CN112853137A - 一种基于adc12的高导热铝合金制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金技术领域，具体的说是一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，该方法所采用的金属熔炼炉包括加热单元、搅拌单元和添加单元，所述加热单元包括炉身、炉盖、底座、加热器、出液管和出气孔，所述炉盖安装在所述炉身顶部；本发明通过在金属熔炼炉内部设置搅拌单元，使得驱动电机带动一号轴使得搅拌杆和搅拌管作用与炉内的铝合金熔液，从而加速铝合金熔液的流动性；再通过高压氮气将粉末状的添加物通过环形槽、连接管和一号通道吹入搅拌管中，并随着搅拌管与炉内的铝合金熔液充分混合，从而使得最终得到的铝合金成品的性能得到提高。

Description

一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，具体的说是一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法。
背景技术
铝合金凭借良好的导热性能、成形性能与相对低廉的价格而成为主要导热材料。现有的传热材料大多采用铝合金挤制而成，主要用作大型公用设施、汽车、高铁、飞机等交通用空调器、散热器，以及电子电气、计算机、精密机械等微小型精密散热器。随着各种散热器功能升级，对散热器的热传导能力的要求也越来越高。ADC12铝合金，是铝合金压铸件常用的牌号，被广泛应用于各种铝合金压铸件定制，特别是汽车配件、消费类电子产品、散热器、盖子、支架等，且ADC12铝合金的压铸成型性良好，适用于做薄铸件；而ADC12铝合金热传导率较差约96W/m.K，因此，使用ADC12铝合金无法满足散热需求，需要在ADC12铝合金的基础上研发出一种新型高导热铝合金来满足市场上对高效散热器材料的需求。
但是，在高导热铝合金制备方法中，铝合金熔液的熔炼过程中为了提高高抗热铝合金的使用性能，需要加入铝合金精炼剂和铁元素添加剂等固体添加物；但是因为铝合金熔液的流动性较差，加入的添加剂很难与铝合金溶液充分混合，从而导致了最终得到的高抗热铝合金成品的质量受到影响。
鉴于此，本发明通过在金属熔炼炉内部设置搅拌单元，使得驱动电机带动一号轴使得搅拌杆和搅拌管作用与炉内的铝合金熔液，从而加速铝合金熔液的流动性；再通过高压氮气将粉末状的添加物通过环形槽、连接管和一号通道吹入搅拌管中，并随着搅拌管与炉内的铝合金熔液充分混合，从而使得最终得到的铝合金成品的性能得到提高。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有的高导热铝合金制备方法中，铝合金精炼剂和铁元素添加剂等固体添加物与铝合金熔液难以充分混合，导致了最终得到的高抗热铝合金成品的质量受到影响；本发明提出的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：向金属熔炼炉内投入ADC12铝锭投料总量的70-85％、铝镍中间合金，然后启动金属熔炼炉对炉内的金属原料进行升温熔炼；另外，定时从炉内的金属熔液进行取样并检测炉内金属熔液中各金属所占比例；
S2：当炉内温度升高至830-850℃，启动金属熔炼炉的搅拌单元2，使得炉内的金属熔液得到充分搅拌；当检测到炉内金属熔液中镍元素的重量比为0.4-1.0％时，向炉内加入铁元素添加剂；随后将剩余的ADC12铝锭全部投入到炉内，控制金属熔炼炉降温至750-800℃，直到炉内金属全部熔化成金属熔液；
S3：将占金属总重0.2-0.35％的六氯乙烷精炼剂混入氮气并喷吹至金属熔液中，使得金属熔液受到精炼处理，同时除去金属熔液中混合的气体，启动搅拌单元2对金属熔液进行充分搅拌，在精炼过程中保持金属熔液的温度在720-780℃的范围内；精炼处理结束后将金属熔液静置处理0.5-1h；
S4：金属熔液静置处理结束后，降低金属熔液温度至690-710℃；采用泡沫陶瓷过滤板对金属熔液进行过滤，除去金属熔液中混有的废渣，并将经过过滤的金属熔液倒入经过预热处理的金属模具中，金属熔液成型得到高导热铝合金锭，且金属模具预热后的温度为400-450℃；
S5：将成型后的高导热铝合金锭进行强制空冷冷却，在高导热铝合金锭冷却至室温后，对高导热铝合金锭进行时效处理，时效温度控制在165-170℃，时效时间为4-5h；时效处理结束后，即可得到高导热铝合金成品；
