專利名稱：一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金材料及其制備方法，特別涉及一種鐵羰基配合物改良的高性能鋁合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車行業(yè)和航天工業(yè)的快速發(fā)展，整個(gè)市場對(duì)鋁錠的需求量越來越大，質(zhì)量要求越來越高。但是由于鋁合金需要嚴(yán)格的工藝過程控制才能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。因此相當(dāng)一部分因產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，雖然很多的企業(yè)也經(jīng)過不少的技術(shù)改進(jìn)，但客戶對(duì)質(zhì)量問題的反饋卻沒有減少。目前鋁合金質(zhì)量主要存在的問題是鋁合金的針孔等級(jí)不能達(dá)到實(shí)際要求，而氫是造成鋁合金針孔的主要原因，氫的主要來源是由于水蒸氣在鋁液的高溫下分解所產(chǎn)生的。因此，在鋁合金的熔煉生產(chǎn)過程中造成水蒸氣產(chǎn)生的原因，也就是直接影響針孔形成的主要因素，由于鋁合金具有嚴(yán)重的氧化和吸氣傾向，熔煉過程中又直接與爐氣、外界人氣相接觸，因此，如在熔煉過程中控制稍許不當(dāng)，就很容易吸收氣體而形成針孔。針孔通常是指鑄件中小于的析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個(gè)截面上，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位。根據(jù)鋁合金的生產(chǎn)實(shí)踐證明，鋁合金因吸氣而形成氣孔的主要?dú)怏w成分是氫，并且無一定的規(guī)律可循。往往是一個(gè)爐次的全部或多數(shù)鑄件均存在有針孔現(xiàn)象。其產(chǎn)生的原因是因?yàn)殇X液在熔煉和澆注時(shí)，能吸收大量的氫氣，冷卻時(shí)則因溶解度的下降而不斷析出。其溶解度隨鋁液溫度的升高而增長，隨溫度的下降而減少，由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí)，氫在鋁合金中的溶解度下降幾倍甚至十幾倍。因此鋁液在冷卻的過程中，氫的某一時(shí)刻，氫的含量超過了其溶解度即以氣泡的形式析出。因過飽和的氫析出而形成的氫氣泡，來不及上浮排出，就在凝固過程中形成細(xì)小、分散的氣孔，即平常我們所說的針孔。目前要預(yù)防針孔的產(chǎn)生，都是從鑄造工藝上來解決的，例如首先要將鑄鋁合金原材料中嚴(yán)重的氧化腐蝕附 著物清除干凈，此外還要加強(qiáng)除氣精煉；控制金屬型涂料厚度(涂料過厚容易產(chǎn)生針孔)； 模具溫度不宜太高；對(duì)模具厚壁部分要采取必要的快速冷卻措施(如鑲銅塊或水冷等)；采用砂型鑄造時(shí)，必須嚴(yán)格控制水分，盡量用干芯等，可得到一定的效果，但是不能從根本上解決針孔的產(chǎn)生，特別是厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是目前鑄造鋁合金材料中針孔的問題，特別是厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產(chǎn)生，本發(fā)明采用貴金屬變質(zhì)劑，貴金屬是用配合物的形式加入，分解出微細(xì)的貴金屬原子或離子具有很強(qiáng)的吸氫能力，將分散在鋁熔體中的氫吸附，力口熱釋放隨著保護(hù)性氣體一起溢出，達(dá)到凈化鋁熔體的目的。本發(fā)明采用的技術(shù)方案本發(fā)明的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，該合金成分為，Cu:5· O 6· 5 %，Mn :彡 O.1 %，Mg :彡 O. 5 %，Zn :彡 O. 15 %，T1:彡 O. 2 %，Zr :彡 O. 5 %，Bi ( 0.6%, Pb ( 0.6%，貴金屬變質(zhì)劑為總量的Ippm O. 1%，其余為Al和不可避免的微量雜質(zhì)，且雜質(zhì)元素含量為單個(gè)< O. 05%,合計(jì)< O. 1%。本發(fā)明所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料，上述鋁合金配方中S1、Fe元素含量滿足=Fe :彡1. 0%, S1:彡1. 0%ο本發(fā)明所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料，貴金屬變質(zhì)劑為Na2[PtCl6]、Na2 [PdCl6]、H2 [PtCl6]、H2 [PdCl6]、K2 [PtCl6]、K2 [PdCl6]、(NH4) 2 [PtCl6]或(NH4) 2 [PdCl6]中的一種或兩種以上混合物。本發(fā)明所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料，貴金屬變質(zhì)劑的分子晶體聚集態(tài)顆粒度為20 100目。本發(fā)明所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料的制備方法，包括如下步驟步驟一在上述元素比例范圍內(nèi)，選定一組元素和貴金屬變質(zhì)劑比例，再根據(jù)需要配制的合金總量，推算出所需的每種單質(zhì)金屬的質(zhì)量，編制合金生產(chǎn)配料表，并按配料表選足備料；步驟二 往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700 800°C下保溫；熔化過程在封閉環(huán)境內(nèi)完成；步驟三再按配方比例先加入步驟一選定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔體攪拌均勻；步驟四然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環(huán)境中操作；步驟五精煉除 渣后，以保護(hù)性氣體對(duì)熔體進(jìn)行除氣作業(yè)，同時(shí)使貴金屬變質(zhì)劑以流態(tài)化方式隨保護(hù)性氣體加入到合金熔體中；同時(shí)進(jìn)行攪拌，使變質(zhì)劑與合金熔體充分反應(yīng)；變質(zhì)劑加入完畢，繼續(xù)通入保護(hù)性氣體至變質(zhì)劑反應(yīng)完畢；步驟六靜置、調(diào)溫至700 800°C，合金液傾倒出爐，進(jìn)入下一工序。