[發明專利]一種過共晶鋁硅合金的磷變質劑

有效

• 申請號: 200710303615.1
• 申請日: 2007-12-20
• 公開（公告）號: CN101195877A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 張英;任智森;張俊紅
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C21/04
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心
• 代理人: 李迎春

技術領域

本發明涉及一種過共晶鋁硅合金的磷變質劑。

背景技術

過共晶鋁硅合金是目前最有應用潛力的鑄造鋁合金。由于線膨脹系數小，密度輕，具有良好的流動性、抗熱裂性，優良的耐磨、耐蝕性能，過共晶鋁硅合金是制造內燃機活塞、汽車斜盤式壓縮機用斜盤和活塞的優質材料。然而，該合金原始鑄造組織中的初生Si相粗大，呈板片狀、多角狀、五瓣星狀，嚴重割裂基體組織，不僅嚴重降低了合金的力學性能，還惡化了合金的鑄造性能，影響了該合金的實用化進程。

磷進行變質是迄今為止最常用和有效的解決方法，采用磷類變質劑不僅可以細化初晶Si，同時還可以使Al-Si合金的共晶點左移，增加初晶Si數量。目前國內外主要應用的磷類變質劑有赤磷、磷鹽復合變質劑和Cu-P(含8％-10％P)中間合金等，工業上常用赤磷變質。

專利CN?1540011制備了一種含錳、鉍、銀等重金屬的銅-磷中間合金；專利CN?1410565A及CN?1540011將磷、鋁、銅-磷中間合金及磷化鋁等在700℃～1000℃下熔化，制備了含銅的鋁-磷中間合金。專利CN?1308142把10～30％磷、10～40％鍶及5～40％氧，以單質或鹽的形式經烘干、機械混合后待用；專利CN1584085A采用壓塊的方法，制備了含磷、鈦、碳化鈦及釔的過共晶鋁硅合金的復合變質劑。

然而，上述變質劑在使用過程中存在諸多問題：

(1)赤磷復合變質劑，由于磷的燃點和升華溫度低，運輸和保存過程中存在安全隱患；加入過程中反應劇烈，產生有毒五氧化二磷氣體，污染環境；磷的吸收率低，且難以控制；經壓塊后壓入熔體，雖反應較平穩，但仍會冒出大量煙氣，致使吸收率低，污染大。

(2)磷鹽復合變質劑，也產生有害氣體，環境污染較嚴重；產生大量反應渣，腐蝕爐襯，增加鋁耗；磷的吸收率受工藝條件限制，變質效果不穩定，廢品率高。

(3)含磷中間合金，如Cu-P-(X)，熔點高，加入后難熔化；密度大，易偏析；不適合靜置爐生產(國內生產狀況)，僅適合感應爐生產；流程長，能耗高；增加合金中的Cu及P以外其他元素的含量，限制了所用合金的牌號。

(4)采用巨毒藥品AlP做原料，生產過程存在一定的安全問題。

(5)變質劑加入溫度較高，通常在800℃以上，能源消耗高。

磷變質過共晶鋁硅合金的細化機理已達成共識，是由于高熔點(約2540℃)的AlP(Al[1]+P[1]→AlP[s])與硅同為立方晶體，晶格常數極其相近，可作為優異的初晶硅異質形核質點，細化初晶硅。因此近年來，日本和德國研制了含有AlP預制晶核的Al-Cu-P中間合金，它們通過粉末冶金法成型，然后熱擠壓成桿狀，在鑄錠鑄造和半連續水冷鑄造期間，可以像Al-Ti-B絲那樣，在正常的鑄造溫度下連續地加在流槽中，無污染，工藝簡單，變質效果良好，但同樣存在上述問題。國內也有人采用巨毒藥品AlP做原料，研制含有AlP預制晶核的Al-P中間合金，生產過程存在一定的安全問題。

發明內容

本發明旨在克服上述技術的不足，提供一種高效、簡便、低成本、“綠色”的過共晶鋁硅合金的磷變質劑。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種過共晶鋁硅合金的磷變質劑，其特征在于變質劑由質量百分比組成為1％～30％磷粉、1％～50％鋁粉、5％～40％氯化物、1％～20％氟化物，經球磨混均后，壓制成塊的塊狀變質劑。

本發明的一種過共晶鋁硅合金的磷變質劑，其特征在于所述的氯化物為氯化鉀或氯化鈉。

本發明的一種過共晶鋁硅合金的磷變質劑，其特征在于所述的氟化物為氟化鉀、氟化鈉、氟硼酸鉀、氟硼酸鈉、氟鈦酸鉀、氟鈦酸鈉、氟鋁酸鉀、氯鋁酸鈉中的一種。

本發明在赤磷中添加鋁粉，并采用球磨的方法，提高磷的表面活性，增加磷與鋁的接觸，加快磷與鋁的互溶/反應速度，使其形成少量AlP預制晶核，從而降低變質劑加入溫度，提高磷吸收率，減小污染。

本發明的一種過共晶鋁硅合金的磷變質劑的制備方法，其特征在于將所述組成的變質劑粉末混合后，放入球磨機中球磨5～600分鐘，在1～10個大氣壓下壓制成塊。使用時采用壓板或壓勺直接壓入鋁硅合金熔體即可。

本發明的一種過共晶鋁硅合金的磷變質劑的制備方法，其特征在于所述的球磨過程采用惰性氣體保護或抽真空防護，以防止球磨過程中原料氧化。