S1中采用的金属熔炼炉包括加热单元、搅拌单元和添加单元，所述加热单元包括炉身、炉盖、底座、加热器、出液管和出气孔，所述炉盖安装在所述炉身顶部，所述底座安装在炉底部，且所述炉身底部设有加热器，所述出液管安装在所述底座内部，且所述出液管一端贯穿所述炉身底部并与所述炉身内部相通，另一端与外界相通；所述炉盖上靠近边缘的部位均匀设有出气孔，且每个所述出气孔内均设有单向阀；
所述搅拌单元包括一号轴、驱动电机、搅拌杆和搅拌管，所述一号轴安装在所述炉身内部的中间部位，且所述一号轴顶部贯穿所述炉盖并与安装在所述炉盖上方的驱动电机相连；所述一号轴外表面位于所述炉身内部的部位均匀设有搅拌杆，且所述搅拌杆与一号轴外表面转动连接；所述搅拌杆端部与所述搅拌管侧面相连，所述搅拌管两端开口的截面大小不同；
所述添加单元包括隔热罩、一号罐、气罐、环形槽、进料管、连接管和一号通道，所述隔热罩安装在所述一号轴与所述炉盖之间的结合部，且所述一号轴与所述隔热罩底部转动连接；所述一号罐安装在所述一号轴外表面位于所述隔热罩内部的部位，所述一号罐顶部设有罐盖，所述罐盖上设有进料管，所述进料管与外界相通；所述气罐安装在一号轴外表面靠近所述一号罐的部位，所述气罐内部充满高压氮气，且所述气罐通过导气管与一号罐相连；所述一号轴内部设有环形槽，所述环形槽顶部开口处位于一号罐顶部；所述环形槽底部通过连接管与搅拌杆内部所设置的一号通道相通，所述一号通道与所述搅拌管内部相通。
工作时，打开炉盖并将铝锭放入炉内，随后关闭炉盖并启动加热器，使得炉内的铝锭在高温作用下熔化并形成铝合金熔液，操作者可以定时启动驱动电机，使得驱动电机带动一号轴转动，转动的一号轴带动搅拌杆作用于炉内的铝合金熔液，使得炉内不同部位铝合金熔液充分混合；并且搅拌杆端部的搅拌管随搅拌管转动时，流动的铝合金熔液从搅拌管开口较大的端部流入并从开口较小端部流出；在铝合金熔液通过搅拌管的过程中因为搅拌管端部开口大小不同，使得铝合金熔液在搅拌管内部受压并加速流动，从而使得从搅拌管开口较小端部流出的流速加快的铝合金熔液流冲击炉内的铝合金熔液，因此炉内的铝合金熔液加速流动并进一步混合；通过搅拌杆和搅拌管的作用，使得炉内的铝合金熔液充分混合并受热均匀，避免炉内的铝合金熔液出现温度分布不均从而导致最终得到的铝合金成品质量受到影响；在铝合金熔液熔炼过程中需要加入一些添加物以提高铝合金的性能，操作者可以将需要加入的添加物加工成粉末状，并从送料管倒入一号罐中；随后启动气罐，使得气罐内部的高压氮气通过导气管流入一号罐内部，一号罐内部的粉末状添加物在高压氮气的冲击作用开始飘散混入高压氮气中，混入高压氮气中的添加物随着流动的高压氮气进入环形槽中，并通过环形槽底部的连接管流入搅拌杆内部的一号通道中；混有添加物的高压氮气沿着一号通道流入搅拌管后与流入搅拌管的铝合金熔液相接触，搅拌管内的铝合金熔液在高压氮气的冲击作用下剧烈振荡并与高压氮气中混有的添加物充分混合，随后混有添加物的铝合金熔液从搅拌管流出并冲击炉内的铝合金熔液，在炉内的铝合金熔液受到冲击而震荡的同时，添加物均匀混入了炉内的铝合金熔液中，在搅拌杆和搅拌管的作用下，添加物与铝合金熔液充分混合，从而使得最终得到的铝合金成品的质量得到有效改善；而流入铝合金熔液中的高压氮气使得铝合金熔液中的废渣和废气得到有效清除；随后氮气形成气泡上浮并弥散，过多的氮气通过炉盖的出气孔流出，避免金属熔炼炉出现过压损坏；另外，通过隔热罩对一号罐和气罐进行保护，避免振荡的铝合金熔液与一号罐和气罐接触，并造成一号罐和气罐的损坏。
优选的，所述搅拌管内部设有环形腔室，所述一号通道与所述环形腔室内部相通，所述环形腔室靠近所述搅拌管内部的侧壁均匀设有一号孔；通过一号孔的作用，使得混有添加物的氮气与进入搅拌管的铝合金熔液混合得更加充分；工作时，混有添加物的高压氮气通过一号通道流入搅拌管中的环形腔室中，随后高压氮气通过环形腔室上均匀设置的一号孔作用于流入搅拌管的铝合金熔液，使得铝合金熔液均匀受到高压氮气的冲击作用，从而使得高压氮气中混入的添加物与搅拌管内部的铝合金熔液混合得更加均匀；因此当搅拌管内部的铝合金熔液从搅拌管喷出并作用于炉内的铝合金熔液时，添加物与炉内的铝合金熔液混合得更加均匀，进一步提高了最终得到的铝合金成品的质量。
优选的，所述一号孔的开口向靠近所述搅拌管截面较小端部的方向倾斜；通过一号孔的作用，使得通过搅拌管的铝合金熔液流速加快，从而使得炉身内部的铝合金熔液混合得更加均匀；工作时，当高压氮气从环形腔室上的一号孔冲击搅拌管内部的铝合金熔液时，一号管内部的铝合金熔液受到向靠近搅拌管截面较小端部的方向倾斜的冲击力，使得向搅拌管截面较小端部流动的铝合金熔液进一步加速，从而使得从搅拌管喷出的铝合金熔液流速加快；因此炉内的铝合金熔液在搅拌管喷出的铝合金熔液的冲击作用下，炉内的铝合金熔液震荡程度加剧，使得添加物与铝合金熔液混合得更加充分。