本發(fā)明所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料的制備方法，在步驟五中，保護(hù)性氣體是指氮?dú)?、氬氣或氮?dú)馀c氬氣的混合氣體。本發(fā)明達(dá)到的有益效果(I)除氫效果好，凈化鋁熔體，減少鑄造缺陷。首先，鉬和鈀能吸附氣體，特別是氫氣，鉬或鈀的配合物在鋁熔體中高溫分解出原子態(tài)的金屬元素，其表面積十分巨大，其吸附氫氣的能力大大增加，把氫從鋁熔體中集中到金屬鉬和或鈀的表面，在隨后的保護(hù)性氣體的攪拌下，隨保護(hù)性氣體一起溢出，達(dá)到凈化熔體的目的。其次，配合物在高溫分解出的其他元素，如N、Cl可以與氫結(jié)合生成氣體隨保護(hù)性氣體排出，減少氫含量。(2)變質(zhì)作用效果明顯。貴金屬鉬和鈀可以與Al和其他元素能形成高熔點(diǎn)的化合物(Al21Pt5> Al21Pt5^ Al21Pt8^ Al2Pt > AlPt > Al3Pt5^ AlPt 或 AlPt3> Al4Pd> Al21Pd8^Al3Pd2 >AlPd>Al3Pd5, AlPd2和Al2Pd5)，在合金中形成高熔點(diǎn)共晶體，以提高合金的耐熱性。
具體實(shí)施方式
步驟一按下表選定每元素和物質(zhì)配方，并按配制的合金總量1000kg，推算出所需的每種物質(zhì)的重量。
權(quán)利要求
1.一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計(jì)，該合金成分為，Cu 5. O 6. 5%, Mn :彡 O. 1%，Mg :彡 O. 5%, Zn :彡 O. 15%，T1:彡 O. 2%, Zr O. 5%, Bi ( O. 6%,Pb ( O. 6%，貴金屬變質(zhì)劑為總量的Ippm O. 1%，其余為Al和不可避免的微量雜質(zhì)，且雜質(zhì)元素含量為單個(gè)< O. 05%，合計(jì)< O. 1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料，其特征在于上述鋁合金配方中 S1、Fe 元素含量滿足Fe1. 0%，Si ■.(1. 0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料，其特征在于貴金屬變質(zhì)劑為 Na2 [PtCl6]、Na2 [PdCl6]、H2 [PtCl6]、H2 [PdCl6]、K2 [PtCl6]、K2 [PdCl6]、 (NH4)2[PtCl6]或(NH4) 2[PdCl6]中的一種或兩種以上混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料，其特征在于貴金屬變質(zhì)劑的分子晶體聚集態(tài)顆粒度為20 100目。
5.一種如權(quán)利要求1 4所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一在上述元素比例范圍內(nèi)，選定一組元素和貴金屬變質(zhì)劑比例，再根據(jù)需要配制的合金總量，推算出所需的每種單質(zhì)金屬的質(zhì)量，編制合金生產(chǎn)配料表，并按配料表選足備料； 步驟二 往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700 80(TC下保溫；熔化過程在封閉環(huán)境內(nèi)完成； 步驟三再按配方比例先加入步驟一選定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔體攪拌均勻； 步驟四然后對(duì)上述合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環(huán)境中操作； 步驟五精煉除渣后，以保護(hù)性氣體對(duì)熔體進(jìn)行除氣作業(yè)，同時(shí)使貴金屬變質(zhì)劑以流態(tài)化方式隨保護(hù)性氣體加入到合金熔體中；同時(shí)進(jìn)行攪拌，使變質(zhì)劑與合金熔體充分反應(yīng)；變質(zhì)劑加入完畢，繼續(xù)通入保護(hù)性氣體至變質(zhì)劑反應(yīng)完畢； 步驟六靜置、調(diào)溫至700 80(TC，合金液傾倒出爐，進(jìn)入下一工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料的制備方法，其特征在于在步驟五中,保護(hù)性氣體是指氮?dú)?、氬氣或氮?dú)馀c氬氣的混合氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種貴金屬變質(zhì)的鋁合金材料及其制備方法，按重量百分比計(jì)，該合金成分為，Cu5.0～6.5%，Mn≤0.1%，Mg≤0.5%，Zn≤0.15%，Ti≤0.2%，Zr≤0.5%，Bi≤0.6%，Pb≤0.6%，貴金屬變質(zhì)劑為總量的1ppm～0.1%，其余為Al和不可避免的微量雜質(zhì)，且雜質(zhì)元素含量為單個(gè)≤0.05%，合計(jì)≤0.1%。本發(fā)明可以有效地降低了針孔的產(chǎn)生，并具有高效變質(zhì)的作用。
文檔編號(hào)C22C21/12GK103060639SQ20111032449
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者車云, 門三泉, 張中可 申請(qǐng)人:貴州華科鋁材料工程技術(shù)研究有限公司