[發明專利]一種鋁合金及其熔煉方法

有效

• 申請號: 201710991205.4
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107723498B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 賀顯聰;許永祥;鄒高鵬;張慧;王紅星
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/06;C22C21/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 鄧麗;王偉

本發明公開了一種鋁合金及其熔煉方法，通過在粗化處理鎢合金球表面附著鎂、硅、氧化石墨烯等添加漿料，將其通過鎢合金網裝置快速放入鋁液中，使得鎂、硅成分形成Mg₂Si相添加到鋁基體中，并且通過鎂的爆炸反應在鋁液中將氧化石墨烯還原并均勻彌散分布。該方法制備的鋁合金中鎂、硅成分能夠有效地加入到鋁基體中形成Mg₂Si強化合金相，并且彌散還原氧化石墨烯能使得鋁合金導電性能和力學性能同時大幅提高。此外，熔煉設備要求低、工藝簡單，適合大規模生產。

技術領域

本發明屬于鋁合金強化和制備領域。具體涉及一種鋁合金及其熔煉方法和應用。

背景技術

6×××系鋁合金具有良好的塑性、可焊性、耐腐蝕性，被廣泛應用于飛機零件、耦合器以及電子器件和接頭等場合。6×××系鋁合金主要添加元素是鎂和硅，它們能否較好加入到鋁合金中直接影響到6×××系鋁合金的性能，由于熔煉相比于粉末冶金制備出的合金致密、性能優越，因此目前很多應用于要求較高場合的合金都采用冶煉的方法得到相應合金。然而傳統的冶煉工藝對于6×××系鋁合金中的鎂、硅元素很難加入使其形成Mg₂Si強化相，添加鎂時未接觸到鋁液就已經燃燒附著到鋁液表面的氧化鋁膜層作為熔渣被排出。石墨烯本身很輕，具有很大的比表面積，在熔煉時很難分散鋁合金溶液中。李炯利等通過將石墨烯加入鋁基體中形成中間合金添加到熔煉的鋁液中，改善了石墨烯在鋁液中分散均勻性問題（CN105112745A）。崔立新等人也報道了利用電解鋁液和工業硅在中頻爐內配制AlSi₁₂液態中間合金，然后沖刷鎂錠，最后加入到鋁液中使得Mg₂Si均勻分布（CN102140589A）。但其工藝復雜，成本較高，不適用工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋁合金及其熔煉方法。重點解決6×××系鋁合金添加強化合金相和石墨烯分散均勻性問題，協同提高鋁合金導電性能和力學性能，降低成本。

本發明鋁合金的熔煉方法，通過在粗化處理鎢合金球表面附著鎂、硅、氧化石墨烯等添加漿料，將其通過鎢合金網裝置快速放入鋁液中，使得鎂、硅成分形成Mg₂Si相添加到鋁基體中，并且通過鎂的爆炸反應在鋁液中將氧化石墨烯還原并均勻彌散分布。這種方法制出的鋁合金中鎂、硅成分能夠有效地加入到鋁基體中形成Mg₂Si強化合金相，并且彌散還原氧化石墨烯能使得鋁合金導電性能和力學性能同時大幅提高。此外，熔煉設備要求低、工藝簡單，適合大規模生產。

本發明通過如下技術方案予以實現：

（1）配制添加漿料；

所述漿料成分配方如下：純鎂粉質量比18-22%、純硅粉質量比7-9%、氧化石墨烯質量比4-9%、無水乙醇質量比60-64%、其他增稠劑、粘接劑質量比為3-4%。

所述漿料配制工藝如下：將氧化石墨烯溶于無水乙醇超聲振蕩10-20min；先后加入純硅粉和純鎂粉，均勻攪拌10-20min后加入增稠劑和粘接劑；均勻攪拌5-10min后放入烘箱中60℃保溫20min，得到添加漿料。

（2）鎢合金球粗化處理；

采用粗砂對鎢合金球表面進行高速噴丸粗化處理10-15min。

（3）將步驟（1）的漿料粘附在步驟（2）粗化處理過后的鎢合金球表面，60℃干燥10min；

（4）去除純鋁表面氧化膜并進行熔煉；

采用電阻爐熔煉，升溫速率15-25℃/min，熔煉溫度680-720℃，保溫10-20min，得到鋁液。

（5）利用鎢合金網裝置將表面覆有漿料的鎢合金球添加到鋁液中攪拌，加入精煉除渣劑，爐溫升至熔煉溫度，保溫10-20min；

所述攪拌時間5-10min，爐溫升至700-750℃保溫10-20min；