优选的，所述一号孔为锥形孔，且所述一号孔截面较小的端部位于所述环形腔室侧壁上靠近搅拌管中心的表面；所述一号孔内部设有阻隔块，所述阻隔块端部通过一号弹性钢绳与所述一号孔内表面相连；通过阻隔块的作用，避免铝合金熔液进入一号孔内部并造成一号孔内部的堵塞；工作时，当高压氮气通过一号孔时，一号孔内部的阻隔块受到冲击作用而拉动一号弹性钢绳，使得一号弹性钢绳弹性钢绳拉伸变形，因此阻隔块在一号孔内部移动；因为一号孔为锥形孔，因此阻隔块受压移动后，阻隔块与一号孔内表面之间的间隙增大，从而使得高压氮气顺利通过一号孔作用于搅拌管内部的铝合金熔液；而添加物全部进入铝合金熔液内部后，气罐关闭，此时阻隔块不再受压并在一号弹性钢绳弹性钢绳变形恢复的作用下复位，复位的阻隔块与一号孔内部紧密接触，使得外界的铝合金熔液受到阻隔而难以进入一号孔内部，从而避免了铝合金熔液进入一号孔内部并造成环形腔室无法继续发挥作用。
优选的，所述驱动电机与变频器相连，且所述搅拌杆靠近所述一号轴的部位通过二号弹性钢绳与一号轴相连；均匀设置的所述搅拌管中一半的搅拌管开口较小的端部向上弯曲，而另一半的搅拌管开口较小的端部向下弯曲，且开口较小端部向上弯曲的搅拌管和开口较小端部向下弯曲的搅拌管交错分布；通过铝合金熔液从搅拌管喷出时带动搅拌杆上下摆动，从而使得炉内的铝合金熔液混合得更加均匀；工作时，通过变频器的作用周期性改变驱动电机的转速，当驱动电机的转速增大时，搅拌杆带动搅拌管转动的速度增大，从而使得通过搅拌管流出的铝合金熔液的流速增大；又因为搅拌管截面较小的端部弯曲，因此当铝合金熔液从搅拌管截面较小端部喷出时，搅拌管受到反作用力，使得搅拌管截面较小的端部向上弯曲的搅拌管带动搅拌杆向下转动，并作用于炉内靠近底部的铝合金熔液；而搅拌管截面较小的端部向下弯曲的搅拌管带动搅拌杆向上转动，并作用于炉内靠近顶部的铝合金熔液；当驱动电机的转速减小时，在二号弹性钢绳的作用下，搅拌杆复位；如此使得驱动电机的转速大小周期性变化，从而使得搅拌杆带动搅拌管上下摆动，因此从搅拌管喷出的混有添加物的铝合金熔液作用下均匀作用于炉内靠近顶部和底部的铝合金熔液，使得炉内的铝合金熔液与添加物混合得更加均匀。
优选的，所述搅拌管开口较小端部内交错设有拦截杆；当铝合金熔液从搅拌管开口较小端部喷出时受到拦截杆的作用并被分割成较小的金属流，使得炉内的铝合金熔液与添加物混合得更加均匀；工作时，当铝合金熔液从搅拌管开口较小端部喷出时，铝合金熔液受到拦截杆的阻隔作用而被分割成数量较多的铝合金熔液细流，而铝合金熔液细流作用于炉内的铝合金熔液，使得炉内的铝合金熔液与搅拌管开口较小端部喷出铝合金熔液混合得更加均匀，从而使得炉内的铝合金熔液与添加物混合得更加均匀。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，通过在金属熔炼炉内部设置搅拌单元，使得驱动电机带动一号轴使得搅拌杆和搅拌管作用与炉内的铝合金熔液，从而加速铝合金熔液的流动性；再通过高压氮气将粉末状的添加物通过环形槽、连接管和一号通道吹入搅拌管中，并随着搅拌管与炉内的铝合金熔液充分混合，从而使得最终得到的铝合金成品的性能得到提高。
2.本发明所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，通过在搅拌管内部设置环形腔室，使得一号通道与环形腔室内部相通，因此混有添加物的高压氮气通过一号通道流入搅拌管中的环形腔室中并通过均匀设置的一号孔作用于流入搅拌管的铝合金熔液，使得铝合金熔液均匀受到高压氮气的冲击作用，从而使得高压氮气中混入的添加物与搅拌管内部的铝合金熔液混合得更加均匀。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明所采用的金属熔炼炉的立体图；
图3是图2中A处的局部放大图；
图4是图2中B处的局部放大图；
图5是图2中C处的局部放大图；
图6是图2中D处的局部放大图；
图7是图5中E处的局部放大图；
