CN107419119B - 一种铝锶中间合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝锶中间合金及其制备方法。一种铝锶中间合金，锶元素的质量含量为72％～92％，铝元素的质量含量为8％～28％。本发明铝锶中间合金，锶含量高达72‑92％，进一步，通过配方和制备方法的选择，有效降低了熔炼温度及锶在高温时的氧化烧损，有效减少了氧化物以及其他化合物的杂质，使其产品在后期的添加过程极大的减少了由此带入的氧化物以及其他化合物杂质对铝合金带来的危害；本申请铝锶中间合金作为变质剂的添加温度明显比其他铝锶合金要低，添加温度为650‑660度，锶的收率高达90％左右；减少了铝液的氧化和吸气可能性，保证了铝液质量，提高铸件的质量。

Description

一种铝锶中间合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝锶中间合金及其制备方法，属于合金中间体领域。
背景技术
随着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。而作为生产中关键的原料—中间合金，起着配料、调整合金元素含量以及微细化合金组织、改善铝合金各种加工工艺性能、改善物理性能的重要作用。60年代开始，AlSr合金就作为普遍使用的细化剂，作为传统的中间合金细化剂，由于实用、易操作等优点，仍有广阔的应用前景。
然而，由于锶的化学性质活泼，易氧化、烧损，目前的AlSr合金存在锶含量低的缺陷，最高为20％wt；且在制备铝锶中间合金变质剂的生产过程中，还存在熔炼温度高(830～900℃)的缺陷。
发明内容
为了解决现有技术中锶含量低、熔炼温度高等缺陷，本发明提供一种铝锶中间合金及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种铝锶中间合金，锶元素的质量含量为72％～92％，铝元素的质量含量为8％～28％。
为了能得到高锶含量、高性能的中间合金，上述铝锶中间合金的原料包括：99.7％纯铝锭、99％金属锶和铝锶10合金，其中，铝锶10合金和金属锶的质量比为1：(6-9)。
99.7％纯铝锭为质量纯度为99.7％的铝锭，99％金属锶为质量纯度为99％的金属锶。纯铝锭的用量以铝元素和锶元素达到所需质量比为准。
本发明的高含锶量铝锶中间合金变质剂，铝锶10中间合金的加入可以降低合金的熔炼温度，将铝锶合金的容量温度降低了50～100℃，生产时熔炼温度可以降低至750～800℃，比目前生产铝锶合金的熔炼温度830～920℃大大降低了，熔炼温度的降低可以减少锶的高温氧化烧损，提高锶的收率，降低了变质剂的生产成本，且大大提高了铝锶合金的变质性能；且申请人经研究发现，铝锶10合金中铝对锶有有包裹保护的作用，从而进一步避免了锶的氧化烧损，从而能得到高锶含量的高性能中间合金。
为了能更好的保证所得产品的综合性能，铝锶10合金和金属锶的质量比为1：8。
上述铝锶中间合金的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
A、将铝锶10合金和金属锶在氩气的保护下熔化，然后在温度为700～820℃的条件下，精炼5～10min；
B、将铝锭加入步骤A所得的物料中熔化，然后在温度为750～800℃的条件下合金化；
C、合金化结束后，在温度为700～800℃的条件下，将氩气压力调整为0.01～0.03MPa，静置5～10min，静置结束后温度为700±10℃，捞去表面浮渣，准备浇铸；
D、浇铸在氩气的保护下进行，浇铸温度为700±10℃，浇铸时，模具温度控制在100～ 250℃，浇铸结束后继续通入氩气，直到室温。
上述步骤A中精炼过程无需其他操作，也即保温静置。步骤B中，合金化的时间为5±1min，合金化是在铝锭完全熔化后开始。步骤C中氩气压力控制是为了不使合金液有波动，压力大了液面会波动，压力小了，空气就会进入；步骤A、B熔化过程中氩气的压力能使液面波动或翻滚，可以增加熔化速度，同时防止合金液接触空气氧化燃烧。
为了进一步保证所得铝锶中间合金的质量，上述制备方法，优选在中频炉中进行。
为了进一步保证所得铝锶中间合金的综合性能，作为本申请的进一步优选，上述铝锶中间合金的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
