[發明專利]一種Al-Cu合金的制備方法

無效

• 申請號: 201310234230.X
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN104232957A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 華兆紅
• 申請（專利權）人: 無錫市森信精密機械廠
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C21/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊晞

技術領域

本發明涉及合金的冶煉方法，具體涉及Al-Cu合金的制備方法。

背景技術

Al-Cu合金有較高的強度，優異的塑性，良好的處理可強化性、切削加工性和拋光性，良好的高溫超低溫性能，被廣泛應用于航空航天飛行器、輕型甲車及汽車的某些零部件等領域。

Al-Cu合金熔體有良好的流動性，主要采用直接水冷鑄造方式生鑄錠，再將鑄錠進行熱軋加工成板材、棒材和線材，很少采用連鑄連軋法生產線材。因此相對于熱軋而言，連鑄連軋生產工藝不成熟，熔煉工藝等有待進一步的研發。

目前采用的Al-Cu熔煉技術有以下幾種：

（1）直接添加純銅合金化

將電解鋁液溫度升高至950℃～1000℃，扒凈表面浮渣，并向熔體表面撒上覆蓋劑，然后加入預先破碎好的純銅，保溫熔煉60min～90min，徹底攪拌熔體，并加入打渣劑和精煉劑對熔體進行精煉處理，這樣熔制Al-Cu合金。

該生產工藝存在的問題:

(1)熔煉Al-Cu合金時的溫度高，熔體的吸氫量較多，鑄件容易產生氣孔、疏松、夾渣等缺陷。

(2)純銅直接加入電解鋁液配料，銅的吸收效果差，熔體成分均勻性差。純銅的熔點為1083℃，且銅的密度大于鋁的，容易導致銅富集于熔體下部，偏析嚴重，使鑄件組織不均勻。同時將整爐的鋁熔體升溫至950℃～1000℃，消耗大量的柴油或電能，加工成本較高。且獲得的Al-Cu合金內部組織不均勻，偏析較大，有明顯的氣孔、夾渣及未完全溶解的金屬銅。

（2）采用Al-75Cu中間合金間接合金化

采用含w(Cu)為75%的Al-Cu中間合金配制Al-Cu合金，在溫度為760℃～840℃電解鋁液中加入中間合金，保溫20min～40min，徹底攪拌熔體并添加打渣劑、精煉劑對熔體進行處理，靜置40min以上，從而完成合金化。

該生產工藝存在的問題:

(1)Al-Cu中間合金成本高，市場價格為5萬元/t。生產成本較高，不利于產品批量生產。

(2)產品性能的均勻性差，相對于直接添加純銅而言，產品內部組織有明顯的改善，但仍存在組織不均勻、有偏析和氣孔等問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種Al-Cu合金的制備方法。所述方法獲得的合金組織較為均勻，偏析少，晶粒細小，且成本低，節約資源。

為解決上述問題，本發明采用了以下技術方案：

一種Al-Cu合金的制備方法，其工藝流程包括：

(1)利用適量廢銅加入到溫度在950℃左右鋁液的熔煉爐內(鋁液量為1/5熔煉爐容量)，配制w(Cu)=2.5%的Al-Cu中間合金，保溫1-1.5h左右，讓銅充分溶解；

(2)當Al-2.5Cu中間合金配制好后，加入溫度為760℃～840℃的電解鋁液，稀釋至鋁合金產品的化學成分要求，撒上覆蓋劑，保溫30min-1h左右，加入打渣劑除渣，并將表面浮渣扒除；

(3)向鋁熔體中加入Al-B中間合金(0.5kg/tAl～5kg/tAl)對鋁熔體進行硼化處理。

(4)將處理過的熔體導入靜置爐內靜置20-30min以上，使鋁合金產品的組織更加均勻致密。

(5)鑄造，在線添加晶粒細化劑Al-Ti-B絲。

其中，所制備的Al-Cu合金的以質量分數（wt%）計，成分為：0.1Si，0.4Fe，0.35-0.8Cu，0.01Mn，0.03Ga，0.01Cr，0.05Zn，0.05B，0.02V+Ti，不可避免的雜質0.1，余量Al。

其中，熔煉過程中采用電磁攪拌；

其中，精煉劑用純度99．99%的氮氣噴吹法加入鋁熔體中，對鋁熔體進行再一次的除氣、除渣，凈化處理。

本發明具有以下優點：

（1）本發明采用加入Al-B中間合金。由于加入的Al-B中間合金中存在大量的A1B相，由Al-B中間合金溶解出的硼元素還會與低鈦鋁合金中的溶質鈦反應生成細小而彌散分布的TiB₂相，這樣，熔體中的異質結晶核心將大大增多，使晶粒細化效果明顯增強，從而使產品具有較好的晶粒度。