图中：加热单元1、炉身11、炉盖12、底座13、出液管14、出气孔15、搅拌单元2、一号轴21、二号弹性钢绳211、搅拌杆22、搅拌管23、环形腔室24、一号孔241、阻隔块242、一号弹性钢绳243、拦截杆244、添加单元3、隔热罩31、一号罐32、罐盖321、气罐33、导气管331、环形槽34、进料管35、连接管36、一号通道37。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，本发明所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：向金属熔炼炉内投入ADC12铝锭投料总量的70-85％、铝镍中间合金，然后启动金属熔炼炉对炉内的金属原料进行升温熔炼；另外，定时从炉内的金属熔液进行取样并检测炉内金属熔液中各金属所占比例；
S2：当炉内温度升高至830-850℃，启动金属熔炼炉的搅拌单元2，使得炉内的金属熔液得到充分搅拌；当检测到炉内金属熔液中镍元素的重量比为0.4-1.0％时，向炉内加入铁元素添加剂；随后将剩余的ADC12铝锭全部投入到炉内，控制金属熔炼炉降温至750-800℃，直到炉内金属全部熔化成金属熔液；
S3：将占金属总重0.2-0.35％的六氯乙烷精炼剂混入氮气并喷吹至金属熔液中，使得金属熔液受到精炼处理，同时除去金属熔液中混合的气体，启动搅拌单元2对金属熔液进行充分搅拌，在精炼过程中保持金属熔液的温度在720-780℃的范围内；精炼处理结束后将金属熔液静置处理0.5-1h；
S4：金属熔液静置处理结束后，降低金属熔液温度至690-710℃；采用泡沫陶瓷过滤板对金属熔液进行过滤，除去金属熔液中混有的废渣，并将经过过滤的金属熔液倒入经过预热处理的金属模具中，金属熔液成型得到高导热铝合金锭，且金属模具预热后的温度为400-450℃；
S5：将成型后的高导热铝合金锭进行强制空冷冷却，在高导热铝合金锭冷却至室温后，对高导热铝合金锭进行时效处理，时效温度控制在165-170℃，时效时间为4-5h；时效处理结束后，即可得到高导热铝合金成品；
S1中采用的金属熔炼炉包括加热单元1、搅拌单元2和添加单元3，所述加热单元1包括炉身11、炉盖12、底座13、加热器、出液管14和出气孔15，所述炉盖12安装在所述炉身11顶部，所述底座13安装在炉底部，且所述炉身11底部设有加热器，所述出液管14安装在所述底座13内部，且所述出液管14一端贯穿所述炉身11底部并与所述炉身11内部相通，另一端与外界相通；所述炉盖12上靠近边缘的部位均匀设有出气孔15，且每个所述出气孔15内均设有单向阀；
所述搅拌单元2包括一号轴21、驱动电机、搅拌杆22和搅拌管23，所述一号轴21安装在所述炉身11内部的中间部位，且所述一号轴21顶部贯穿所述炉盖12并与安装在所述炉盖12上方的驱动电机相连；所述一号轴21外表面位于所述炉身11内部的部位均匀设有搅拌杆22，且所述搅拌杆22与一号轴21外表面转动连接；所述搅拌杆22端部与所述搅拌管23侧面相连，所述搅拌管23两端开口的截面大小不同；
所述添加单元3包括隔热罩31、一号罐32、气罐33、环形槽34、进料管35、连接管36和一号通道37，所述隔热罩31安装在所述一号轴21与所述炉盖12之间的结合部，且所述一号轴21与所述隔热罩31底部转动连接；所述一号罐32安装在所述一号轴21外表面位于所述隔热罩31内部的部位，所述一号罐32顶部设有罐盖321，所述罐盖321上设有进料管35，所述进料管35与外界相通；所述气罐33安装在一号轴21外表面靠近所述一号罐32的部位，所述气罐33内部充满高压氮气，且所述气罐33通过导气管331与一号罐32相连；所述一号轴21内部设有环形槽34，所述环形槽34顶部开口处位于一号罐32顶部；所述环形槽34底部通过连接管36与搅拌杆22内部所设置的一号通道37相通，所述一号通道37与所述搅拌管23内部相通。
工作时，打开炉盖12并将铝锭放入炉内，随后关闭炉盖12并启动加热器，使得炉内的铝锭在高温作用下熔化并形成铝合金熔液，操作者可以定时启动驱动电机，使得驱动电机带动一号轴21转动，转动的一号轴21带动搅拌杆22作用于炉内的铝合金熔液，使得炉内不同部位铝合金熔液充分混合；并且搅拌杆22端部的搅拌管23随搅拌管23转动时，流动的铝合金熔液从搅拌管23开口较大的端部流入并从开口较小端部流出；在铝合金熔液通过搅拌管23的过程中因为搅拌管23端部开口大小不同，使得铝合金熔液在搅拌管23内部受压并加速流动，从而使得从搅拌管23开口较小端部流出的流速加快的铝合金熔液流冲击炉内的铝合金熔液，因此炉内的铝合金熔液加速流动并进一步混合；通过搅拌杆22和搅拌管23的作用，使得炉内的铝合金熔液充分混合并受热均匀，避免炉内的铝合金熔液出现温度分布不均从而导致最终得到的铝合金成