CN107058769B - 一种zl105a铝合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种ZL105A铝合金的制备方法，步骤如下：铝锭：Al≥99.90%；2202工业硅；阴极铜：Cu≥99.95%；镁锭：Mg≥99.95%；先将总用量的80～90%的铝锭加入熔炉中，加热升至900～950℃，然后分批次加入2202工业硅，熔化后，温度降至850～900℃，加入阴极铜，熔化后将剩余的铝锭加入，再在680～710℃加入镁锭；将合金液温度控制在720～730℃，加入六氯乙烷，搅拌精炼2～3次；精炼完成后，扒除表面渣，合金成分检测合格后浇铸。本发明采用高温处理可直接采用工业硅和铜板进行熔炼，取代了现有生产铝中间合金产品的环节，简化生产流程，降低了生产成本，提高效率。

Description

一种ZL105A铝合金的制备方法

技术领域

本发明涉及一种ZL105A铝合金的制备方法。

背景技术

ZL105A铝合金是在ZL105铝合金的基础上调整成分而发展的一种优质合金，主要用于军工、航空航天、汽车、模具制造等领域。具有良好的铸造性能、切削加工性，较高的气密性和一定的焊接性，与ZL105相比，主要是降低了杂质(Fe、Mn、Zn)含量，并缩小了合金元素Mg的成分上下限，使其能够达到更高强度，同时可添加Ti、B等细化组织，或采用变质处理来提高力学性能，该合金经热处理强化后具有较高的强度、较低热膨胀系数和一定的高温力学性能，可用于铸造优质铸件，该合金耐腐蚀性一般。

现有ZL105A铝合金的制备工艺有以下两种方案

（1）使用电阻炉或中频感应炉，将计算好的99.70%铝锭（Fe≤0.2%）及铝硅中间合金锭加入炉中，升温熔化炉料，等炉料全部熔化后，除净熔渣，加入熔剂。当温度达到680℃时，加入铝铜中间合金，用钟罩将预热到200-300℃的Al-Mg中间合金压入熔池中心离坩埚15mm的深处，并缓慢回转和转动，时间为3-5min，然后升温到730-750℃，用炉料总重量的0.7%-0.75%的六氯乙烷（或其他精炼剂）分3次用钟罩压入熔池中心离坩埚底150-100mm的深处，对合金液进行精炼，精炼时间为10-15min，并缓慢在炉内绕圈。精炼反应完成后，静置1-2min后，取试样作炉前分析。如炉前分析发现合金成分低于或高于标准时，立即进行成分调整工作。当温度达到750℃时，扒渣出炉，用坩埚或手抬包盛取合金液，将合金浇入铸型。该方案的熔炼工艺较为复杂，配料涉及铝硅中间合金、铝铜中间合金及铝镁中间合金，采用中间合金产品较多，生产费用高，流程长，且无法有效解决ZL105A合金耐蚀性问题。

（2）在保证ZL105合金锭化学成分要求上，在合金中添加少量耐腐蚀性微量元素，将铝锭及中间合金加入炉内进行熔化，待炉料熔化完成后，加入适量铝锰合金，使炉内锰含量≤0.3%，熔化后铝液温度在680-710℃用钟罩将镁锭压入炉内并缓慢移动，时间为3-5min，之后进行铝液精炼处理，取样检测调整合金液成分至要求范围。锰元素可以抑制合金中铁元素带来的不利影响，在铝合金中主要组织组成物为α-MnAl6，增加铝合金的抗腐蚀性。该方案的不足是：锰元素的加入能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，但会使合金的塑性出现降低。

发明内容

本发明的目的是提供了一种ZL105A铝合金的制备方法，简化生产流程，降低生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种ZL105A铝合金的制备方法，按重量计，合金成分如下：Fe≤0.07%，Si 4.5%-5.5%，Mg 0.5%-0.55%，Cu 1.0%-1.5%，其它单个元素≤0.05%、合计≤0.15%，余量为铝；

制备步骤如下：

（1）原材料准备：铝锭：Al≥99.90%，质量满足GB/T1196-2008标准要求；2202工业硅：质量满足GB/T2881-2014标准要求；阴极铜：Cu≥99.95%，质量满足GB/T 467-2010标准要求；镁锭：Mg≥99.95%，质量满足GB/T 3499-2011标准要求；

