[发明专利]铝-锶-稀土精炼变质剂及其生产工艺

说明书

本发明属于铸造铝合金用铝-锶-稀土精炼变质剂的生产工艺。

目前，在铸造铝合金工业上，人们普遍采用的都是原始的钠盐作变质剂，变质前用六氯乙烷精炼，精炼后扒楂、静止5-10分钟后，进行变质处理，这是熔炼过程中不可缺少的两步工序。虽然六氯乙烷和三盐精炼变质效果较好，但是这种方法易夹杂、污染环境、腐蚀设备，钠变质时间很短，只有30-40分钟，满足不了大规模连续铸造的需要。

八十年代初人们开始研究以锶作变质剂，日本专利特许昭59-233090公开了以Sr-Al合金作为母合金对铸造铝合金进行变质处理，发现锶变质具有长效性，但它的生产规模小，每炉只能生产出1kg左右Al-Sr合金，其电解电流只有26.5A。

1989年《特种铸造及有色金属》杂志公开了吉林工业大学李道韫等人“稀土元素对铝铜合金中夹杂物影响的研究”，指出稀土除气除杂效果比C₂Cl₆要好，并且给出对稀土除气除杂特性的研究结果。

本发明的目的是提供一种采用Al-Sr-RE三元合金作为变质剂，并用氯化物熔盐电解法生产铝-锶-稀土精炼变质剂的生产工艺。

本发明采用氯化物熔盐电解及其共沉积Al-Sr-RE合金，用工业SrCl₂、6H₂O、KCl、NaCl、RECL₃、6H₂O，将SrCl₂、6H₂O和RECl₃、6H₂O加热脱水使其变成SrCl₂、RECl₃。将SrCl₂、RECl₃、NaCl、KCl按重量比5∶1∶2∶2混合后作电解质。

电解过程：先称取99.5%Al 30～32kg，加入电解槽，将上述配好的四种盐的电解质30～40kg加入到电解槽中，加热熔融后通直流电，通入电压6-8V，电流400-600A，电解4-8小时，取出Al-Sr-RE合金铸锭，检测合金中Sr含量4～6%，RE 0.2～1.0%，该合金作为精炼变质剂。

在应用Al-Sr-RE变质剂时先预热，然后当铝合金熔融后，温度升到730℃±10℃时，用钟罩将预热好的变质剂压入铝液中，加入量为铝水重量的1%，经3-5分钟后熔解，轻微搅拌，静止5分钟扒渣，后静止3分钟，浇注。所得铸件性能如表1（同时与C₂Cl₆钠盐变质剂比较）。

不同变质剂对ZL₁₀₁铸造铝合金机械性能的影响

本发明由于采用Al-Sr-RE合金作为其共晶硅及亚共晶硅铸造铝合金精炼剂，其精炼效果可与C₂Cl₆比美，同时明显减少铸件的针孔度及杂质，变质有效时间长达4-6小时，并且无污染，不腐蚀设备，可提高铸件常温和高温的机械性能及热稳定性能，这种合金熔点低，只有650℃-660℃，在铸造过程中，将其加入铝合金中只要3-5分钟全部熔解，铝水流动性好，不缩孔，即使是几何形状复杂的铸件也不出废品，另外本发明将传统的铸造熔炼二步工序简化为一步，提高了生产效率，改善劳动环境。

用传统工艺Na盐变质的六氯乙烷精炼所得的合金，其针孔度为4级，用本发明Al-Sr-RE三元合金精炼变质所得合金针孔度达2级。

本发明提供的实施例如下：

实施例4：

用实施例1作出的Al-Sr-RE三元合金作为精炼变质剂，当ZL₁₀₁铸造铝合金熔融后，温度730℃±10℃时，用钟罩把事先预热好的Al-Sr-RE三元变质剂压入铝液中，加入量为铝水重量的1%，经3分钟后熔解，轻微搅拌，静止5分钟，扒渣，后静止3分钟，浇注。所得铸件性能：抗拉强度（δ_bN/mm²）182。

延伸率（δs%）  2.0

硬度（HB）  67.1

实施例5：

其它条件同实施例4，用实施例2作出的Al-Sr-RE三元合金作精炼变质剂，将ZL₁₀₇铸造铝合金进行精炼变质所得铸件性能。

抗拉强度（δ_bN/mm²） 253

延伸率（δs%）  2.3

硬度（HB）  104