品质量受到影响；在铝合金熔液熔炼过程中需要加入一些添加物以提高铝合金的性能，操作者可以将需要加入的添加物加工成粉末状，并从送料管倒入一号罐32中；随后启动气罐33，使得气罐33内部的高压氮气通过导气管331流入一号罐32内部，一号罐32内部的粉末状添加物在高压氮气的冲击作用开始飘散混入高压氮气中，混入高压氮气中的添加物随着流动的高压氮气进入环形槽34中，并通过环形槽34底部的连接管36流入搅拌杆22内部的一号通道37中；混有添加物的高压氮气沿着一号通道37流入搅拌管23后与流入搅拌管23的铝合金熔液相接触，搅拌管23内的铝合金熔液在高压氮气的冲击作用下剧烈振荡并与高压氮气中混有的添加物充分混合，随后混有添加物的铝合金熔液从搅拌管23流出并冲击炉内的铝合金熔液，在炉内的铝合金熔液受到冲击而震荡的同时，添加物均匀混入了炉内的铝合金熔液中，在搅拌杆22和搅拌管23的作用下，添加物与铝合金熔液充分混合，从而使得最终得到的铝合金成品的质量得到有效改善；而流入铝合金熔液中的高压氮气使得铝合金熔液中的废渣和废气得到有效清除；随后氮气形成气泡上浮并弥散，过多的氮气通过炉盖12的出气孔15流出，避免金属熔炼炉出现过压损坏；另外，通过隔热罩31对一号罐32和气罐33进行保护，避免振荡的铝合金熔液与一号罐32和气罐33接触，并造成一号罐32和气罐33的损坏。
作为本发明的一种实施方式，所述搅拌管23内部设有环形腔室24，所述一号通道37与所述环形腔室24内部相通，所述环形腔室24靠近所述搅拌管23内部的侧壁均匀设有一号孔241；通过一号孔241的作用，使得混有添加物的氮气与进入搅拌管23的铝合金熔液混合得更加充分；工作时，混有添加物的高压氮气通过一号通道37流入搅拌管23中的环形腔室24中，随后高压氮气通过环形腔室24上均匀设置的一号孔241作用于流入搅拌管23的铝合金熔液，使得铝合金熔液均匀受到高压氮气的冲击作用，从而使得高压氮气中混入的添加物与搅拌管23内部的铝合金熔液混合得更加均匀；因此当搅拌管23内部的铝合金熔液从搅拌管23喷出并作用于炉内的铝合金熔液时，添加物与炉内的铝合金熔液混合得更加均匀，进一步提高了最终得到的铝合金成品的质量。
优选的，所述一号孔241的开口向靠近所述搅拌管23截面较小端部的方向倾斜；通过一号孔241的作用，使得通过搅拌管23的铝合金熔液流速加快，从而使得炉身11内部的铝合金熔液混合得更加均匀；工作时，当高压氮气从环形腔室24上的一号孔241冲击搅拌管23内部的铝合金熔液时，一号管内部的铝合金熔液受到向靠近搅拌管23截面较小端部的方向倾斜的冲击力，使得向搅拌管23截面较小端部流动的铝合金熔液进一步加速，从而使得从搅拌管23喷出的铝合金熔液流速加快；因此炉内的铝合金熔液在搅拌管23喷出的铝合金熔液的冲击作用下，炉内的铝合金熔液震荡程度加剧，使得添加物与铝合金熔液混合得更加充分。
作为本发明的一种实施方式，所述一号孔241为锥形孔，且所述一号孔241截面较小的端部位于所述环形腔室24侧壁上靠近搅拌管23中心的表面；所述一号孔241内部设有阻隔块242，所述阻隔块242端部通过一号弹性钢绳243与所述一号孔241内表面相连；通过阻隔块242的作用，避免铝合金熔液进入一号孔241内部并造成一号孔241内部的堵塞；工作时，当高压氮气通过一号孔241时，一号孔241内部的阻隔块242受到冲击作用而拉动一号弹性钢绳243，使得一号弹性钢绳243弹性钢绳拉伸变形，因此阻隔块242在一号孔241内部移动；因为一号孔241为锥形孔，因此阻隔块242受压移动后，阻隔块242与一号孔241内表面之间的间隙增大，从而使得高压氮气顺利通过一号孔241作用于搅拌管23内部的铝合金熔液；而添加物全部进入铝合金熔液内部后，气罐33关闭，此时阻隔块242不再受压并在一号弹性钢绳243弹性钢绳变形恢复的作用下复位，复位的阻隔块242与一号孔241内部紧密接触，使得外界的铝合金熔液受到阻隔而难以进入一号孔241内部，从而避免了铝合金熔液进入一号孔241内部并造成环形腔室24无法继续发挥作用。
