一种铝合金熔体专用除氢剂及铝合金熔铸工艺的制作方法

本发明涉及合金熔炼，尤其涉及一种铝合金熔体专用除氢剂及铝合金熔铸工艺。

背景技术：

1、铝合金因其具有密度低、比强度高、导电和导热性能好、成本低及耐蚀性能好等特点而得到广泛关注，成为有色金属中应用前景最好的材料。铝合金材料的制备都要经历熔炼铸造过程，在熔炼合金时会导致铝熔体大量吸气(主要为氢气)，如果在铸造凝固前氢来不及排除而在铸锭中形成气孔，将会影响合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率及耐蚀性，因此，铝合金熔体除氢是必须解决的问题。

2、中国专利申请号201810127386.0公开了一种铝锂合金及其制备方法，将纯铝锭、纯cu板、15％的al-mn中间合金、纯mg锭、纯zn锭、4％的al-ti中间合金、4％的al-zr中间合金、纯li锭和纯ag锭进行配料装炉，先装铝锭，再装其他纯金属，最后装中间合金；装炉完成后进行熔炼，熔炼的温度为730℃，在740℃进行氩气精炼，精炼的时间为30分钟，得到合金液；将所述合金液在740℃、真空度小于300mpa，抽真空时间为1～3小时进行抽真空精炼，得到熔体；在熔炼过程中采用静置炉炉底透气和在线处理除氢气降低氢含量。该发明制备的铝锂合金具有较高的硬度，但除氢效果相对较差。

3、中国专利申请号201910684339.0公开了一种高性能a356铝合金精炼及强韧化热处理工艺方法，选用c2cl6、k2tif6、caf2、na2sif6、na3alf6组元配置的铝合金熔体复合精炼覆盖除渣剂，其中，组元c2cl6、k2tif6、caf2主要是去除游离态h，而组元na2sif6、na3alf6主要是去除al2o3夹杂，能够克服：传统a356铝合金熔炼存在含氢量高、造渣多和组分不均匀，且铸锭由于含硅量高，脆性显著，成形性和时效强度难以兼顾平衡的技术难题。但采用c2cl6作为原料，对环境污染较大，会对人体健康产生危害。

技术实现思路

1、因此，针对上述的问题，本发明提供一种铝合金熔体专用除氢剂及铝合金熔铸工艺，解决现有制备铝合金的工艺除氢效果不佳，且添加到铝合金熔炼过程中的除氢剂会产生污染、对人体健康有危害的缺陷。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种铝合金熔体专用除氢剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：80-90重量份工业纯铝、38-46重量份mgcl2、18-26重量份nacl、20-28重量份kcl、27-29重量份cacl2、5-8重量份bacl2、5-10重量份ce、5-10重量份y。

4、进一步的，上述所述一种铝合金熔体专用除氢剂的制备方法，包括如下步骤：

5、包括以下制备步骤：

6、a、将原料mgcl2、nacl、kcl、cacl2、bacl2、ce和y在真空环境中分别进行球磨、过筛，并按照重量份称取上述过筛的原料混合均匀后进行干燥处理，获得所述混合原料；

7、b、称取干燥后的工业纯铝加入到预热后的石墨坩埚中，放入电阻炉，升温至800-900℃进行熔化，搅拌10-30min，再升高温度至1200-1300℃，加入干燥后的混合原料，混合均匀后搅拌10-30min，浇注到预热后的铜模具中，自然冷却，经破碎、过50-70目筛，获得所述除氢剂。

8、进一步的，所述球磨处理为在真空球磨机中进行，转速为200-400r/min，时间为3-4h；所述过筛为过300-400目的筛；所述干燥为在干燥箱中进行，温度为150-200℃，时间为3-4h；所述搅拌为电磁搅拌，转速为100-120r/min。

9、一种铝合金的熔铸工艺，包括以下步骤：

10、s1、预处理：按照80-90重量份al、5-10重量份si、1-8重量份cu、1-5重量份mg的比例称取各铝合金原料，将表面打磨光亮后，进行干燥处理；

11、s2、熔化：将铁质坩埚内部均匀刷上涂料，进行预热，将经步骤s1干燥后的各原料放入铁质坩埚，在有气体保护的熔化炉中熔化，温度为630-700℃，时间为10-30min；