A、将铝锶10合金和金属锶同时投入中频炉内坩埚中，盖好密封盖板，通入氩气保护，开启中频炉电源，功率调到50～100Kw，熔化铝锶10合金和金属锶，待铝锶10合金和金属锶全部熔化后，对金属液进行保温精炼，保温温度700～820℃，精炼时间5～10min；
B、将铝锭加入步骤A所得的物料中熔化，然后在温度为750～850℃的条件下合金化；
C、合金化结束后，在温度为700～800℃的条件下，将氩气压力调整为0.01～0.03MPa，然后静置5～10min，静置结束后温度在650～800℃之间，捞去表面浮渣，准备浇铸；
D、浇铸在氩气的保护下进行，浇铸温度为700±10℃，浇铸时，模具温度控制在100～250℃，浇铸结束后继续通入氩气，自然冷却直到室温；
E、将步骤D所得铸件取出、并用铝箔管真空包装或放入充满氩气的箱体内。防止氧化。
步骤D浇筑结束后为自然冷却至室温。
上述方法简单可行，杂质元素含量极低，有效避免了金属烧损，金属收率高，从而得到高锶含量的铝锶合金。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明铝锶中间合金，锶含量高达72-92％，进一步，通过配方和制备方法的选择，有效降低了熔炼温度及锶在高温时的氧化烧损，有效减少了氧化物以及其他化合物的杂质，使其产品在后期的添加过程极大的减少了由此带入的氧化物以及其他化合物杂质对铝合金带来的危害；本申请铝锶中间合金作为变质剂的添加温度明显比其他铝锶合金要低(铝锶10的添加温度700-710度,锶的吸收率60-70％)，添加温度650-660度，锶的收率高90％左右(变质效果跟锶的收率成正比)；减少了铝液的氧化和吸气可能性，保证了铝液质量，提高铸件的质量。
附图说明
图1应用实施例1中10min变质后的金相图片；
图2应用实施例2中10min变质后的金相图片；
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
铝锶90合金的制造：
将99％金属锶、10％铝锶合金按重量百分比9：1的比例同时加入中频炉内铁坩埚中，盖好密封盖板，通入氩气保护，开启中频炉电源，功率调到80Kw，熔化铝锶10合金和金属锶；待铝锶10合金和金属锶全部熔化后，对金属液进行保温精炼，保温温度710～ 720℃，精炼时间8min；按Sr(90)：Al(10)的比例加入99.7％铝锭进行熔化，然后合金化，合金化温度760～770℃，合金化时间为5min，合金化结束后，在温度为760～ 770℃下，调整氩气压力0.01MPa，静置8min，静置结束后温度为700±10℃，捞去表面浮渣，准备浇铸；进行浇铸，模具温度控制220～230℃，模具盖好盖板(盖板上有浇筑口)，通入氩气体，浇铸温度控制在700℃，模具浇铸满后要继续通入氩气，自然冷却直到室温；铸件取出后立即用铝箔管真空包装或放入充满氩气的箱体内保护起来，防止氧化。
实施例2
锶含量为75％的铝锶中间合金的制造：
将99％金属锶、10％铝锶合金按重量百分比8：1的比例同时加入中频炉内铁坩埚中，盖好密封盖板，通入氩气保护，开启中频炉电源，功率调到90Kw，熔化铝锶10合金和金属锶；待铝锶10合金和金属锶全部熔化后，对金属液进行保温精炼，保温温度750～ 760℃，精炼时间6min；按Sr(75)：Al(25)的比例加入99.7％铝锭进行熔化，然后合金化，合金化温度为770～780℃，合金化时间为5min；合金化结束后，温度在770～ 780℃时，调整氩气压力0.03MPa，静置6min，静置最后温度在695～705℃之间，捞去表面浮渣，准备浇铸；进行浇铸，模具温度控制180～190℃，模具盖好盖板(盖板上有浇筑口)，通入氩气体，浇铸温度控制在700℃，模具浇铸满后要继续通入氩气，自然冷却直到室温；铸件取出后立即用铝箔管真空包装或放入充满氩气的箱体内保护起来，防止氧化。
应用实施例1：
工具：试验用中频炉，材料：AlSr90变质剂(实施例1所得)、AlSi7合金；
向中频炉投入100kgAlSi7合金，熔化结束后，捞去表面浮渣，Sr按0.03％比例投入。 100kgAlSi7合金液投入37gAlSr90变质剂。添加温度655度，变质10min后，捞去表面浮渣，浇铸样品。取样用ICP分析，Sr：0.0341％。变质60min，浇铸样品，用ICP分析， Sr：0.0346％。
