[发明专利]一种过共晶铝硅合金的磷变质剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种过共晶铝硅合金的磷变质剂。

背景技术

过共晶铝硅合金是目前最有应用潜力的铸造铝合金。由于线膨胀系数小，密度轻，具有良好的流动性、抗热裂性，优良的耐磨、耐蚀性能，过共晶铝硅合金是制造内燃机活塞、汽车斜盘式压缩机用斜盘和活塞的优质材料。然而，该合金原始铸造组织中的初生Si相粗大，呈板片状、多角状、五瓣星状，严重割裂基体组织，不仅严重降低了合金的力学性能，还恶化了合金的铸造性能，影响了该合金的实用化进程。

磷进行变质是迄今为止最常用和有效的解决方法，采用磷类变质剂不仅可以细化初晶Si，同时还可以使Al-Si合金的共晶点左移，增加初晶Si数量。目前国内外主要应用的磷类变质剂有赤磷、磷盐复合变质剂和Cu-P(含8％-10％P)中间合金等，工业上常用赤磷变质。

专利CN 1540011制备了一种含锰、铋、银等重金属的铜-磷中间合金；专利CN 1410565A及CN 1540011将磷、铝、铜-磷中间合金及磷化铝等在700℃～1000℃下熔化，制备了含铜的铝-磷中间合金。专利CN 1308142把10～30％磷、10～40％锶及5～40％氧，以单质或盐的形式经烘干、机械混合后待用；专利CN1584085A采用压块的方法，制备了含磷、钛、碳化钛及钇的过共晶铝硅合金的复合变质剂。

然而，上述变质剂在使用过程中存在诸多问题：

(1)赤磷复合变质剂，由于磷的燃点和升华温度低，运输和保存过程中存在安全隐患；加入过程中反应剧烈，产生有毒五氧化二磷气体，污染环境；磷的吸收率低，且难以控制；经压块后压入熔体，虽反应较平稳，但仍会冒出大量烟气，致使吸收率低，污染大。

(2)磷盐复合变质剂，也产生有害气体，环境污染较严重；产生大量反应渣，腐蚀炉衬，增加铝耗；磷的吸收率受工艺条件限制，变质效果不稳定，废品率高。

(3)含磷中间合金，如Cu-P-(X)，熔点高，加入后难熔化；密度大，易偏析；不适合静置炉生产(国内生产状况)，仅适合感应炉生产；流程长，能耗高；增加合金中的Cu及P以外其他元素的含量，限制了所用合金的牌号。

(4)采用巨毒药品AlP做原料，生产过程存在一定的安全问题。

(5)变质剂加入温度较高，通常在800℃以上，能源消耗高。

磷变质过共晶铝硅合金的细化机理已达成共识，是由于高熔点(约2540℃)的AlP(Al[1]+P[1]→AlP[s])与硅同为立方晶体，晶格常数极其相近，可作为优异的初晶硅异质形核质点，细化初晶硅。因此近年来，日本和德国研制了含有AlP预制晶核的Al-Cu-P中间合金，它们通过粉末冶金法成型，然后热挤压成杆状，在铸锭铸造和半连续水冷铸造期间，可以像Al-Ti-B丝那样，在正常的铸造温度下连续地加在流槽中，无污染，工艺简单，变质效果良好，但同样存在上述问题。国内也有人采用巨毒药品AlP做原料，研制含有AlP预制晶核的Al-P中间合金，生产过程存在一定的安全问题。

发明内容

本发明旨在克服上述技术的不足，提供一种高效、简便、低成本、“绿色”的过共晶铝硅合金的磷变质剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种过共晶铝硅合金的磷变质剂，其特征在于变质剂由质量百分比组成为1％～30％磷粉、1％～50％铝粉、5％～40％氯化物、1％～20％氟化物，经球磨混均后，压制成块的块状变质剂。

本发明的一种过共晶铝硅合金的磷变质剂，其特征在于所述的氯化物为氯化钾或氯化钠。

本发明的一种过共晶铝硅合金的磷变质剂，其特征在于所述的氟化物为氟化钾、氟化钠、氟硼酸钾、氟硼酸钠、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟铝酸钾、氯铝酸钠中的一种。

本发明在赤磷中添加铝粉，并采用球磨的方法，提高磷的表面活性，增加磷与铝的接触，加快磷与铝的互溶/反应速度，使其形成少量AlP预制晶核，从而降低变质剂加入温度，提高磷吸收率，减小污染。

本发明的一种过共晶铝硅合金的磷变质剂的制备方法，其特征在于将所述组成的变质剂粉末混合后，放入球磨机中球磨5～600分钟，在1～10个大气压下压制成块。使用时采用压板或压勺直接压入铝硅合金熔体即可。

本发明的一种过共晶铝硅合金的磷变质剂的制备方法，其特征在于所述的球磨过程采用惰性气体保护或抽真空防护，以防止球磨过程中原料氧化。