12、s3、精炼：在熔体中加入0.5-2重量份由权利要求2制得的除氢剂，搅拌均匀，升高温度至700-900℃，时间为10-20min，用预热后的扒渣勺清除熔池表面和附着在坩锅壁上的熔渣，扒渣后重新放入炉内，重复2-3次上述操作；

13、s4、超声：将预热后的超声发生探头从坩埚上方迅速插入，插入深度为20-30mm，打开超声波发生器，输出功率为100-200w，频率为20-30khz，超声处理90-120s后保温静置20-40s；

14、s5、铸锭：关闭氩气保护，将熔体浇注到铜模具中，在室温下自然冷却，获得所述铝合金。

15、进一步的，步骤s2中，所述涂料由以下重量份原料组成：60-80重量份滑石粉、5-15重量份na2sio3、5-10重量份水。

16、进一步的，所述气体为氩气，纯度为99.990-99.999％，氩气压力调节为0.2-0.3mpa，气体流量为0.3-0.5l/min。

17、进一步的，所述预热为在烘箱中进行，温度为300-400℃，时间为30-60min。

18、通过采用前述技术方案，本发明的有益效果为：

19、通过本发明制备的一种铝合金熔体专用除氢剂及铝合金熔铸工艺，解决现有熔剂对于铝合金的性能提升效果不佳且使用过程中污染环境的缺陷，其原理是：将稀土元素引入铸造铝合金中，由于稀土元素的原子粒径较大，导致其在al基体的固溶程度较低，这些难容的稀土原子会在柱状枝晶组织α-al的凝固界面的前沿聚集，促进了晶粒的形核速率并抑制了枝晶组织α-al的生长，起到成分过冷的作用；另一方面，在铸造铝合金中加入稀土元素，会在640℃时发生共晶反应，与铝基体生成金属间化合物，这些金属间化合物可以作为异质形核核心，促进α-al晶粒的生成从而起到细化晶粒的作用。其中稀土元素ce的储量在17种稀土元素最多，在铸造铝合金中引入ce元素能够改善综合性能。相较于其他稀土元素，y元素对亚共晶al-si系铸造铝合金中si相和其他金属间化合物的形貌改善效果更好，合金中晶粒细化后的尺寸也更小，故能够显著提升合金的力学性能。

技术特征：

1.一种铝合金熔体专用除氢剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：80-90重量份工业纯铝、38-46重量份mgcl2、18-26重量份nacl、20-28重量份kcl、27-29重量份cacl2、5-8重量份bacl2、5-10重量份ce、5-10重量份y。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金熔体专用除氢剂，其特征在于，包括以下制备步骤：

3.根据权利要求2所述的一种铝合金熔体专用除氢剂，其特征在于：所述球磨处理为在真空球磨机中进行，转速为200-400r/min，时间为3-4h；所述过筛为过300-400目的筛；所述干燥为在干燥箱中进行，温度为150-200℃，时间为3-4h；所述搅拌为电磁搅拌，转速为100-120r/min。

4.一种铝合金的熔铸工艺，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种铝合金的熔铸工艺，其特征在于，步骤s2中，所述涂料由以下重量份原料组成：60-80重量份滑石粉、5-15重量份na2sio3、5-10重量份水。

6.根据权利要求4所述的一种铝合金的熔铸工艺，其特征在于：所述气体为氩气，纯度为99.990-99.999％，氩气压力调节为0.2-0.3mpa，气体流量为0.3-0.5l/min。

7.根据权利要求4所述的一种铝合金的熔铸工艺，其特征在于：所述预热为在烘箱中进行，温度为300-400℃，时间为30-60min。

技术总结本发明涉及合金熔炼技术领域，提供一种铝合金熔体专用除氢剂及铝合金熔铸工艺，解决现有制备铝合金的工艺除氢效果不佳，且添加到铝合金熔炼过程中的除氢剂会产生污染、对人体健康有危害的缺陷；包括以下重量份的原料：80‑90重量份工业纯铝、38‑46重量份MgCl2、18‑26重量份NaCl、20‑28重量份KCl、27‑29重量份CaCl2、5‑8重量份BaCl2、5‑10重量份Ce、5‑10重量份Y；所述铝合金的熔铸工艺，包括以下步骤：1)预处理；2)熔化；3)精炼；4)超声；5)铸锭。技术研发人员：黄长远,叶细发受保护的技术使用者：福建省闽发铝业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5