按计算：100kgAlSi7，Sr按0.03％的比例投入，收率90％。100000g(100kgAlSi7Kg折算成g)÷0.03％÷90％(铝锶90合金含锶量)÷90％(收率)＝37.04(投入的铝锶90 重量的计算值，实际投入37g)。按理论计算样品分析Sr含量： 37/100000*100*90％＝0.0333％。实际分析结果为：0.0341％，结果大于0.0333％。样品变质后的金相图片显示(见图1)：共晶Si颗粒小且均匀分布，变质效果符合标准要求。
应用实施例1：
工具：试验用中频炉，材料：AlSr75变质剂(实施例2所得)、AlSi7合金；
向中频炉投入100kgAlSi7合金，熔化结束后，捞去表面浮渣，Sr按0.03％比例投入。 100kgAlSi7合金液投入45gAlSr90变质剂。添加温度655度，变质10min后，捞去表面浮渣，浇铸样品。取样用ICP分析，Sr：0.0346％。变质60min后，浇铸样品，取样用ICP 分析，Sr：0.0351％。
按计算：100kgAlSi7，Sr按0.03％的比例投入，收率90％。100000g(100kgAlSi7Kg折算成g)÷0.03％÷75％(铝锶90合金含锶量)÷90％(收率)＝44.44(投入的铝锶75 重量的计算值，实际投入45g)。按理论计算样品分析Sr含量： 45/100000*100*75％＝0.0338％，实际分析结果为：0.0346％，结果大于0.0338％。样品变质后的金相图片显示(见图2)：共晶Si颗粒小且均匀分布，变质效果符合标准要求。

Claims (6)

1.一种铝锶中间合金的制备方法，其特征在于：铝锶中间合金中，锶元素的质量含量为72％～92％，铝元素的质量含量为8％～28％；
铝锶中间合金的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
A、将铝锶10合金和金属锶在氩气的保护下熔化，然后在温度为700～820℃的条件下，精炼5～10min；
B、将铝锭加入步骤A所得的物料中熔化，然后在温度为750～800℃的条件下合金化；
C、合金化结束后，在温度为700～800℃的条件下，将氩气压力调整为0.01～0.03MPa，然后静置5～10min，静置结束后温度为700±10℃，捞去表面浮渣，准备浇铸；
D、浇铸在氩气的保护下进行，浇铸温度为700±10℃，浇铸时，模具温度控制在100～250℃，浇铸结束后继续通入氩气，自然冷却直到室温。
2.如权利要求1所述的铝锶中间合金的制备方法，其特征在于：原料包括：99.7％纯铝锭、99％金属锶和铝锶10合金，其中，铝锶10合金和金属锶的质量比为1：(6-9)。
3.如权利要求2所述的铝锶中间合金的制备方法，其特征在于：铝锶10合金和金属锶的质量比为1：8。
4.如权利要求1-3任意一项所述的铝锶中间合金的制备方法，其特征在于：在中频炉中进行。
5.如权利要求4所述的铝锶中间合金的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：
A、将铝锶10合金和金属锶同时投入中频炉内坩埚中，盖好密封盖板，通入氩气保护，开启中频炉电源，功率调到50～100Kw，熔化铝锶10合金和金属锶，待铝锶10合金和金属锶全部熔化后，对金属液进行保温精炼，保温温度700～820℃，精炼时间5～10min；
B、将铝锭加入步骤A所得的物料中熔化，然后在温度为750～800℃的条件下合金化；
C、合金化结束后，在温度为700～800℃的条件下，将氩气压力调整为0.01～0.03MPa，然后静置5～10min，静置结束后温度在700±10℃，捞去表面浮渣，准备浇铸；
D、浇铸在氩气的保护下进行，浇铸温度为700±10℃，浇铸时，模具温度控制在100～250℃，浇铸结束后继续通入氩气，自然冷却直到室温；
E、将步骤D所得铸件取出、并用铝箔管真空包装或放入充满氩气的箱体内。
6.如权利要求5所述的铝锶中间合金的制备方法，其特征在于：步骤B中合金化时间为5±1min。
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