[发明专利]铝硅系合金真空熔炼用碘酸铯熔体净化剂及其加工方法

说明书

本发明提供一种适用于铝硅系合金真空熔炼用的碘酸铯熔体净化剂及其加工方法。该净化剂为质量分数0.1％至1.5％的碘酸铯(CsIO₃)和纯铝(Al)组成的铝基复合材料。上述净化剂加入到670℃～690℃真空氛围的铝硅系合金熔体中，碘酸铯部分受热分解，分解产物CsIO₄结合熔体中的氧化物夹杂沉淀析出，起到除杂的效果。净化剂颗粒可以破碎氧化物夹杂的表层氧化膜，有效地减弱熔体对氢气和水蒸气的吸附作用。本发明提供的净化剂将除杂和除气的净化目的相统一，大幅提升传统真空净化的效率和效果。经过净化后的铝硅系合金熔体氧化物杂质和含氢量明显减少，铸件延伸率和抗拉强度显著提升。

技术领域

本发明涉及一种合金熔体真空净化剂，具体涉及一种铝硅系合金熔体真空净化剂及其加工方法。

背景技术

铝及铝合金因为具有优异的材料综合性能，而广泛运用在生产制造业中。近年来随着技术领域的不断发展，铝合金的产品质量也随之被赋予了更高的要求。铝硅系合金是铝合金中的一个重要组成部分，生产中运用最多的主要是A356、A390及ADC12等牌号的铝硅系合金。然而在熔炼过程中铝硅系合金熔体会吸收氢气等气体污染物，降低熔体的纯度，导致生成的铸件出现气孔、缩松及缩孔等缺陷，使得铸件的材料密度减少，极大地损害了产品的机械性能。如何能够高效简便地实现铝硅系合金熔体净化成为科研工作者们的研究焦点。

为了生产高质量的铝硅系合金铸件，实现合金熔体的净化是重要的保障手段。铝硅系合金熔体纯度主要受气体污染的影响，这些气体污染物主要是氢气及少量的氮气、氧气及一氧化碳等。铝硅系合金熔体中溶解的气体有90％以上是氢，氢的存在降低了熔体自身的流动性，使浇铸出的铸件有效面积减少，出现局部地方的应力集中现象，进而导致铸件开裂，极大地损害了产品的质量。在现今铝硅系合金广泛运用在军工、航天及微电子等精密领域，满足产品的高质量需求就必须降低铝硅系合金熔体中过高的含氢量。通过何种方法来高效地净化铝硅系合金熔体是当今科研工作者关注的重要问题。

真空净化处理可以有效地净化铝硅系合金熔体。但传统的真空净化方法因为缺少造气手段，具有炉体真空度易受污染气体影响、难以除去熔体内的固体颗粒夹杂物等缺点。

发明内容

针对传统真空净化除气效率低、除杂难的问题，本发明一方面提供一种供铝硅系合金真空熔炼使用的碘酸铯熔体净化剂，碘酸铯熔体净化剂为含碘酸铯(CsIO₃)质量分数0.1～1.5％，其余(98.5～99.9％)成分为纯铝(Al)的铝基复合材料，运用于以硅为主要合金成分的铝硅系合金在真空氛围下的熔体净化和纯化，旨在解决以上问题。本发明首次提出了碘酸铯(CsIO₃)在铝硅系合金真空熔体净化剂中的添加应用。本发明在传统真空净化方法的基础上，利用含碘酸铯(CsIO₃)的真空熔炼净化剂来净化铝硅系合金，让“除气除杂”同步进行，使得氧化物杂质破裂并随气体气泡逸出熔体，完成熔体净化。传统的真空净化处理因缺少相对应的造气剂而净化效率较低，碘酸铯的加入能够加快熔体中气泡逸出的速率，并溶解氧化物杂质最终沉淀析出。为了提升传统真空净化铝硅系合金熔体的效果，使除气与排杂的目的相结合，发明一种使用方便、除氢效果优良的净化剂可广泛运用在各类铝硅系合金熔体净化领域。

本发明另一方面提供了制备上述净化剂的方法，该制备方法包括了如下的步骤：

首先配料过程中，原材料选用碘酸铯、纯铝，打磨去除纯铝表面的氧化层；接着进行熔炼过程，将熔炼设备及工具预热到200℃～250℃，在真空炉中抽真空至50～1000Pa，将纯铝加热至670℃～690℃，使完全熔融，保温10～15min；向熔体中加入碘酸铯，升温至700℃～730℃，然后对熔体进行搅拌使熔体中各成分混合均匀，恒温静置15～20min，熔体充分排气和除杂；最后是成型过程，在真空氛围下，在炉内模具中对净化剂熔体浇铸成型，浇铸前设置模具预热温度为400℃～450℃。

优选的，配料过程中，碘酸铯的纯度为分析纯(AR)的，纯铝的纯度≥99.99％。