[發(fā)明專利]一種高鍶含量的鍶鋁合金的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610074670.7
• 申請(qǐng)日: 2016-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN105695805B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何義民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 高郵宏瑞特種金屬有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22C24/00;C22C1/02;C22C1/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種鍶鋁合金的制備方法。

背景技術(shù)

鑄造鋁硅合金因具有密度低、強(qiáng)度高、耐磨、耐熱性好、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，所以是鑄造鋁合金中運(yùn)用范圍最廣、產(chǎn)量最大的一類合金。但鋁硅系合金隨硅含量的升高，組織中出現(xiàn)大量針片狀共晶硅，甚至出現(xiàn)粗大多角形塊狀初晶硅，嚴(yán)重地割裂了基體，使合金的機(jī)械性能特別是塑性顯著降低，切削加工性能惡化。變質(zhì)處理是改變結(jié)晶硅相的形貌、尺寸的過程，但對(duì)含硅量小于6％的鋁硅系合金進(jìn)行變質(zhì)處理時(shí)，力學(xué)性能提高不顯著，鑄件反而易出現(xiàn)氣孔。因此變質(zhì)處理主要是針對(duì)含硅量超過6％的鋁硅系合金。

自1920年發(fā)現(xiàn)Na對(duì)鋁硅系合金有變質(zhì)作用以來，迄今已發(fā)現(xiàn)堿金屬中的K、Na、Ca、Sr、Ba，混合稀土金屬中的Eu、La、Ce、Re，氮族元素中的Sb、Bi，氧族元素中的S、Te，還有P、C等元素均具有變質(zhì)作用，人們也已研制出多種變質(zhì)劑和變質(zhì)處理方法。其中鋁鍶合金是一種新型高效變質(zhì)劑，目前應(yīng)用廣泛。同其它變質(zhì)劑相比，鋁鍶合金的變質(zhì)作用時(shí)間長(zhǎng)，可持續(xù)5～7小時(shí)，變質(zhì)過程中不但無過變質(zhì)行為，而且可以反復(fù)重熔，無腐蝕作用。因此鋁鍶合金被普遍地應(yīng)用于鑄造行業(yè)，是鋁合金，特別是含硅鋁合金的一種重要變質(zhì)劑，可以改善鑄件的組織和提高鑄件的機(jī)械性能。鋁鍶合金作為鋁硅鑄造合金的變質(zhì)劑，廣泛應(yīng)用于鋁硅合金的鑄造，年需求量巨大。

制取鋁鍶合金的方法可以分為對(duì)摻法、熱還原法和熔鹽電解法。熔鹽電解法按照所用的熔鹽不同，又可以分為氯化物熔鹽電解和氟化物熔鹽電解。對(duì)摻法是在電弧爐或其它高溫爐內(nèi)由兩種或兩種以上的金屬在熔融狀態(tài)下對(duì)摻而成。目前，鋁鍶合金的制備方法有多種，但是企業(yè)中廣泛應(yīng)用的還是對(duì)滲法。

目前，國(guó)內(nèi)鋁鍶合金生產(chǎn)廠家只能生產(chǎn)鍶含量20％以下的鋁鍶合金，在鋁鍶合金的制造過程中，鍶含量大于20％的鋁鍶合金生產(chǎn)難度特別大。鍶是活潑金屬，研究表明：使用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)鋁鍶中間合金時(shí)，鍶元素含量達(dá)到13％以上時(shí)，鋁鍶合金熔液流動(dòng)性差，凝固時(shí)產(chǎn)生偏析析出物，并且體積發(fā)生膨脹，使用性能也急劇降低。而且當(dāng)向鋁熔液加入的鍶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20％時(shí)，將很難融于鋁熔液中，并充分反應(yīng)形成鋁鍶合金。而現(xiàn)在企業(yè)里使用的20％或以下的鋁鍶合金熔點(diǎn)高達(dá)800℃以上，不但會(huì)造成企業(yè)的能耗增加，而且由于有效成分鍶含量低，實(shí)際增加了企業(yè)使用鋁鍶合金變質(zhì)劑的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高鍶含量的鍶鋁合金的制備方法，目的是制備出有效成分的鍶含量高、熔點(diǎn)低的鍶鋁合金，降低能耗和成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種高鍶含量的鍶鋁合金的制備方法，其特征在于：包括步驟：

(1)首先將鋁塊預(yù)熱；

(2)然后在惰性氣體保護(hù)下，將鍶塊加熱至熔化，得到鍶熔液，在鍶溶液表面加入覆蓋劑且對(duì)鍶溶液進(jìn)行保溫；

(3)在惰性氣體保護(hù)下，將所述預(yù)熱后的鋁塊壓入鍶熔液中至完全熔化，所述壓入的鋁塊與所述鍶熔液的質(zhì)量比為1:14～1:0.9，此后加入精煉劑，除氣、攪拌、熔煉，得到鍶鋁合金液；

(4)在惰性氣體保護(hù)下，加熱所述鍶鋁合金液且保持其溫度為700℃～900℃，然后澆鑄，得到鍶鋁合金。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中鋁塊單個(gè)重量為1kg～3kg，鋁塊在預(yù)熱爐進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150℃～300℃，預(yù)熱時(shí)間為1h～2h，為了去除鋁塊表面的水汽，并能使鋁能更好、更均勻的融于鍶熔液中，所述鋁塊中含Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為99.7％。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中鍶塊放入坩堝中加熱，加熱溫度為780℃～850℃，所述覆蓋劑成分為氯化鈉和螢石粉，其中螢石粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～35％，覆蓋劑加入量為鍶熔液質(zhì)量的1％～2％，加入覆蓋劑主要為了隔絕空氣，降低鍶的損耗，所述鍶熔液保溫時(shí)間為25～30分鐘，所述鍶塊中含Sr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為99.0％。

進(jìn)一步地，所述步驟(3)中鋁塊分三批壓入，第一批壓入投料總量的60～80％，第二批壓入投料總量的10～20％，第三批壓入投料總量的10～20％，加入精煉劑后熔煉時(shí)間為20～30分鐘，精煉劑成分為氯化鉀和碳酸鈉，其中碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～40％，精煉劑加入量為鍶鋁合金熔液質(zhì)量的0.5％～1％，加入精煉劑是為了去除溶液里的渣滓和氫氣。

進(jìn)一步地，所述步驟(4)中加熱所述鍶鋁合金熔液保持時(shí)間為10～20分鐘，所述澆鑄完成后得到的鍶鋁合金在惰性氣體的保護(hù)下傳送至包裝機(jī)進(jìn)行密封包裝。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)、(3)或(4)中惰性氣體的氣壓為2000～30000Pa。