作为本发明的一种实施方式，所述驱动电机与变频器相连，且所述搅拌杆22靠近所述一号轴21的部位通过二号弹性钢绳211与一号轴21相连；均匀设置的所述搅拌管23中一半的搅拌管23开口较小的端部向上弯曲，而另一半的搅拌管23开口较小的端部向下弯曲，且开口较小端部向上弯曲的搅拌管23和开口较小端部向下弯曲的搅拌管23交错分布；通过铝合金熔液从搅拌管23喷出时带动搅拌杆22上下摆动，从而使得炉内的铝合金熔液混合得更加均匀；工作时，通过变频器的作用周期性改变驱动电机的转速，当驱动电机的转速增大时，搅拌杆22带动搅拌管23转动的速度增大，从而使得通过搅拌管23流出的铝合金熔液的流速增大；又因为搅拌管23截面较小的端部弯曲，因此当铝合金熔液从搅拌管23截面较小端部喷出时，搅拌管23受到反作用力，使得搅拌管23截面较小的端部向上弯曲的搅拌管23带动搅拌杆22向下转动，并作用于炉内靠近底部的铝合金熔液；而搅拌管23截面较小的端部向下弯曲的搅拌管23带动搅拌杆22向上转动，并作用于炉内靠近顶部的铝合金熔液；当驱动电机的转速减小时，在二号弹性钢绳211的作用下，搅拌杆22复位；如此使得驱动电机的转速大小周期性变化，从而使得搅拌杆22带动搅拌管23上下摆动，因此从搅拌管23喷出的混有添加物的铝合金熔液作用下均匀作用于炉内靠近顶部和底部的铝合金熔液，使得炉内的铝合金熔液与添加物混合得更加均匀。
作为本发明的一种实施方式，所述搅拌管23开口较小端部内交错设有拦截杆244；当铝合金熔液从搅拌管23开口较小端部喷出时受到拦截杆244的作用并被分割成较小的金属流，使得炉内的铝合金熔液与添加物混合得更加均匀；工作时，当铝合金熔液从搅拌管23开口较小端部喷出时，铝合金熔液受到拦截杆244的阻隔作用而被分割成数量较多的铝合金熔液细流，而铝合金熔液细流作用于炉内的铝合金熔液，使得炉内的铝合金熔液与搅拌管23开口较小端部喷出铝合金熔液混合得更加均匀，从而使得炉内的铝合金熔液与添加物混合得更加均匀。
工作时，打开炉盖12并将铝锭放入炉内，随后关闭炉盖12并启动加热器，使得炉内的铝锭在高温作用下熔化并形成铝合金熔液，操作者可以定时启动驱动电机，使得驱动电机带动一号轴21转动，转动的一号轴21带动搅拌杆22作用于炉内的铝合金熔液，使得炉内不同部位铝合金熔液充分混合；并且搅拌杆22端部的搅拌管23随搅拌管23转动时，流动的铝合金熔液从搅拌管23开口较大的端部流入并从开口较小端部流出；在铝合金熔液通过搅拌管23的过程中因为搅拌管23端部开口大小不同，使得铝合金熔液在搅拌管23内部受压并加速流动，从而使得从搅拌管23开口较小端部流出的流速加快的铝合金熔液流冲击炉内的铝合金熔液，因此炉内的铝合金熔液加速流动并进一步混合；通过搅拌杆22和搅拌管23的作用，使得炉内的铝合金熔液充分混合并受热均匀，避免炉内的铝合金熔液出现温度分布不均从而导致最终得到的铝合金成品质量受到影响；在铝合金熔液熔炼过程中需要加入一些添加物以提高铝合金的性能，操作者可以将需要加入的添加物加工成粉末状，并从送料管倒入一号罐32中；随后启动气罐33，使得气罐33内部的高压氮气通过导气管331流入一号罐32内部，一号罐32内部的粉末状添加物在高压氮气的冲击作用开始飘散混入高压氮气中，混入高压氮气中的添加物随着流动的高压氮气进入环形槽34中，并通过环形槽34底部的连接管36流入搅拌杆22内部的一号通道37中；混有添加物的高压氮气沿着一号通道37流入搅拌管23后与流入搅拌管23的铝合金熔液相接触，搅拌管23内的铝合金熔液在高压氮气的冲击作用下剧烈振荡并与高压氮气中混有的添加物充分混合，随后混有添加物的铝合金熔液从搅拌管23流出并冲击炉内的铝合金熔液，在炉内的铝合金熔液受到冲击而震荡的同时，添加物均匀混入了炉内的铝合金熔液中，在搅拌杆22和搅拌管23的作用下，添加物与铝合金熔液充分混合，从而使得最终得到的铝合金成品的质量得到有效改善；而流入铝合金熔液中的高压氮气使得铝合金熔液中的废渣和废气得到有效清除；随后氮气形成气泡上浮并弥散，过多的氮气通过炉盖12的出气孔15流出，避免金属熔炼炉出现过压损坏；另外，通过隔热罩31对一号罐32和气罐33进行保护，避免振荡的铝合金熔液与一号罐32和气罐33接触，并造成一号罐32和气罐33的损坏；混有添加物的高压氮气通过一号通道37流入搅拌管23中的环形腔室24中，随后高压氮气通过环形腔室24上均匀设置的一号孔241作用于流入搅拌管23的铝合金熔液，使得铝合金熔液均匀受到高压氮气的冲击作用，从而使得高压氮气中混入的添加物与搅拌管23内部的铝合金熔液混合得更加均匀；因此当搅拌管23内部的铝合金熔液从搅拌管23喷出并作用于炉内的铝合金熔液时，添加物与炉内的铝合金熔液混合得更加均匀，进一步提高了最终得到的铝合金成品的质量；当高压氮气通过一号孔241时，一号孔241内部的阻隔块242受到冲击作用而拉动一号弹性钢绳243，使得一号弹性钢绳243弹性钢绳拉伸变形，因此阻隔块242在一号孔241内部移动；因为一号孔241为锥形孔，因此阻隔块242受压移动后，阻隔