠及其他卤化物盐类中的一种或几种，成本较高，因此这类金属的添加方法多年来一直是科技工作者探讨的课题。
而钛还是铝合金中常用的晶粒细化剂，起细化铸造组织的作用。晶粒细化可以对铝合金铸件带来一系列的好处，比如：改善机械性能、改善凝固时的补缩能力、提高铸件的致密度、减少铸造疏松和裂纹、改善内部冶金质量等。因此，合适的钛添加剂一直都是研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种熔融温度低，熔解时间短且具有良好的晶粒细化功能的钛添加剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种钛添加剂，包括以下重量份的组分：金属钛粉85-92份，铝粉4-6份，氯化钾或氯化镁2-8.8份，硬脂酸0.1-1.9份，偶联剂0.1-1.9份。
优选地，包括以下重量份的组分：金属钛粉90份，铝粉5份，氯化钾或氯化镁6份，硬脂酸1份，偶联剂1份。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，其型号可以为KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171。
进一步地，所述钛添加剂还包括蛭石1-3份，萤石1-3份。
一种上述钛添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉研磨混合均匀（如果组分中含有萤石和蛭石，还包括将萤石和蛭石粉碎混合均匀）；（2）将氯化钾或氯化镁、偶联剂、硬脂酸混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
优选地，步骤（1）将组分混合均匀后，还要在600-650℃下烧结，得到具有微孔的混合物。
本发明具有的优点和积极效果是：
（1）本发明所提供的钛添加剂，各组分相互协调配合，各组分缺一不可，通过特有的制备方法，使其具有熔融温度低，熔解时间短，钛回收率高且晶粒细化性能良好；所用金属钛粉不需要经过氢化脱氢处理，简化了工艺流程，大大降低了生产成本；
（2）本发明中所用硬脂酸同时能够起到粘结、防水的作用，能够保证添加剂产品在运输储藏过程中不易松散和受潮，防止外界水分对添加剂的污染；将本发明所提供的添加剂投入到熔融的铝液中，硬脂酸受热分解挥发，使添加剂块中形成均匀排列的气孔，铝液从气孔中进入浸润金属钛，加速钛添加剂的熔化；本发明中所用蛭石，当添加剂加入到铝液中后产生轻微爆破，使添加剂迅速弥散分布到熔体中，避免局部过热过冷的现象，同时起到聚渣上浮到熔体表面的作用；所用萤石中含有一定量的Y和Ce等稀土元素，可降低钛添加剂-铝液表面张力，有助于钛添加剂与气体、杂质的充分接触而提高捕捉气体、夹杂的效果；最后的烧结步骤，能够使添加剂具有更多微孔，降低使用时的熔解温度；
（3）使用本发明钛添加剂得到的铝合金铸件，其机械性能、凝固时的补缩能力、内部冶金质量均得到大大改善，铸件致密度提高，减少了铸造疏松和裂纹。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述和说明：
实施例1
一种钛添加剂，包括以下重量份的组分：金属钛粉85份，铝粉6份，氯化钾2份，硬脂酸1.9份，偶联剂KH792 0.1份。其制备方法包括以下步骤：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉研磨混合均匀；（2）将氯化钾、偶联剂、硬脂酸混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
实施例2
一种钛添加剂，包括以下重量份的组分：金属钛粉92份，铝粉4份，氯化镁8.8份，硬脂酸0.1份，偶联剂KH550 1.9份。其制备方法包括以下步骤：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉研磨混合均匀；（2）将氯化镁、偶联剂、硬脂酸混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
实施例3
一种钛添加剂，包括以下重量份的组分：金属钛粉90份，铝粉5份，氯化钾6份，硬脂酸1份，偶联剂DL602 1份。其制备方法包括以下步骤：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉研磨混合均匀；（2）将氯化钾、偶联剂、硬脂酸混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
实施例4
一种钛添加剂，包括以下重量份的组分：金属钛粉90份，铝粉5份，氯化钾6份，硬脂酸1份，偶联剂DL602 1份，蛭石2份，萤石2份。其制备方法包括以下步骤：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉、蛭石、萤石研磨混合均匀；（2）将氯化钾、偶联剂、硬脂酸混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
实施例5
一种钛添加剂，包括以下重量份的组分：金属钛粉90份，铝粉5份，氯化钾6份，硬脂酸1份，偶联剂DL602 1份，蛭石2份，萤石2份。其制备方法包括以下步骤：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉、蛭石、萤石研磨混合均匀，然后在620℃下烧结，得到具有微孔的混合物；（2）将氯化钾、偶联剂、硬脂酸混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
对比例1
一种钛添加剂，包括以下重量份的组分：金属钛粉90份，铝粉5份，氯化钾6份，偶联剂DL602 1份。其制备方法同实施例3。
对比例2
一种钛添加剂，包括以下重量份的组分：金属钛粉90份，铝粉5份，氯化钾6份，偶联剂DL602 1份。其制备方法为：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉研磨混合均匀，然后在620℃下烧结，得到具有微孔的混合物；（2）将氯化钾、偶联剂混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
将实施例1-5，对比例1-2所得钛添加剂，进行熔解测试，测得其熔融温度、熔解时间及钛回收率等数据，其中钛回收率的方法为：将其放入用于试验的石墨坩埚的铝液熔解炉中，9分钟后对各个铝液熔解炉中的溶液进行取样，待其冷却成固体后，用酸将其溶解，然后用ICP检测仪测量溶液中钛含量，从而得到钛的回收率，其中钛的回收率是指钛添加剂熔解在铝熔体内的质量与添加剂内钛粉总质量的比。
将实施例1-5，对比例1-2所得钛添加剂，其尺寸为：直径50mm、高度7mm的薄片按常规方法添加到铝液中，然后进行浇注得铸件，然后将铸件锯开，经预磨、抛光处理之后，用高浓度Keller试剂对试样进行腐蚀，在光学显微镜下观察其金相组织，用截线法测量晶粒尺寸，对比其细化效果。
表1 钛添加剂的性能指标检测结果

Claims (7)

1.一种钛添加剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：金属钛粉85-92份，铝粉4-6份，氯化钾或氯化镁2-8.8份，硬脂酸0.1-1.9份，偶联剂0.1-1.9份。
2.根据权利要求1所述的钛添加剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：金属钛粉90份，铝粉5份，氯化钾或氯化镁6份，硬脂酸1份，偶联剂1份。
3.根据权利要求1所述的钛添加剂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的钛添加剂，其特征在于，还包括如下重量份的组分：蛭石1-3份，萤石1-3份。
5.一种权利要求1-3任一项所述钛添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉，研磨混合均匀；（2）将氯化钾或氯化镁、偶联剂、硬脂酸混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
6.一种权利要求4所述钛添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）首先按比例称取各组分备用，然后将金属钛粉、铝粉、蛭石、萤石研磨混合均匀；（2）将氯化钾或氯化镁、偶联剂、硬脂酸混合均匀后再与步骤（1）的混合物混合后，压制成型，干燥即可。
7.根据权利要求5-6任一项所述钛添加剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）将组分混合均匀后，还要在600-650℃下烧结，得到具有微孔的混合物。
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