[发明专利]一种含高比例回炉料铝合金用精炼剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造铝合金的熔炼加工技术，更特别地说，是指一种含高比例回炉料铝合金用精炼剂及其使用方法。所述精炼剂可使铝合金回炉料得到资源化再利用。

背景技术

随着汽车工业的迅猛发展，能源、环境和安全问题日益突出，对铝合金需求量越来越大，开发应用高性能铝合金零部件来满足轻量化设计的需求越来越迫切。铸造铝合金因具有优异的铸造流动性、物理性能、耐腐蚀性能和机械加工性能，成为汽车零部件普遍使用的材料。但在铝合金铸件生产过程中，由于原材料受腐蚀生成“铝锈”，铝熔体与空气中的水、氧气，或者熔炼用坩埚炉衬发生反应等，导致生成氧化物夹杂及气体，其中氢气占总气体的85％以上。这些夹杂物和气体会导致铸件产生一系列的缺陷，造成铸件性能下降，甚至报废。因此，获得洁净的铝合金，是制备高品质铸件的关键技术之一。

“熔体净化处理，也叫精炼，是通过各种手段将熔体中的夹杂物和气体清除掉的工艺操作过程，目的是使熔体纯净，保证获得优质铸件(锭)的重要措施”。“铝合金熔体净化处理所用的熔剂，主要是碱金属的氯盐和氟盐的混合物，市场上叫精炼剂。”田荣璋编著，铸造铝合金，中南大学出版社，2006.9，P196，P207-208。目前市售的精炼剂可将铝熔体的氢含量降至0.2ml/100g Al的水平。

然而，随着社会对资源化循环利用需求的提升以及铝合金加工行业竞争的越演愈烈，很多工厂在铸造铝合金零部件(比如汽车车轮)时，常常添加高含量比例的回炉料，甚至一些氧化物杂质含量较高的回炉料也被使用。这些回炉料主要为制备铝合金铸件过程中产生的边料、废料、报废铸件等，其应用导致在铝合金液精炼时，普通市售精炼剂除气、除杂效果不足，尤其是去除小尺寸夹杂物的效果差，铝渣分离不良，所得铸件缺陷多等问题。

此外，因高比例回炉料的使用，铝熔体中杂质铁含量显著增加，合金凝固组织中会出现大量大尺寸的富铁相，尤其是针片状β-Al₅FeSi相，显著降低了铝合金铸件的力学性能及机械加工性能，对产品的合格率有很大影响。因此，迫切需要开发新型的高效精炼剂，以获得高品质超纯净的铸造铝合金铸件。

发明内容

为了解决铝合金铸件资源化循环利用时，传统精炼剂对添加了高含量比例回炉料铝合金熔体净化效果差，及所得铸件组织中易形成大量大尺寸针片状有害富铁相从而恶化铸件性能的问题，本发明提出了一种含高比例回炉料铝合金用精炼剂及其使用方法。该精炼剂采用碱金属、氯盐、氟盐、铝铜、铝铌中间合金、金属锌及稀土元素等进行合理配比后制成，使用方法简便易行。精炼剂加入至铝熔体中后，能够自下向上充分扩散，不吸附团聚，快速发挥精炼效果，获得高纯净度的铝合金熔体。用其对含高比例回炉料铝合金熔体进行精炼时，可将铝熔体的氢含量降至不超过0.10ml/100g Al的水平，将铝熔体的总氧含量降至不超过80ppm的水平。该精炼剂除了具有优良的除气、除杂净化效果外，还能显著降低铸件组织中β-Al₅FeSi相的数量和尺寸，消除铝合金中杂质铁的有害作用，从而提高铸造铝合金铸件的力学性能及成品率。

本发明完整的技术方案包括：

一种含高比例回炉料铝合金用精炼剂，所述精炼剂包括通用组分和功能组分，其特征在于：所述的通用组分包括以下组分：氯金属盐、氟金属盐、氟铝酸盐和/或氟硅酸盐；所述的功能组分包括以下组分：铌合金、铜合金、金属锌和稀土。

优选的，所述的精炼剂中，通用组分所占的质量分数为54％～91％，功能组分所占的质量分数为14％～36％。

优选的，所述氯金属盐为碱金属盐、MnCl₂、MgCl₂的组合物，所述的氟铝酸盐或氟硅酸盐为Na₃AlF₆或Na₃SiF₆，所述的氟金属盐为CaF₂。

优选的，所述的铌合金为Al－10Nb合金。

优选的，所述的铜合金为Al₂Cu合金。

优选的，所述稀土RE是La、Ce、Nd和Er中的一种或两种及两种以上的混合。

优选的，所述的精炼剂具体由以下质量分数的各组分组成；

以上组合之和为100wt％。

所述稀土RE是La、Ce、Nd和Er中的一种或两种及两种以上的混合。

制备所述的含高比例回炉料铝合金用精炼剂的方法，有下列步骤：