鋁合金精煉劑及其制備工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種鋁合金精煉劑及其制備工藝，鋁合金精煉劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氯化鈉：25?35質(zhì)量份；氯化鉀：20?30質(zhì)量份；氟硅酸鈉：5?10質(zhì)量份；氟化鈉：10?20質(zhì)量份；氟鈦酸鉀：5?10質(zhì)量份；氟硼酸鉀：5?10質(zhì)量份；碳酸鈉：5?10質(zhì)量份；硫酸鈉：10?20質(zhì)量份；硝酸鉀：1?5質(zhì)量份；氟鋁酸鉀：2?5質(zhì)量份。本發(fā)明專利技術(shù)提供的鋁合金精煉劑，通過優(yōu)化配方，使得鋁合金精煉劑既能夠起到除渣除氣的精煉目的，還能夠起到有效的晶粒細(xì)化的作用，即在鋁合金熔液精煉除渣除氣的過程中同時細(xì)化晶粒，并使晶粒均勻分布于鋁合金熔液中，從而能夠減少或替代鋁合金熔液改性所需加中間合金等工序，從而優(yōu)化鋁合金的生產(chǎn)工藝，提高鋁合金的生產(chǎn)效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及金屬熔煉加工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鋁合金精煉劑及該鋁合金精煉劑的制備工藝。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有的鋁合金精煉劑以氮?dú)獾榷栊詺怏w為載體，通過噴粉機(jī)將其噴入鋁合金熔液中，通過惰性氣體的攪拌與鋁合金熔液中的雜質(zhì)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，吸附氧化物和氫氣等雜質(zhì)并上浮到鋁合金熔液表面，從而達(dá)到除渣除氣的精煉目的。目前，有許多鋁合金鑄造產(chǎn)品為改善機(jī)械性能和工藝性能，會在鋁合金熔液中投入塊狀的鋁鈦硼中間合金進(jìn)行改性處理，鋁鈦硼合金塊通過自然熔化，可以有效細(xì)化鋁合金組織晶粒。但是，一方面塊狀的鋁鈦硼合金塊自然熔化慢，擴(kuò)散不均勻，影響其細(xì)化晶粒的效果；另一方面鋁鈦硼通常是投入到鋁合金熔液轉(zhuǎn)運(yùn)包中，為了防止鋁合金熔液溫度降低凝固，一般都會及時轉(zhuǎn)送到保溫爐中，鋁鈦硼沉到轉(zhuǎn)運(yùn)包底部，造成鋁鈦硼合金塊未充分熔化或擴(kuò)散不均勻等現(xiàn)象，對工藝穩(wěn)定性有一定影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問題至少之一，本專利技術(shù)的一個目的在于提供一種鋁合金精煉劑。本專利技術(shù)的另一個目的在于提供一種上述鋁合金精煉劑的制備工藝。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)第一方面的實(shí)施例提供了一種鋁合金精煉劑，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氯化鈉：25-35質(zhì)量份；氯化鉀：20-30質(zhì)量份；氟硅酸鈉：5-10質(zhì)量份；氟化鈉：10-20質(zhì)量份；氟鈦酸鉀：5-10質(zhì)量份；氟硼酸鉀：5-10質(zhì)量份；碳酸鈉：5-10質(zhì)量份；硫酸鈉：10-20質(zhì)量份；硝酸鉀：1-5質(zhì)量份；氟鋁酸鉀：2-5質(zhì)量份。本專利技術(shù)第一方面的實(shí)施例提供的鋁合金精煉劑，通過優(yōu)化配方，使得鋁合金精煉劑既能夠起到除渣除氣的精煉目的，還能夠起到有效的晶粒細(xì)化的作用，即在鋁合金熔液精煉除渣除氣的過程中同時細(xì)化晶粒，并使晶粒均勻分布于鋁合金熔液中；而現(xiàn)有的鋁合金精煉劑只能起到除渣除氣的精煉目的，為了改善機(jī)械性能和工藝性能，需要增加加入中間合金的工序，但是該工序起到的晶粒細(xì)化作用有限，且對工藝穩(wěn)定性有一定影響；因此相較于現(xiàn)有技術(shù)，本申請?zhí)峁┑匿X合金精煉劑能夠減少或替代鋁合金熔液改性所需加中間合金等工序，從而優(yōu)化鋁合金的生產(chǎn)工藝，提高鋁合金的生產(chǎn)效率。具體地，本申請?zhí)峁┑匿X合金精煉劑能夠?qū)︿X合金起到良好的晶粒細(xì)化作用的原因在于：其吹入鋁合金熔液后，能夠發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的TiB2粒子彌散在鋁合金熔液中，TiB2粒子熔點(diǎn)很高，且它的晶格常數(shù)與鋁合金固溶體的晶格常數(shù)相近，為鋁合金固溶體原子的排列創(chuàng)造了有利條件；TiB2粒子直徑很小，約在0.1μm到幾微米之間，彌散分布在鋁合金熔液中，一旦鋁合金熔液開始凝固，它們最先析出在鋁合金熔液中形成初晶核，而鋁合金凝固過程具有一定的傳染性，使接下來的凝固晶粒也與之相近，所以TiB2粒子能夠細(xì)化鋁合金的晶核，為鋁合金鑄件提供大量的非自發(fā)晶核，起到細(xì)化晶粒的作用。