[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋁磷合金的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310088239.4
• 申請(qǐng)日: 2013-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103146940A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉相法;高通;孫謙謙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué);山東呂美熔體技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C1/03
• 分類(lèi)號(hào): C22C1/03;C22C21/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種用于細(xì)化共晶及過(guò)共晶鋁-硅系合金中初晶硅的鋁磷合金的制備方法。?

背景技術(shù)

共晶及過(guò)共晶鋁-硅系合金在使用前需對(duì)其中的初晶硅進(jìn)行細(xì)化。目前，工業(yè)上一般通過(guò)向鋁熔體中添加磷元素來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)初晶硅的細(xì)化（亦稱(chēng)變質(zhì)處理），主要使用的含磷變質(zhì)劑有：赤磷、銅-磷、鋁-磷和硅-磷合金等。赤磷燃點(diǎn)較低（240℃），加入到熔體中會(huì)生成大量有毒的P₂O₅氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境。銅-磷合金密度較大，在靜置爐中易沉淀偏析，變質(zhì)效果不穩(wěn)定。近年來(lái)發(fā)展迅速的鋁基、硅基含磷合金克服了赤磷、銅-磷等變質(zhì)劑的缺點(diǎn)，如：申請(qǐng)?zhí)枮?00610042395的中國(guó)專(zhuān)利報(bào)道了一種磷-硅合金及其制備方法，該合金對(duì)初晶硅相具有良好的細(xì)化效果，并在生產(chǎn)中獲得了推廣應(yīng)用。但生產(chǎn)此種磷-硅合金，需要將磷以蒸汽的方式引入到熔體中，因而工藝較復(fù)雜，且生產(chǎn)成本較高。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)便、適合工業(yè)化生產(chǎn)的鋁磷合金的制備方法，該合金能對(duì)共晶及過(guò)共晶鋁–硅系合金中的初晶硅起到高效的細(xì)化作用。?

本發(fā)明是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：?

一種鋁磷合金的制備方法，其特征是包括以下步驟：?

（1）首先按以下質(zhì)量百分比準(zhǔn)備好制備鋁磷合金所需的原料：純鋁90.0–96.0，磷鐵合金4.0–10.0，其中磷鐵合金所含化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：磷24.0–30.0；錳<2.0；鈦<2.0；硅<1.0；其余為鐵；?

（2）在熔煉爐中將工業(yè)純鋁熔化至850℃–1150℃，加入磷鐵合金，保溫并攪拌5–30分鐘，使磷鐵合金中磷化鐵與鋁反應(yīng)形成高熔點(diǎn)的AlP顆粒，鐵以原子態(tài)溶解于鋁熔體中；?

（3）將上述反應(yīng)后的熔體引入至過(guò)濾裝置中，過(guò)濾裝置由上下兩個(gè)部分構(gòu)成，上部為保溫爐，下部為流槽，中部嵌有過(guò)濾板，待熔體靜置、過(guò)濾?后，AlP顆粒被過(guò)濾板阻擋而留在上部，而在下部可得到鋁鐵合金液；將上部熔體直接澆鑄成型，則得到鋁磷合金，將鋁鐵合金液處理、澆鑄，則可得到鋁鐵合金副產(chǎn)品。?

通過(guò)該方法可制備一種鋁磷合金，其所含化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：鋁93.0–98.0，磷1.0–6.0，鐵＜1.0，硅＜0.1；鋁磷合金的含磷量高低可通過(guò)調(diào)整磷鐵合金的加入量和控制過(guò)濾裝置中上、下兩部分熔體體積來(lái)實(shí)現(xiàn)。?

由于磷鐵合金是一種價(jià)格低廉的富磷原料，合金中的磷可用于初晶硅的細(xì)化，而其中的鐵亦用途廣泛，如：可作為鋁合金用鐵添加劑，或用于生產(chǎn)導(dǎo)電鋁合金等。因此，利用磷鐵合金，使用上述工藝生產(chǎn)出鋁磷合金和鋁鐵合金副產(chǎn)品，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。?

本發(fā)明制備的鋁磷合金具有含磷量高、細(xì)化效果穩(wěn)定、加入量少和熔點(diǎn)低等優(yōu)點(diǎn)。在加入量小于0.3%的情況下，可使初晶硅尺寸由150μm以上減小到35μm以下。與通過(guò)將磷蒸汽引入到熔體中來(lái)制備含磷合金的工藝相比，該種方法工藝簡(jiǎn)單，制備過(guò)程中無(wú)需特殊設(shè)備，適合工業(yè)生產(chǎn)。?

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明過(guò)濾裝置結(jié)構(gòu)示意圖?

圖中，1為保溫爐，2為電阻絲，3為鋁磷合金液出口，4為過(guò)濾板，5為流槽，6為鋁鐵合金液出口?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的三個(gè)最佳實(shí)施例。?

實(shí)施例1?

（1）按工業(yè)純鋁96.0%、磷鐵合金4.0%的質(zhì)量百分比稱(chēng)取原料，其中磷鐵合金所含化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：磷25.0；錳1.5；鈦1.5；硅1.0；其余為鐵；?

（2）在熔煉爐中將工業(yè)純鋁熔化至850℃，加入磷鐵合金，充分?jǐn)嚢?分鐘至反應(yīng)完全；?

（3）將上述反應(yīng)后的熔體引入至圖1所示過(guò)濾裝置的保溫爐1中，將熔體靜置、過(guò)濾，AlP顆粒被陶瓷過(guò)濾板4阻擋留在保溫爐1中，鋁鐵合金液則經(jīng)由鋁鐵合金液出口6處獲得；將保溫爐1中的熔體直接澆鑄成型，?得到鋁磷合金；將鋁鐵合金液直接澆鑄成型，則得到鋁鐵合金副產(chǎn)品。?

按照上述配比和工藝可得到鋁磷合金，其中鋁磷合金化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：磷2.5，鐵<0.7，硅<0.1，其余為鋁。?

實(shí)施例2?

（1）按工業(yè)純鋁93.0%、磷鐵合金7.0%的質(zhì)量百分比稱(chēng)取原料，其中磷鐵合金所含化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：磷28.0；錳1.0；鈦1.0；硅1.0；其余為鐵；?

（2）在熔煉爐中將工業(yè)純鋁熔化至1000℃，加入磷鐵合金，充分?jǐn)嚢?5分鐘至反應(yīng)完全；?