（2）熔化：先将总用量的80～90%的铝锭加入熔炉中，加热升至900～950℃，然后分批次加入2202工业硅，熔化均匀后，温度降至850～900℃，再加入阴极铜，待铜熔化后，将剩余的铝锭加入，再在680～710℃加入镁锭；

（3）精炼：将温度控制在720～730℃，加入六氯乙烷精炼剂，搅拌精炼2～3次；

（4）浇铸：精炼完成后，扒除表面渣，合金成分检测合格后浇铸。

优选地，六氯乙烷的用量为合金总重量的0.3～0.4%。

本发明的有益效果

1.本发明通过原料变更及工艺调整，采用高温处理可直接采用工业硅和铜板进行熔炼，取代了生产铝中间合金产品的环节，简化生产流程，降低了生产成本，提高效率。

2.该合金中铁元素属于杂质类元素，影响铝合金的耐腐蚀性能，本发明采用高纯铝原料进行合金熔炼，降低了合金中铁含量，从而可改善合金的耐腐蚀性能，同时使合金抗拉强度和伸长率得到提升。

3.产生效益：该工艺通过取代铝中间合金产品熔炼，可降低原料投入成本，工业硅原料成本为11111元/吨，阴极铜原料成本为31880元/吨，ALSi20中间合金成本为13500元/吨，ALCu50中间合金成本为21937元/吨。

按照加入比例，ZL105A合金吨产品使用中间合金成本：13500*0.253 +21973*0.022=3493.9元

ZL105A合金吨产品直接使用工业硅及阴极铜成本：11111*0.052+31880* 0.011=928.5元

则吨产品可降低原料费用3493.9-928.5=2565.4元。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

原材料要求：Al99.90铝锭（Fe≤0.06%），质量满足GB/T1196-2008标准要求；2202工业硅，质量满足GB/T2881-2014标准要求；③阴极铜（Cu≥99.95%），质量满足GBT467-2010标准要求；④镁锭（Mg≥99.95%），质量满足GBT 3499-2011标准要求。

炉内加入226kg 铝锭，升温熔化，分别将称量好的工业硅、铜板、镁锭放置在炉边平台进行预热，炉内铝液温度升至910℃后，分两次加入工业硅13.7kg，搅拌，为工业硅能够充分溶解，熔化过程保证炉内温度≥900℃。熔化完成后温度降至875℃，加入阴极铜2.74kg，待完全熔化加入28kg铝锭（降温锭），使温度下降至710℃，然后使用钟罩压入镁锭1.65kg。化镁后，控温至720℃，使用铝箔将1kg 六氯乙烷精炼剂分3份包裹，分三次采用钟罩压入合金液精炼，同时搅拌除气，精炼完成后将铝液表面渣扒干净，静置约5min取样分析成分，对合金液进行调整，合金成分要求满足如下指标：Fe≤0.07%，Si 4.5%-5.5%，Mg0.5%-0.55%，Cu 1.0%-1.5%，其它单个元素≤0.05%、合计≤0.15%，余量为铝。成分合格后浇取物理性能试样棒，浇铸。

合金的实际化学成分如下：

外观符合：GB/T 8733-2007要求。

合金T5状态下物理性能指标如下：

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种ZL105A铝合金的制备方法，按重量计，合金成分如下：Fe≤0.07%，Si 4.5%-5.5%，Mg 0.5%-0.55%，Cu 1.0%-1.5%，其它单个元素≤0.05%、合计≤0.15%，余量为铝；

制备步骤如下：

（1）原材料准备：铝锭：Al≥99.90%，质量满足GB/T1196-2008标准要求；2202工业硅：质量满足GB/T2881-2014标准要求；阴极铜：Cu≥99.95%，质量满足GB/T 467-2010标准要求；镁锭：Mg≥99.95%，质量满足GB/T 3499-2011标准要求；

（2）熔化：先将总用量的80～90%的铝锭加入熔炉中，加热升至900～950℃，然后分批次加入2202工业硅，熔化均匀后，温度降至850～900℃，再加入阴极铜，待铜熔化后，将剩余的铝锭加入，再在680～710℃加入镁锭；

（3）精炼：将温度控制在720～730℃，加入六氯乙烷，搅拌精炼2～3次；

（4）浇铸：精炼完成后，扒除表面渣，合金成分检测合格后浇铸。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：六氯乙烷的用量为合金总重量的0.3～0.4%。