块242与一号孔241内表面之间的间隙增大，从而使得高压氮气顺利通过一号孔241作用于搅拌管23内部的铝合金熔液；而添加物全部进入铝合金熔液内部后，气罐33关闭，此时阻隔块242不再受压并在一号弹性钢绳243弹性钢绳变形恢复的作用下复位，复位的阻隔块242与一号孔241内部紧密接触，使得外界的铝合金熔液受到阻隔而难以进入一号孔241内部，从而避免了铝合金熔液进入一号孔241内部并造成环形腔室24无法继续发挥作用；过变频器的作用周期性改变驱动电机的转速，当驱动电机的转速增大时，搅拌杆22带动搅拌管23转动的速度增大，从而使得通过搅拌管23流出的铝合金熔液的流速增大；又因为搅拌管23截面较小的端部弯曲，因此当铝合金熔液从搅拌管23截面较小端部喷出时，搅拌管23受到反作用力，使得搅拌管23截面较小的端部向上弯曲的搅拌管23带动搅拌杆22向下转动，并作用于炉内靠近底部的铝合金熔液；而搅拌管23截面较小的端部向下弯曲的搅拌管23带动搅拌杆22向上转动，并作用于炉内靠近顶部的铝合金熔液；当驱动电机的转速减小时，在二号弹性钢绳211的作用下，搅拌杆22复位；如此使得驱动电机的转速大小周期性变化，从而使得搅拌杆22带动搅拌管23上下摆动，因此从搅拌管23喷出的混有添加物的铝合金熔液作用下均匀作用于炉内靠近顶部和底部的铝合金熔液，使得炉内的铝合金熔液与添加物混合得更加均匀。
对于上述与铝合金熔液直接接触的出液管14、一号轴21、搅拌杆22、搅拌管23、环阻隔块242、拦截杆244和隔热罩31的材质选用氮化硅陶瓷材质；这样可以保证，上述与铝合金熔液直接接触的部件可以在铝合金熔液的加工过程中正常发挥作用，而不会因为温度过高而损坏以至于影响了金属熔炼炉的正常工作。
上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图2为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
S1：向金属熔炼炉内投入ADC12铝锭投料总量的75-85％、铝镍中间合金，然后启动金属熔炼炉对炉内的金属原料进行升温熔炼；另外，定时从炉内的金属熔液进行取样并检测炉内金属熔液中各金属所占比例；
S2：当炉内温度升高至830-850℃，启动金属熔炼炉的搅拌单元(2)，使得炉内的金属熔液得到充分搅拌；当检测到炉内金属熔液中镍元素的重量比为0.4-1.0％时，向炉内加入铁元素添加剂；随后将剩余的ADC12铝锭全部投入到炉内，控制金属熔炼炉降温至750-800℃，直到炉内金属全部熔化成金属熔液；
S3：将占金属总重0.2-0.35％的六氯乙烷精炼剂混入氮气并喷吹至金属熔液中，使得金属熔液受到精炼处理，同时除去金属熔液中混合的气体，启动搅拌单元(2)对金属熔液进行充分搅拌，在精炼过程中保持金属熔液的温度在720-780℃的范围内；精炼处理结束后将金属熔液静置处理0.5-1h；
S4：金属熔液静置处理结束后，降低金属熔液温度至690-710℃；采用泡沫陶瓷过滤板对金属熔液进行过滤，除去金属熔液中混有的废渣，并将经过过滤的金属熔液倒入经过预热处理的金属模具中，金属熔液成型得到高导热铝合金锭，且金属模具预热后的温度为400-450℃；
S5：将成型后的高导热铝合金锭进行强制空冷冷却，在高导热铝合金锭冷却至室温后，对高导热铝合金锭进行时效处理，时效温度控制在165-170℃，时效时间为4-5h；时效处理结束后，即可得到高导热铝合金成品；
S2中采用的金属熔炼炉包括加热单元(1)、搅拌单元(2)和添加单元(3)，所述加热单元(1)包括炉身(11)、炉盖(12)、底座(13)、加热器、出液管(14)和出气孔(15)，所述炉盖(12)安装在所述炉身(11)顶部，所述底座(13)安装在炉底部，且所述炉身(11)底部设有加热器，所述出液管(14)安装在所述底座(13)内部，且所述出液管(14)一端贯穿所述炉身(11)底部并与所述炉身(11)内部相通，另一端与外界相通；所述炉盖(12)上靠近边缘的部位均匀设有出气孔(15)，且每个所述出气孔(15)内均设有单向阀；
所述搅拌单元(2)包括一号轴(21)、驱动电机、搅拌杆(22)和搅拌管(23)，所述一号轴(21)安装在所述炉身(11)内部的中间部位，且所述一号轴(21)顶部贯穿所述炉盖(12)并与安装在所述炉盖(12)上方的驱动电机相连；所述一号轴(21)外表面位于所述炉身(11)内部的部位均匀设有搅拌杆(22)，且所述搅拌杆(22)与一号轴(21)外表面转动连接；所述搅拌杆(22)端部与所述搅拌管(23)侧面相连，所述搅拌管(23)两端开口的截面大小不同；
