[发明专利]一种用于铝镁系合金真空熔炼的熔体净化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于镁铝系合金熔体真空熔炼的熔体净化剂及其制备方法。该净化剂为质量分数为1.0％～3.0％的溴酸铷、质量分数为0～0.5％的酚醛树脂与纯铝组成。制备该铝基复合材料净化剂的方法包括配料‑研磨‑烘干‑球磨‑造粒，制成颗粒状，粒径1mm‑10mm。该熔体净化剂结合真空净化技术的净化效果远优于单独使用真空净化技术的效果。该净化剂的使用可大幅缩减熔体净化时间，减少熔体的热损失并降低真空设备的密封要求，扩展了真空净化技术的应用范围。

技术领域

本发明涉及铝镁系合金熔体净化，属于铝镁合金加工技术领域。

背景技术

铝镁系铸造合金是铸造铝合金中应用较为广泛的一类铝合金，由于镁元素作为主要合金元素的添加，赋予了铝镁系合金良好的耐蚀性能及优秀的气密性，因此铝镁系铸造合金被广泛应用于各行各业中。常用的铝镁系合金牌号有5005、5050、5A06等。但是铝镁系合金在铸造过程中易产生气体、氧化物夹杂等污染物，严重降低熔体的纯度，进而导致铸件中气泡、气孔、疏松、裂纹等缺陷的出现，强烈影响铸件的机械加工性、强度、塑性等关键性能。

铸造过程中铝镁系合金熔体产生的气体夹杂主要成分中，氢气含量占比超过80％，其次是氮气、氧气、一氧化碳等气体。虽然氢在铝合金中的溶解度相较其在其它合金中的溶解度不是很高，但是氢在铝合金熔体中的溶解度是固相中的溶解度的约1.91倍，因此在铝合金熔体冷却过程中，氢气倾向于从熔体中逸出，在铸件内部形成气泡、针孔等缺陷，造成局部地区的应力集中现象，严重降低合金的力学性能。对于航空航天、军事等对铝合金产品质量有着严格要求的领域中，每100gAl中的氢含量不得超过0.06mL。氧化物夹杂的产生主要是由于铝合金浇注时铝与氧反应所生成的氧化铝、氧化镁等氧化物。同时铝合金熔体中气体夹杂与氧化物夹杂存在着很强的交互作用，在相同氢含量的情况下，针孔率与氧化物夹杂量呈现正相关。因此，铝合金熔体中去除氧化物夹杂与除氢同样重要，同时进行。

目前，铝合金熔体的真空处理是降低率熔体中氢含量最有效的方法，其是将熔体置于真空条件下，利用真空时溶解在熔体中的氢的强烈析出倾向，使氢在熔体中逸出，形成气泡，上浮至液面，从而达到除氢的目的。但是真空处理需要昂贵的真空密封设备，除氢过程中熔体温度损失过大，并且氢的析出速率较慢，形成气泡较小，上浮速度慢，因此其除氢用时太长，除杂能力有限，设备要求高，限制了工业应用。

因此，针对当前铝镁合金熔体真空净化技术中存在的问题，本专研究开发了一种新型的含溴酸铷(RbBrO₃)的供铝镁系合金真空熔炼使用的熔体净化剂。创新性地利用真空净化技术和含有溴酸铷成分的真空熔体净化剂的配合作用，在真空条件下将该熔体净化剂投入熔体中，该净化剂能够产生大量稳定的气泡，氢气在真空气氛下受较大分压差的影响而快速从熔体逸出至气泡中，并迅速上浮至熔体表面，同时在上浮过程中吸附夹杂，显著提高真空净化技术除氢、除杂的效率和效果。

发明内容

为了克服现有的铝镁系铝合金熔体净化技术中存在的缺点与不足，本发明提供一种用于铝镁系合金真空熔炼的熔体净化剂及其制备方法，熔体净化剂为含溴酸铷(RbBrO₃)质量分数在1.0％～3.0％，含酚醛树脂粘结剂质量分数在0～0.5％，其余为纯铝(Al)的铝基复合材料净化剂，可集加快气体杂质逸出与除杂功能为一体，并且组分简单、工艺便捷易生产，净化剂加入方便。该净化剂主要运用于以镁为主要合金成分的铝镁系合金熔体在真空环境下的净化及纯化处理。本发明开发的一种新型的含溴酸铷(RbBrO₃)的供铝镁系合金真空熔炼使用的熔体净化剂，创新性地利用真空净化技术和含有溴酸铷成分的真空熔体净化剂的配合作用，在真空条件下将该熔体净化剂投入熔体中，该净化剂能够产生大量稳定的气泡，氢气在真空气氛下受较大分压差的影响而快速从熔体逸出至气泡中，并迅速上浮至熔体表面，同时在上浮过程中吸附夹杂，显著提高真空净化技术除氢、除杂的效率和效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种供铝镁系合金真空熔炼使用的熔体净化剂，各组分的质量分数比为：1～3％溴酸铷，96.5～99％纯铝，0～0.5％酚醛树脂粉末。