[发明专利]一种复合处理剂材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种复合处理剂材料，由如下重量比的组分组成：三水醋酸钠13‑18％、氧化铝5‑9％、氟铝酸钾5‑8％、硝酸锶13‑16％、氯化钾3‑7％、氟铝酸钠12‑16％、黏土复合粉12‑15％、2～4％氯化钠，余量为Al；钼酸稀土复合物能够改变杂质元素形成的有害相的形态和尺寸，并具有发光潜能，叶腊石粉在可作为变质剂载体除气除渣，提升熔炼效率。制备方法中采用三步原料加入法，成功结合了钠、锶、稀土三种变质剂并保留变质活性，有效细化共晶硅，变质效果更为稳定，防止或减缓高温熔炼时单独变质剂的烧损，延长有效变质时间。

技术领域

本发明涉及合金变质剂领域，特别涉及一种复合处理剂材料及其制备方法。

背景技术

过共晶铝硅合金的硅组织由粗大的五瓣星状的初晶硅和长针状的共晶硅组成，这些形态的硅相将严重的割裂Al基体，在Si相的尖端和棱角处引起应力集中，合金容易沿晶粒的边界处，或者板状Si本身开裂而形成裂纹，使合金变脆，机械性能特别是延伸率显著降低，切削加工功能也不好。为了改变硅的存在状态，提高合金的力学性能，一般对合金添加变质剂细化初晶硅和共晶硅。

国内外对变质剂的研究较多，常见的变质方法有单独加入一种元素，也有加入多种元素以及化合物，这两种方法都对初晶硅和共晶硅有良好的细化作用。主要的变质元素包括磷、钠、锶、稀土及钙，这些元素可作为单一变质剂，也可形成复合变质剂，如硫磷复合变质剂、稀土磷复合变质剂、锶磷复合变质剂、钠磷复合变质剂、碳磷复合变质剂及钡磷复合变质剂等。虽然这些单一或复合变质剂有较好的初晶硅细化作用，但变质的时候仍然存在着明显的缺点。

以赤磷作为变质剂时，燃点相对低，运输和保存困难，且在细化变质的过程中，燃烧剧烈，造成磷吸收率降低，产生毒气，严重污染环境，其次在熔炼的过程中，容易产生大量的反应渣和化合物，腐蚀炉衬，增加了铝的损耗。而以A1-P中间合金变质时，虽然克服了上述缺陷，但是A1-P中间合金由于有毒，且生产工艺较复杂价格较高，因此不利于工业化生产。钠变质剂对过共晶铝硅合金变质时，存在吸附毒化作用、变质时间短等缺点。锶主要影响过共晶铝硅合金中的初晶硅形貌，对初晶硅的尺寸影响不是很明显。而且采用锶变质，由于锶与氯反应，不能用氯气或含氯复盐精炼除气。锶变质还存在容易引起吸气、价格昂贵等缺点，因此工业生产中得不到广泛的应用。钙变质过程中容易引起吸气，由于对钙含量要求严格，因此工艺难以掌握，且变质效果不如磷和钠。稀土作为单一变质剂时细化效果不明显，须结合和辅助钠和磷等变质剂才可发挥变质作用。其他复合变质剂也存在变质元素互相抑制，产渣产气过多，精确配比困难等诸多问题。

铝合金熔铸过程中一般都是采用浮游法来除气，其原理是在铝合金液中通入某种不含氢的气体产生小气泡，利用这些气泡在上浮过程中将溶解的氢带出铝合金液，逸入大气。同时，为保证良好的精炼效果，精炼温度的选择应适当，温度过高则生成的气泡较大而很快上浮，使精炼效果变差。温度过低时铝合金液的粘度较大，不利于铝合金液中的气体充分排出，同样也会降低精炼效果。同时，利用超声波、氯气或含氯复盐处理铝合金液也能有效地除气。

对于金属杂质，一般的处理方法是化有害因素为有利因素。即通过合金化方法将其变为有益的第二相，以利于材料性能的发挥。如果一定要去除的，多数情况下是利用不同元素沸点差异进行高温低压选择性蒸馏，来达到除去金属杂质的目的。传统熔炼中的撇渣除杂步骤费时费力，但除杂精炼效果直接影响合金的纯净度及最终的力学性能。

中国专利CN201610732543.1涉及一种变质处理制备过共晶铝硅合金的方法，按以下步骤进行：(1)将坩埚预热至400±5℃，将Al28Si合金、Al50Cu合金和Al8Ni合金置于坩埚中制成合金熔体；(2)用钟罩将变质剂压入合金熔体中并搅拌均匀；(3)用钟罩将ZnCl₂压入合金熔体中除气，扒渣，浇注；(4)加热至540±5℃保温3～5h，固溶处理，时效处理。此方法制备的产品其力学性能优于同类过共晶铝合金产品，工艺简单，易于实现工业化，制备成本低。