進(jìn)一步地，TiB2粒子的產(chǎn)生主要來源于：鋁合金精煉劑中引入了氟鈦酸鉀(K2TiF6)和氟硼酸鉀(KBF4)，這兩種組分在鋁合金熔液中發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)生成TiB2，生成的TiB2相大多為顆粒狀，尺寸為0.1μm左右，且由于氟鈦酸鉀和氟硼酸鉀隨氮?dú)獯等脘X合金熔液以及化學(xué)反應(yīng)作用劇烈，使生成的TiB2相彌散分布在鋁合金熔液中，起到了晶核的作用。其中，氟鈦酸鉀和氟硼酸鉀發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：K2TiF6+2KBF4→TiB2+4KF+5F22K2TiF6+2KBF4+5Al→TiB2+TiAl3+6KF+4F2+2AlF3進(jìn)一步地，鋁合金精煉劑的其他主要組分及其各自起到的作用分別為：氟化鈉(NaF)：作為清渣劑，能分別和鋁合金熔液、氧化夾渣發(fā)生反應(yīng)，且發(fā)生的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物中的Na3AlF6有精煉作用，Na進(jìn)入Al-Si合金中具有變質(zhì)作用。其中，氟化鈉與鋁合金熔液和氧化夾渣發(fā)生的反應(yīng)為：6NaF+Al→Na3AlF6+3Na6NaF+2Al2O3→3NaAlO2+Na3AlF66NaF+Al2O3→2AlF3+3Na2O氟硅酸鈉(Na2SiF6)：a)起發(fā)熱作用，其進(jìn)入鋁合金熔液中能夠發(fā)生下述一系列的化學(xué)反應(yīng)：先發(fā)生分解反應(yīng)：Na2SiF6→SiF4+2NaF然后發(fā)生：3SiF4+4Al→4AlF3+3SiAlF3+2Al→3AlF6AlF+3O2→2Al2O3+2AlF3上述四個反應(yīng)中，后三個都是放熱反應(yīng)，因此能升高熔渣的溫度，減緩鋁合金熔液冷卻凝固速度；b)起精煉作用，其與Al2O3發(fā)生下述反應(yīng)：3Na2SiF6+2Al2O3→2Na3AlF6+3SiO2+2AlF3生成的Na3AlF6有精煉作用，能吸附Al2O3，同時放熱反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量也使熔渣溫度升高。氟鋁酸鉀(K3AlF6)：a)起到精煉作用，能吸附Al2O3形成混合物便于清除；b)能夠提高鋁合金熔液和熔渣間的分離性。氯鹽(如NaCl、KCl)：a)氯鹽如氯化鈉(NaCl)和氯化鉀(KCl)，和氟鹽相比，能更好地潤濕Al2O3，將其吸附除去；b)降低熔渣混合物的熔點(diǎn)；c)氯鹽的鋪開性較好，能較好地覆蓋鋁合金熔液表面防止鋁合金熔液被氧化。硫酸鹽(如Na2SO4)：硫酸鹽在清渣過程中發(fā)生放熱反應(yīng)，迅速升高混合鹽的溫度，加速氟鹽的化學(xué)反應(yīng)。硝酸鹽(如KNO3)：硝酸鹽能與吸入鋁合金熔液中的氫原子發(fā)生反應(yīng)，使其氧化生成H2O逸出鋁合金熔液，達(dá)到除氣精煉的效果。碳酸鹽(如Na2CO3)：與熔渣發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，降低熔渣的密度，便于熔渣上浮鋁合金熔液表面而去除。由上可知，本申請?zhí)峁┑匿X合金精煉劑，通過多種組分的相互搭配，且各組分分別控制在合適的范圍內(nèi)，使得鋁合金精煉劑吹入鋁合金熔液后，既能夠發(fā)揮優(yōu)異的除渣除氣的精煉作用，又能夠?qū)︿X合金起到優(yōu)異的細(xì)化晶粒的作用。另外，本專利技術(shù)提供的上述實(shí)施例中的鋁合金精煉劑還可以具有如下附加技術(shù)特征：在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述鋁合金精煉劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氯化鈉：25-30質(zhì)量份；氯化鉀：20-25質(zhì)量份；氟硅酸鈉：5-8質(zhì)量份；氟化鈉：10-15質(zhì)量份；氟鈦酸鉀：8-10質(zhì)量份；氟硼酸鉀：8-10質(zhì)量份；碳酸鈉：5-7質(zhì)量份；硫酸鈉：10-12質(zhì)量份；硝酸鉀：1-3質(zhì)量份；氟鋁酸鉀：2-5質(zhì)量份。將各組分的含量范圍進(jìn)一步縮小至上述范圍，能夠使鋁合金精煉劑的精煉作用和細(xì)化晶粒的作用得到進(jìn)一步優(yōu)化。在上述任一技術(shù)方案中，所述鋁合金精煉劑包括的組分中：氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉、硝酸鉀的顆粒度為10-20目，氟硅酸鈉、碳酸鈉、硫酸鈉和氟鋁酸鉀的顆粒度為20-60目，氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀的顆粒度為60目以上。