所述添加单元(3)包括隔热罩(31)、一号罐(32)、气罐(33)、环形槽(34)、进料管(35)、连接管(36)和一号通道(37)，所述隔热罩(31)安装在所述一号轴(21)与所述炉盖(12)之间的结合部，且所述一号轴(21)与所述隔热罩(31)底部转动连接；所述一号罐(32)安装在所述一号轴(21)外表面位于所述隔热罩(31)内部的部位，所述一号罐(32)顶部设有罐盖(321)，所述罐盖(321)上设有进料管(35)，所述进料管(35)与外界相通；所述气罐(33)安装在一号轴(21)外表面靠近所述一号罐(32)的部位，所述气罐(33)内部充满高压氮气，且所述气罐(33)通过导气管(331)与一号罐(32)相连；所述一号轴(21)内部设有环形槽(34)，所述环形槽(34)顶部开口处位于一号罐(32)顶部；所述环形槽(34)底部通过连接管(36)与搅拌杆(22)内部所设置的一号通道(37)相通，所述一号通道(37)与所述搅拌管(23)内部相通。
2.根据权利要求1所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，其特征在于：所述搅拌管(23)内部设有环形腔室(24)，所述一号通道(37)与所述环形腔室(24)内部相通，所述环形腔室(24)靠近所述搅拌管(23)内部的侧壁均匀设有一号孔(241)；通过一号孔(241)的作用，使得混有添加物的氮气与进入搅拌管(23)的铝合金熔液混合得更加充分。
3.根据权利要求2所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，其特征在于：所述一号孔(241)的开口向靠近所述搅拌管(23)截面较小端部的方向倾斜；通过一号孔(241)的作用，使得通过搅拌管(23)的铝合金熔液流速加快，从而使得炉身(11)内部的铝合金熔液混合得更加均匀。
4.根据权利要求3所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，其特征在于：所述一号孔(241)为锥形孔，且所述一号孔(241)截面较小的端部位于所述环形腔室(24)侧壁上靠近搅拌管(23)中心的表面；所述一号孔(241)内部设有阻隔块(242)，所述阻隔块(242)端部通过一号弹性钢绳(243)与所述一号孔(241)内表面相连；通过阻隔块(242)的作用，避免铝合金熔液进入一号孔(241)内部并造成一号孔(241)内部的堵塞。
5.根据权利要求4所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，其特征在于：所述驱动电机与变频器相连，且所述搅拌杆(22)靠近所述一号轴(21)的部位通过二号弹性钢绳(211)与一号轴(21)相连；均匀设置的所述搅拌管(23)中一半的搅拌管(23)开口较小的端部向上弯曲，而另一半的搅拌管(23)开口较小的端部向下弯曲，且开口较小端部向上弯曲的搅拌管(23)和开口较小端部向下弯曲的搅拌管(23)交错分布；通过铝合金熔液从搅拌管(23)喷出时带动搅拌杆(22)上下摆动，从而使得炉内的铝合金熔液混合得更加均匀。
6.根据权利要求5所述的一种基于ADC12的高导热铝合金制备方法，其特征在于：所述搅拌管(23)开口较小端部内交错设有拦截杆(244)；当铝合金熔液从搅拌管(23)开口较小端部喷出时受到拦截杆(244)的作用并被分割成较小的金属流，使得炉内的铝合金熔液与添加物混合得更加均匀。
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Denomination of invention: A Preparation Method of High Thermal Conductivity Aluminum Alloy Based on ADC12

Effective date of registration: 20230420

Granted publication date: 20220503

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Linyi Luozhuang Branch

Pledgor: LINYI LIXIN ALUMINUM Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980038454