CN107142386A - 改善铝合金轮毂内部结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善铝合金轮毂内部结构的方法，包括：步骤一、对铝锭进行一次熔炼形成一次铝液；步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，进行二次熔炼，静置排渣；通过氮气向一次铝液中喷入清渣剂，在进行二次熔炼时，持续向一次铝液中通入氮气；步骤三、先将二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1‑1.5h，再向二次铝液中加入精炼剂进行精炼；通过压力为0.5‑0.7Mpa的氮气向二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.3‑0.4Mpa的氮气；步骤四、利用铝液浇铸制成铝合金轮毂。本发明降低了铝液内的氢含量和夹杂物的含量，进而避免所制备得到的铝合金轮毂形成针孔和渣孔。

Description

改善铝合金轮毂内部结构的方法
技术领域
本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种改善铝合金轮毂内部结构的方法。
背景技术
现有的铝合金轮毂的加工方法包括：铝锭的熔融精炼、铸造成型以及机加工。熔融精炼后的铝液的质量直接决定了铝合金轮毂的质量，铝液的质量主要由铝液中的氢含量和铝液中夹杂物的含量所决定。铝液中的氢含量和铝液中夹杂物的含量决定了铝合金轮毂表面的针孔情况、铝液的流动性和凝固时的收缩性。
但现有的铝液中的氢含量以及夹杂物的含量普遍偏高，直接影响了铝合金轮毂的质量，导致铝合金轮毂的合格率偏低，进而增大了生产成本。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种改善铝合金轮毂内部结构的方法，最终用于制作铝合金轮毂的铝液中氢含量和夹杂物含量较低，从而保证铝合金轮毂无针孔和渣孔，结构均一稳定。
本发明提供的技术方案为：
一种改善铝合金轮毂内部结构的方法，包括：
步骤一、对铝锭进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为800-850℃，一次熔炼时间为20-30min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti 0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.2-0.4:0.2-0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.3-0.5:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为600-650℃，二次熔炼时间为3-5h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.3-0.4Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.1-0.2Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1-1.5h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.3-0.5:1000份，精炼温度为700-730℃，精炼时间为20-40min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.5-0.7Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.3-0.4Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤一中，一次熔炼温度为850℃，一次熔炼时间为30min。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤二中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.4:0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤二中，二次熔炼温度为650℃，二次熔炼时间为5h。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤三中，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤三中，精炼温度为730℃，精炼时间为40min。
本发明所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法通过对工艺参数进行研究和设计，降低了最终铝液内的氢含量和夹杂物的含量，从而提高铝合金的流动性以及凝固收缩性，进而避免所制备得到的铝合金轮毂形成针孔和渣孔，使其结构均一稳定，延长其使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种改善铝合金轮毂内部结构的方法，包括：
步骤一、对铝锭进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为800-850℃，一次熔炼时间为20-30min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti 0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.2-0.4:0.2-0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.3-0.5:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为600-650℃，二次熔炼时间为3-5h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.3-0.4Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.1-0.2Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1-1.5h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.3-0.5:1000份，精炼温度为700-730℃，精炼时间为20-40min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.5-0.7Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.3-0.4Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
本发明先对铝锭进行一次熔炼，且一次熔炼的温度在相对于较高的温度下进行，并持续一段时间，以促使其中的气体排出；之后向一次铝液中加入清渣剂，再进行二次熔炼，二次熔炼时间较长，在二次熔炼过程中，清渣剂充分作用，除去二次铝液中所含的夹杂物。在精炼环节，精确控制精炼温度精确时间以及精炼剂的用量，以促使精炼剂充分作用，除去夹杂物和氢。
通过氮气向一次铝液中喷入清渣剂，同时控制氮气的压力在0.3-0.4Mpa，促使清渣剂均匀混入一次铝液内，促使清渣剂充分发挥作用。并且在二次熔炼的过程中，还持续向一次铝液中通入氮气，且氮气压力比之前有所减小，以促使清渣剂与一次铝液各部位均匀反应，同时避免氧气与一次铝液发生氧化作用。
在进行精炼之前，还先将经排渣的二次铝液的温度降低至550℃，在该温度下静置一段时间，之后再加入精炼剂进行精炼，该过程有助于促进精炼剂的充分反映，同时有助于控制铝液在结晶时晶粒的细化，避免成渣。并且控制通过氮气送入精炼剂，在加完精炼剂后，减小压力，继续通氮气，以促进精炼剂的反应。
本发明提高了最终铝液的流动性和凝固收缩性，避免在制备铝合金轮毂时产生针孔和渣孔。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤一中，一次熔炼温度为850℃，一次熔炼时间为30min。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤二中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.4:0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤二中，二次熔炼温度为650℃，二次熔炼时间为5h。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤三中，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份。
优选的是，所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法中，所述步骤三中，精炼温度为730℃，精炼时间为40min。
实施例一
步骤一、对铝锭1000kg进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为800℃，一次熔炼时间为20min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti 0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.2:0.2，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.3:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为600℃，二次熔炼时间为3h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.3Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.1Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1.5h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.3:1000份，精炼温度为700℃，精炼时间为20min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.5Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.4Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
实施例二
步骤一、对铝锭1000kg进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为850℃，一次熔炼时间为30min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti 0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.4:0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为650℃，二次熔炼时间为5h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.3Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.1Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1.5h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份，精炼温度为730℃，精炼时间为40min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.7Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.4Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
实施例三
步骤一、对铝锭1000kg进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为800℃，一次熔炼时间为30min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti 0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.4:0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为620℃，二次熔炼时间为5h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.4Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.2Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1.5h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份，精炼温度为710℃，精炼时间为40min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.7Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.4Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
实施例四
步骤一、对铝锭1000kg进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为820℃，一次熔炼时间为30min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti 0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.2:0.2，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.3:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为600℃，二次熔炼时间为3h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.4Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.2Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1.5h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.3:1000份，精炼温度为700℃，精炼时间为25min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.7Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.4Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
实施例五
步骤一、对铝锭1000kg进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为820℃，一次熔炼时间为25min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti 0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.4:0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.3:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为650℃，二次熔炼时间为5h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.4Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.2Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份，精炼温度为730℃，精炼时间为40min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.7Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.4Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
实施例六
步骤一、对铝锭1000kg进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为850℃，一次熔炼时间为30min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti 0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.3:0.3，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为650℃，二次熔炼时间为5h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.4Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.2Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.4:1000份，精炼温度为700℃，精炼时间为20min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.5Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.3Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
表1给出实施例一至实施例六中夹杂物和氢含量，同时给出了最终铝液的凝固收缩性和流动性。
表1
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (6)

