CN1132950C - 铝合金复合精炼变质方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种铝合金复合精炼变质方法。将铸造铝合金熔化成液体，扒去浮渣；加入由La、Ce、Nd、Pr、Y和Al组成的稀土复合精炼变质剂搅拌；然后，用惰性气体作15～30分钟的吹炼搅拌；最后，在720℃～760℃温度范围内进行镇静孕育。采用本发明方法精炼的铝合金，精炼净化效果能持续保持5～10小时，且在重熔后仍保持变质效果。无污染，同时又能实现对硅晶体的变质效果，改善了铝合金熔液的冶金质量和性能。

Description

铝合金复合精炼变质方法
本发明涉及一种铝合金精炼方法，特别是涉及一种铝合金复合精炼变质方法。
目前，在铝合金的复合精炼变质过程中，通常采用盐类作为精炼变质剂，变质效果的长效性和重熔性较差，一般只能维持几十分钟。变质后的合金液容易产生针孔和夹渣，影响铸件的机械性能。此外，这些变质剂往往还会导致严重的环境污染，甚至危及人体健康。长效变质剂锶的应用，使变质效果的长效性和重熔性都有了较大的改善，变质效果可延长至5小时，但却存在着变质后铸件氧化倾向大、形成针孔的倾向等问题。特别是其工艺难度大，处理不当反而会使合金性能恶化。
为解决这些问题，近年来，相继有人对稀土用于铝合金的复合精炼变质进行了研究。如中国科学院长春应化所研究的铝合金复合精变剂及其精变处理工艺。采用稀土族元素作为精变剂，不污染环境，但其应用时得先预热，制备工序繁杂，且变质效果仅维持4～6小时。
本发明目的就是提供一种无污染、长效性好、重熔性强的铝合金复合精炼变质方法。
本发明的任务是这样实现的：
A.将铝合金熔化成液体，扒去浮渣；
B.加入稀土复合精炼变质剂搅拌，使稀土复合精炼变质剂在铝合金熔融液中充分熔解，稀土复合精炼变质剂由La、Ce、Nd、Pr、Y和Al组成，其中La-3～10％、Ce-3～10％、Nd-1～5％、Pr-1～5％、Y-0～3％，余量为Al，总体加入量为铝合金熔液的0.08～1.0％；
C.用惰性气体作15～30分钟的吹炼搅拌；
D.在720℃～760℃温度范围内进行镇静孕育，得净化、变质的铝合金熔液。
由于本发明采用了无污染的稀土作为复合精炼变质剂，以惰性气体吹炼搅拌强化变质剂的净化功能，并以镇静孕育稳定其变质效果，精炼净化效果能持续保持5～10小时；重熔性强，无污染；
采用La、Ce、Nd、Pr、Y和Al组成稀土复合精炼变质剂，既可以在铝合金熔液表面形成致密的保护膜，实现铝合金熔液的净化，并能长期维持熔液净洁的效果，同时又能实现对硅晶体生长的变质效果，改善了铝合金熔液的冶金质量和性能；
采用无毒的稀土作为复合精炼变质剂，在精炼变质过程中不会对环境造成任何污染，实现了绿色清洁化的生产过程；
简化工序减少了处理过程中铝的烧损，降低了生产成本。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
                      实施例一
将铝合金熔化成液体，扒去浮渣。加入由La、Ce、Nd、Pr、Y和Al组成的稀土复合精炼变质剂，进行搅拌，使稀土复合精炼变质剂在铝合金熔融液中充分熔解。稀土复合精炼变质剂中Al的百分比为80～95％，稀土复合精炼变质剂的加入量为铝合金熔液的0.08～1.0％。然后，用惰性气体作15～30分钟吹炼搅拌。最后，在720℃～760℃温度范围内进行镇静孕育。即可得净化、变质的铝合金熔液。精炼净化效果能持续保持5～10小时，且在重熔后仍保持变质效果。
                       实施例二
将AlSi12Cu铝合金熔化成液体，扒去浮渣。加入由La、Ce、Nd、Pr、Y和Al组成的稀土复合精炼变质剂，进行充分搅拌。稀土复合精炼变质剂中Al的百分比为80～95％，稀土复合精炼变质剂的加入量为铝合金熔液的0.08～0.8％。然后，再用脱水的N2作15～30分钟的吹炼搅拌。最后，在720℃～760℃温度范围内进行镇静孕育。铝合金熔液的净化及变质效果可持续8小时以上，经压铸后废品率低于2％，铸件针孔度达1～2级。下表列出了采用各种变质剂精炼变质后AlSi12Cu的机械性能：
