[发明专利]6xxx系铝合金熔体纯化剂及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于6xxx系铝合金熔体纯化剂及其使用方法。该纯化剂由碘酸铯和纯铝组成，其中碘酸铯质量分数为20％～40％，纯铝为60％～80％。使用时，先将铝合金熔体加热至600℃～800℃，通过送进机构将铝合金熔体质量的0.1％～2.0％的6xxx系铝合金纯化剂置入熔体中。本发明的6xxx系铝合金纯化剂不仅具有优异的除杂除气能力，还具有显著的晶粒细化效果，可以大幅提高铝合金铸坯质量，特别适用于对综合性能要求较高的复杂结构产品的制备。

技术领域

本发明涉及的是一种用于铝合金净化处理的纯化剂及其使用方法，属于金属材料领域。

背景技术

6xxx系铝合金，即铝-镁-硅系合金，是铝基变形合金的一个重要系列，具有优良的工艺性能，良好的抗腐蚀性能以及中等强度。在此基础上添加Cu元素，形成铝-镁-硅-铜系合金，具有良好的锻造性能，主要用于锻件，又被称之为锻铝。在6xxx系铝合金熔化、浇铸等处理过程中，熔体中存在的气体、各种夹杂物及其他金属杂质等往往使铸锭产生气孔、裂纹、氧化夹杂等缺陷，极大影响到铸坯加工性能及制品成材率、强度、塑性、耐腐蚀性和外观品质等。

铝合金熔炼过程中，液态铝合金更容易从环境中吸收气体，在这些气体中，氢占总量的85％以上，且溶解度极高，绝大部分氢以间隙原子状态溶解于熔体中，少部分氢气吸附于夹杂的表面或缝隙中，形成负曲率半径的氢气泡。当合金冷却凝固时，氢的溶解度将大大降低，从而将贮存于其中的过饱和氢释放，在合金内部产生分散性的气孔或表面气孔，同时还会造成成分偏析，使得合金铸件的力学性能、耐腐蚀性能和抗裂纹扩展性能降低。

在6xxx系铝合金中，主要合金元素为Mg、Si，Mg是表面活性元素，且密度低于Al，在熔炼过程中，Mg会被氧化，氧化产物MgO疏松多孔，并将取代6xxx系铝合金熔体表面较为致密的Al₂O₃薄膜，破坏了Al₂O₃薄膜对熔体的覆盖保护作用，使得Al熔体更容易吸收空气中水分；合金中含有的Si对游离态的氢具有很强的亲和力，当对铝熔体进行气体除杂时，Si阻碍了氢原子向气泡的扩散，降低了除气效果。常见的熔剂和气体净化除杂效果单一，不能有效降低熔体内氢含量及氧化物夹杂，6xxx系铝合金在熔炼和浇铸过程中，熔体吸收的大量空气就不能有效排除，在熔体内造成气体和氧化夹杂。气体夹杂主要以氢为主，会使铸坯产生大量尺寸不均、形状不规则的气孔，破坏了金属材料延续性，在气孔周围引起应力集中，降低材料塑性及强度；过饱和状态的氢还是合金在均匀化时产生二次疏松和表面气泡主要诱因，影响产品品质。熔体中的氧化夹杂主要以Al₂O₃为主，和基体在弹性模量、硬度、膨胀系数等方面具有很大差异，外力作用下，Al₂O₃尖角处产生应力集中，显著降低力学性能和抗应力腐蚀性能；产生的氧化物夹杂会成为硅相的形核点，促进硅相在其上面形核长大，在后续加工过程中成为裂纹源，降低铝合金强度及韧性。因此，研制新型的集覆盖保护、除氢除杂和细化变质等功能于一体的无毒无害熔剂，已经迫在眉睫。

发明内容

本发明为在6xxx系铝合金熔炼过程中，去除熔体中气体和氧化夹杂，同时有效细化铝合金晶粒，提出了一种新型6xxx系铝合金熔体纯化剂及其使用方法，所述的纯化剂由20～40wt.％的碘酸铯(CsIO₃)和余量(60～80wt.％)的纯铝(Al)组成，制备成铸锭后热挤为棒线材，其直径在0.1～20mm之间。

上述6xxx系铝合金熔体纯化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按上述比例碘酸铯20～40wt.％，纯铝余量(60～80wt.％)称量原材料；

(2)将纯铝在真空炉内加热熔化，加入碘酸铯后搅拌均匀，浇铸成棒；其中，加热的温度为680～740℃；浇铸温度为640℃～760℃；

(3)加热挤压筒、挤压模具至200～500℃，挤压比为50～120，经多次挤压成线材，即可制得纯化剂。