1.一种改善铝合金轮毂内部结构的方法，其特征在于，包括：
步骤一、对铝锭进行一次熔炼形成一次铝液，一次熔炼温度为800-850℃，一次熔炼时间为20-30min，所述铝锭包括以下按质量份数计的以下成分：Si 8-9份，Mg 0.2-0.4份，Ti0.02-0.04份，Fe 0.03-0.05份，Cu 0.01-0.02份，Zn 0.01-0.02份，其余为Al；
步骤二、向一次铝液中加入清渣剂，所述清渣剂包括氯化钠、氯化钾和碳酸钠，其中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.2-0.4:0.2-0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.3-0.5:1000份，之后进行二次熔炼，二次熔炼温度为600-650℃，二次熔炼时间为3-5h，之后静置排渣；在向一次铝液中加入清渣剂时，通过氮气向所述一次铝液中喷入清渣剂，且所述氮气的喷射压力为0.3-0.4Mpa，并且在进行二次熔炼时，持续向所述一次铝液中通入压力为0.1-0.2Mpa的氮气，同时保证在所述一次铝液的表面吹送氮气；
步骤三、先将经排渣的二次铝液的温度下降至550℃，并维持经排渣的二次铝液在550℃静置1-1.5h，再向经排渣的二次铝液中加入精炼剂进行精炼，所述精炼剂为氟铝酸钠，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.3-0.5:1000份，精炼温度为700-730℃，精炼时间为20-40min；在向经排渣的二次铝液中加入精炼剂时，通过压力为0.5-0.7Mpa的氮气向经排渣的二次铝液中喷入精炼剂，持续向经排渣的二次铝液中通入压力为0.3-0.4Mpa的氮气；
步骤四、利用步骤三制得的铝液浇铸制成铝合金轮毂。
2.如权利要求1所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法，其特征在于，所述步骤一中，一次熔炼温度为850℃，一次熔炼时间为30min。
3.如权利要求1所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法，其特征在于，所述步骤二中，氯化钠、氯化钾和碳酸钠的质量比为1:0.4:0.4，所述清渣剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份。
4.如权利要求1所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法，其特征在于，所述步骤二中，二次熔炼温度为650℃，二次熔炼时间为5h。
5.如权利要求1所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述精炼剂与所述铝锭的质量比为0.5:1000份。
6.如权利要求1所述的改善铝合金轮毂内部结构的方法，其特征在于，所述步骤三中，精炼温度为730℃，精炼时间为40min。
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