    钠盐     锶     本发明
抗拉强度Mpa     210     242     259
延伸率δs％     2.5     2.4     4.0
硬度H8(5/250)     70.0     75.0     75.0
                      实施例三
将ZL101A铝合金熔化成液体，扒去浮渣。加入由La、Ce、Nd、Pr、Y和Al组成的稀土复合精炼变质剂进行搅拌，加入量为铝合金熔液的0.08～1.0％。各元素百分比分别为：La-3～10％、Ce-3～10％、Nd-1～5％、Pr-1～5％、Y-0～3％，余量为Al。当稀土复合精炼变质剂充分熔解在铝合金熔液中之后，再用脱水的Ar作15～30分钟的吹炼搅拌。最后，在720℃～760℃温度范围内进行镇静孕育，时间约30分钟左右。即可得净化、变质的铝合金熔液。铝合金熔液的变质效果可达10小时，二次重熔仍保持其变质效果。经低压铸造的铝轮毂针孔度达1级。经变质处理后的ZL101A轮毂，T4、T6机械性能均明显高于GB1173-86的标准值，详细数据如下：
  热处理状态 抗拉强度Mpa   延伸率δ5％     硬度H8
    T4     253     15.4     76
    T6     305     6.4     101
                      实施例四
将ADC12铝合金熔化成液体，扒去浮渣。加入由La、Ce、Nd、Pr、Y和Al组成的稀土复合精炼变质剂，稀土复合精炼变质剂的加入量为铝合金熔液的0.1～0.5％。稀土复合精炼变质剂中各元素分别为：La-3～10％、Ce-3～10％、Nd-1～5％、Pr-1～5％、Y-0～3％，余量为Al。进行搅拌，当稀土复合精炼变质剂充分熔解在铝合金熔融液中之后，再用脱水的Ar作20分钟的吹炼搅拌。最后，在720℃～760℃温度范围内进行镇静孕育，时间约40分钟左右。铝合金熔液的变质效果可达10小时，二次重熔仍保持其净化、变质效果。经对压铸生产的40吨材料进行检测，与采用钠盐作精炼变质剂的常规精炼变质方法处理的ADC12铝合金相比，测试数据如下：
钠盐 本发明
抗拉强度Mpa 224.6-34.6 -30.4 228.6-23.6 -16.4
延伸率δs％ 1.8-0.6 -0.7 1.8-0.2 -0.2
硬度H8(5/250) 缸盖96～99缸体96～98 缸盖101～107缸体99～102
针孔度 试棒针孔度一级含气括试样二级 试棒针孔度一级含气括试样未测
金相组织 有变质作用，伴有初生硅出现，且出现较多鱼骨状铁相杂质物。 共晶硅明显细化，呈碎块状。在x200下几乎看不见初生硅，铁相杂质物尺寸较小。
铝液净得率 95.33％ 96.88％
出渣率 3.51％ 6.13％
机械加工性能 有硬质点，影响加工表面粗糙度。 无硬质点，加工性能改善，表面粗糙度明显改善。
加工合格率 缸盖97～98％缸体99.44％ 缸盖100％缸体99.78％

Claims (4)

1.一种铝合金复合精炼变质方法，主要包括以下步骤：
A.将铝合金熔化成液体，扒去浮渣；
B.加入稀土复合精炼变质剂搅拌，使稀土复合精炼变质剂在铝合金熔液中充分熔解，稀土复合精炼变质剂由La、Ce、Nd、Pr、Y和Al组成，其中La-3～10％、Ce-3～10％、Nd-1～5％、Pr-1～5％、Y-0～3％，余量为Al，总体加入量为铝合金熔液的0.08～1.0％；
C.用惰性气体作15～30分钟的吹炼搅拌；
D.在720℃～760℃温度范围内进行镇静孕育，得净化、变质的铝合金熔液。
2.根据权利要求1所述的铝合金复合精炼变质方法，其特征在于所述稀土复合精炼变质剂的加入量为铝合金熔液的0.1～0.5％。
3.根据权利要求1所述的铝合金复合精炼变质方法，其特征在于所述镇静孕育的时间不少于30分钟。
4.根据权利要求1所述的铝合金复合精炼变质方法，其特征在于所述的惰性气体为脱水的N2或Ar。
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