[發明專利]5xxx系鋁合金熔體凈化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202110183890.4
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN113005311A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 鐵鏑;但昀;付瑩;趙占勇;王志;盧小鵬;余江偉;張博彧;李冰;管仁國
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 房艷萍;李馨

本發明公開了一種適用于5xxx系鋁合金熔煉用熔體凈化劑及其制備方法。該凈化劑為質量分數為5.0～10.0％的碘酸銫與純鋁制備而成的線型熔體凈化劑。制備該鋁基復合材料凈化劑的方法包括配料?研磨?烘干?熔煉?澆鑄?擠壓。本發明具有覆蓋隔絕、除氫除渣、細化晶粒等多種功能，綜合性能優于傳統熔體凈化劑。該凈化劑利用碘酸銫與熔體間的物理化學作用，在熔體生成穩定細密的氣泡，快速吸附熔體中的氣體與夾雜，上浮至熔體表面排出。夾雜物在熔體表面起到覆蓋隔絕的作用，阻止熔體的吸氣現象，起到去氫除雜、覆蓋隔絕的作用。該凈化劑使用簡單，應用范圍廣，去氫除雜效率高，鑄件質量好，可廣泛應用于各種5xxx合金的熔煉和凈化工序。

技術領域

本發明涉及5xxx系鋁合金熔體凈化，屬于鋁合金加工技術領域。

背景技術

5xxx系鋁合金是以鎂為主要添加元素的鋁合金，因此又稱鎂鋁合金，具有優良的耐蝕性能、優異的氣密性、比強度高、密度小、可回收、導熱性好、防電磁輻射、可薄壁成型等諸多優點，被廣泛運用于各行各業中，目前行業中常用的5系鋁合金牌號有5005、5050、5A06、5652等。然而5系鋁合金在生產制造過程中易產生缺陷，尤其在鑄造過程中，易產生氣泡、氣孔、夾雜、疏松、裂紋等缺陷，嚴重影響制品質量。因此，5系鋁合金熔體凈化技術成為行業關注重點。

5系鋁合金在熔煉過程中產生的雜質主要為各種氣體夾雜與氧化夾雜物，這些雜質使鋁合金鑄錠產生氣孔、疏松、氣泡、白斑等缺陷。其中氣體夾雜主要為氫夾雜，其次為氮氣、氧氣、一氧化碳等氣體夾雜(含量占比低于20％)。5系鋁合金中氫夾雜的危害最大，雖然氫在鋁合金中的溶解度相對較低，但是氫在熔體中與在固相中的溶解度差距過大(氫在鋁合金熔體中的溶解度是固相中的1.91倍)。因此，在5系鋁合金熔體冷卻凝固過程中，氫會大量逸出，在鑄件內部富集，形成氣泡、針孔、白點等缺陷，造成鑄件局部地區的應力集中現象，嚴重降低合金的性能，甚至會導致氫致開裂現象，使制品失效，對生命財產安全造成嚴重威脅。5系鋁合金的各種氧化物夾雜主要為熔煉與澆鑄時鋁、鎂與氧產生的氧化鋁、氧化鎂夾雜以及一些二氧化硅等固體夾雜。值得注意的是，鋁合金中氧化物夾雜與氣體夾雜存在著很強的交互作用，氫含量相同的情況下，氫致針孔率與氧化物夾雜含量存在著正相關的關系。這說明，鋁合金熔體凈化過程中，去除氧化物夾雜與除氫同樣重要。

目前，5系鋁合金常用熔體凈化方法有吹氣法、過濾法、熔劑法、非吸附凈化法等。熔劑法的工作原理是利用熔劑與熔體間的一系列物理化學作用進行除氣除雜，具有操作簡單、成本低廉、除氣除雜效率高、對于設備要求低、使用方便等優點。然而現有的熔體凈化劑存在如下共同的缺點：應用范圍窄、功能單一。在實際應用中，大多需要多種熔劑共同配合使用，才能達到凈化的目的，而且由于添加過多種類的熔劑，向熔體內引入了其他雜質，損害熔體潔凈度。針對當前5系鋁合金熔體凈化劑存在的缺點，本專利研發了一種新型的含碘酸銫(CsIO₃)的供5系鋁合金熔煉所使用的熔體凈化劑。該凈化劑創新性地采用了碘酸銫用于熔體凈化，集覆蓋保護、除氫除雜與晶粒細化等多種功能于一身，使用方便、操作簡單、除雜效率高。

發明內容

針對當前5系鋁合金熔體凈化劑存在的缺點，本發明提供一種新型的含碘酸銫(CsIO₃)的用于5xxx系鋁合金熔煉所使的熔體凈化劑及其制備方法。該凈化劑為含碘酸銫(CsIO₃)質量分數5.0％～10.0％，其余為純鋁(Al)的鋁基復合線材。該凈化劑創新性地采用了碘酸銫用于熔體凈化，具有覆蓋保護、除氫除雜與細化晶粒等多種功能，操作簡單、使用方便，大幅提高除氫除雜效率。

為實現上述發明目的，采用以下技術方案實現：一種用于5xxx系鋁合金熔煉的碘酸銫熔體凈化劑，各組分的質量分數比為：5～10％碘酸銫，余量(90～95％)的純鋁；物理性狀為：直徑5mm～20mm的線材。

優選的，所述碘酸銫為分析純(AR)純度的碘酸銫。

優選的，所述純鋁為純度為99.99％的純鋁錠。

本發明還將提供上述凈化劑的制備方法，包括以下步驟：