[發明專利]一種以含錳配合物細化的鋁合金材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110385880.5
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN103131900A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 門三泉;車云;陳新孟
• 申請（專利權）人: 貴州鋁廠
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/02;C22C1/06;B22D27/20
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及鋁合金材料及其制備，尤其涉及一種以含錳配合物作為細化劑的鋁合金材料及其制備。

背景技術

在鋁合金熔鑄過程中，鋁鑄件縮松一般產生在內澆道四周飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態時斷口為灰色，淺黃色經熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴重的呈絲狀縮松可通過X光、熒光低倍?斷口等檢查方法發現，鋁鑄件縮松產生的主要原因有：爐料含氣量太多和合金晶粒粗大等，這降低了鋁鑄件力學性能和機械性能。因此需要對熔煉中的鋁液進行晶粒細化和除氣處理，目前常采用的方式是往鋁液里面加入中間合金進行晶粒細化等操作，但是加中間合金曾在下述缺點：由于中間合金熔點高，不能完全分解進行晶粒細化而且加中間合金的同時又增加了鋁液里面的渣滓。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：

提供一種以含錳配合物細化的鋁合金材料及其制備方法，解決由于爐料含氣量太多和鋁液合金晶粒粗大導致的鋁鑄件容易出現縮松等問題；解決中間合金作為細化劑所帶來的鋁液中渣滓增加等問題。

本發明的技術方案：

一種以含錳配合物細化的鋁合金材料，按重量百分比計，該合金成分為Cu?≤0.005%，?Si≤0.015%，Fe≤0.015%，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為0.005%，含錳配合物細化劑為爐料總量的1ppm～1%，Si、Fe元素含量滿足：Fe/?Si≤1。

含錳配合物為Mn(CO)₄(NO)或Na₂[MnCl₄]或二者的混合物。

錳配合物細化劑的分子晶體聚集態顆粒度為20～200目。

以含錳配合物細化的鋁合金材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：在上述元素比例范圍內，選定一組元素和含錳配合物細化劑比例，再根據需要配制的鋁合金總量，推算出所需的每種單質金屬的質量，編制合金生產配料表，并按配料表選足備料；

步驟二：往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700～800℃下保溫；熔化過程在封閉環境內完成；

步驟三：再按配方比例先加入步驟一選定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔體攪拌均勻；

步驟四：然后對上述合金熔體進行爐內精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環境中操作；

步驟五：精煉除渣后，以保護性氣體對熔體進行除氣作業，同時使錳配合物細化劑以流態化方式隨保護性氣體加入到鋁合金熔液中；同時進行攪拌，使細化劑與合金熔體充分反應；細化劑加入完畢，繼續通入保護性氣體至細化劑反應完畢。

步驟六：靜置、調溫至700～800℃，在此溫度下保持5到10分鐘，將合金液傾倒出爐，進入下一工序。

本發明的有益效果：

含錳配合物為Mn(CO)₄(NO)或Na₂[MnCl₄]或二者的混合物在鋁液中分解形成Mn元素，錳是鋁合金的重要元素，能改善含銅(Cu)，含硅(Si)合金的高溫強度。若超過一定限度，易生成四元化合物，形成硬點以及降低導熱性。錳(Mn)能阻止鋁合金的再結晶過程，提高再結晶溫度，并能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化主要是通過MnAl₆化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl₆的另一作用是能溶解雜質鐵(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6減小鐵的有害影響。在共晶溫度658度時，錳在固溶體中的最大溶解度為1.82%。合金強度隨溶解度增加不斷增加，錳含量為0.8%時，延伸率達最大值。

配合物Mn(CO)₄(NO)在鋁液中分解生成的?CO-自由基，可吸收和去除熔體中H和O等有害雜質元素，降低鋁液中的氣體雜質含量。

Na₂[MnCl₄]分解出來的CL??與鋁液中的H生成HCL，其沸點為183℃，從鋁液中為氣態，可以直接揮發出去，起到除氣的作用。?

本發明解決了由于爐料含氣量太多和鋁液合金晶粒粗大導致的鋁鑄件容易出現縮松等問題，本發明所加的配合物中的元素熔點均低于中間合金，能夠完全溶解于鋁液，而且配合物中的元素都能起到細化晶粒和除氣作用，解決了中間合金熔點高導致的不能完全分解，增加鋁液中渣滓等問題。