在上述技術(shù)方案中，所述鋁合金精煉劑包括的組分中：10-20目的顆粒占60wt％-70wt％，60目以上的顆粒占15wt％-20wt％，其余為20-60目之間的顆粒。鋁合金精煉劑的原料包含多種組分，將其按照一定的顆粒級配搭配起來，能夠使鋁合金精煉劑發(fā)揮更好的作用。其中，10-20目的顆粒(即相對較粗但不結(jié)塊的顆粒)占的質(zhì)量百分比為60-70％，該粒度范圍內(nèi)的組分主要是起物理反應(yīng)的混合鹽，包括氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉和硝酸鉀，其中，氟化鈉、硝酸鉀參與了部分化學(xué)反應(yīng)，控制這部分原料的顆粒較粗，是因?yàn)檩^粗的顆粒便于吹氣作業(yè)和吸附熔渣并上浮到鋁合金熔液表面；60目以上的顆粒(即相對較細(xì)的顆粒)占的質(zhì)量百分比為15-20％，該粒度范圍內(nèi)的組分主要起化學(xué)反應(yīng)作用，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋁合金精煉劑，其特征在于，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氯化鈉：25?35質(zhì)量份；氯化鉀：20?30質(zhì)量份；氟硅酸鈉：5?10質(zhì)量份；氟化鈉：10?20質(zhì)量份；氟鈦酸鉀：5?10質(zhì)量份；氟硼酸鉀：5?10質(zhì)量份；碳酸鈉：5?10質(zhì)量份；硫酸鈉：10?20質(zhì)量份；硝酸鉀：1?5質(zhì)量份；氟鋁酸鉀：2?5質(zhì)量份。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋁合金精煉劑，其特征在于，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氯化鈉：25-35質(zhì)量份；氯化鉀：20-30質(zhì)量份；氟硅酸鈉：5-10質(zhì)量份；氟化鈉：10-20質(zhì)量份；氟鈦酸鉀：5-10質(zhì)量份；氟硼酸鉀：5-10質(zhì)量份；碳酸鈉：5-10質(zhì)量份；硫酸鈉：10-20質(zhì)量份；硝酸鉀：1-5質(zhì)量份；氟鋁酸鉀：2-5質(zhì)量份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金精煉劑，其特征在于，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氯化鈉：25-30質(zhì)量份；氯化鉀：20-25質(zhì)量份；氟硅酸鈉：5-8質(zhì)量份；氟化鈉：10-15質(zhì)量份；氟鈦酸鉀：8-10質(zhì)量份；氟硼酸鉀：8-10質(zhì)量份；碳酸鈉：5-7質(zhì)量份；硫酸鈉：10-12質(zhì)量份；硝酸鉀：1-3質(zhì)量份；氟鋁酸鉀：2-5質(zhì)量份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金精煉劑，其特征在于，所述鋁合金精煉劑包括的組分中：氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉、硝酸鉀的顆粒度為10-20目，氟硅酸鈉、碳酸鈉、硫酸鈉和氟鋁酸鉀的顆粒度為20-60目，氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀的顆粒度為60目以上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金精煉劑，其特征在于，所述鋁合金精煉劑包括的組分中：10-20目的顆粒占60wt％-70wt％，60目以上的顆粒占15wt％-20wt％，其余為20-60目之間的顆粒。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金精煉劑，其特征在于，所述鋁合金精煉劑的總體含水量小于0.5％。6.一種鋁合金精煉劑的制備工藝，其特征在于，包括：按照所述鋁合金精煉劑包括的組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)稱取原料；將所述鋁合金精煉劑包括的組分投入烘干攪拌機(jī)中，進(jìn)行攪拌烘干；攪拌烘干后，出料、冷卻、稱重、包裝；其中，所述鋁合金精煉劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氯化鈉：25-35質(zhì)量份；氯化鉀：20-30質(zhì)量份；氟硅酸鈉：5-10質(zhì)量份；氟化鈉：10-20質(zhì)量份；氟鈦酸鉀：5-10質(zhì)量份；氟硼酸鉀：5-10質(zhì)量份...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李宏，林星，金根友，卓文琪，楊勝，王奇，
申請(專利權(quán))人：浙江今飛凱達(dá)輪轂股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33