專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋁、硅、磷中間合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種用于細(xì)化Al-Si-Cu-Ni活塞合金中初晶硅的多元Al-Si-Po中間合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中一般采用加磷的方法來(lái)細(xì)化Al-Si-Cu-Ni活塞合金中的初晶硅，主要是以赤磷、磷鹽或磷-銅中間合金等形式加入來(lái)進(jìn)行變質(zhì)處理。但這些方法都存在著許多缺點(diǎn)赤磷的燃點(diǎn)為240℃左右，變質(zhì)處理時(shí)釋放出大量有毒的P2O5氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境；磷鹽變質(zhì)效果不穩(wěn)定，使用過(guò)程中也存在環(huán)境污染問(wèn)題；磷-銅中間合金密度大、熔點(diǎn)高，在靜置爐熔煉條件下，加入到鋁合金熔體中后易沉淀、難熔化，變質(zhì)效果不穩(wěn)定，而且使合金中銅含量增加。由于硅晶體本身與AlP之間具有很好的結(jié)構(gòu)相似性，可以起到固磷的作用，而且硅是Al-Si-Cu-Ni活塞合金中的主要合金元素，多元Al-Si-P中間合金與Al-Si-Cu-Ni活塞合金中的硅、銅、鎳含量相當(dāng)。因此，采用多元Al-Si-P中間合金對(duì)該多元合金進(jìn)行變質(zhì)處理時(shí)，除磷之外不會(huì)引起其它成分的變化，避免了因化學(xué)合金成分不合格而造成的廢品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能對(duì)Al-Si-Cu-Ni活塞合金中的初晶硅起高效變質(zhì)作用，無(wú)污染，使用簡(jiǎn)便，并且成本低廉的一種鋁、硅、磷中間合金的制備方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該多元Al-Si-P中間合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為鋁60.0-85.0％，硅8.0-26.0％，磷2.0-7.5％，銅1.3-5.0％，鎳0.6-4.0％，鈦0.05-0.5％，碳或硼0.01-0.1％。
其中，磷在該中間合金中以磷化鋁形式分布在鋁基體上，磷化鋁與硅晶體均屬金剛石型晶體結(jié)構(gòu)。因此，磷化鋁可以充當(dāng)初晶硅的異質(zhì)核心作用，從而對(duì)初晶硅起到變質(zhì)作用。磷是以三種富磷合金中間體形式加入的，伴隨著加入了硅、銅、鎳元素，它們是Al-Si-Cu-Ni活塞合金的主要合金元素，都起到強(qiáng)化鋁基體的作用。鈦和硼以二硼化鈦形式存在，是通過(guò)Al-5Ti-1B中間合金形式加入的；鈦和碳以碳化鈦化合物形式存在，是通過(guò)Al-5Ti-1C中間合金形式加入。二硼化鈦和碳化鈦在Al-Si-P中間合金中起到固磷劑的作用，進(jìn)一步提高Al-Si-P中間合金中的含磷量。
上述多元Al-Si-P中間合金的制備方法，是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的(1)按工業(yè)純鋁50.40～84.04％、Al-5Ti-lC或Al-5Ti-1B中間合金1～10％、Si-15P中間合金7～15％、Si-20Ni-20P中間合金3.0～20.0％、低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金2.0～7.7％質(zhì)量比稱(chēng)取原料。
(2)在熔煉爐中將純鋁熔化至780～980℃，首先加入已稱(chēng)取好的Al-5Ti-1C或Al-5Ti-1B中間合金，攪拌1-3分鐘；同時(shí)加入Si-15P和Si-20Ni-20P中間合金，并攪拌10-20分鐘；最后加入低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金，反應(yīng)完畢后攪拌均勻。
(3)直接澆注成錠。
該中間合金具有熔點(diǎn)低、加入量小，變質(zhì)效果好、穩(wěn)定和長(zhǎng)效等優(yōu)點(diǎn)，在加入量小于0.5％的情況下，可使Al-Si合金中的初晶硅的尺寸由150μm以上細(xì)化到30μm以下，是一種新型高效環(huán)保型變質(zhì)劑。
具體實(shí)施例方式
下面給出本發(fā)明的幾個(gè)最佳實(shí)例。
實(shí)施例1(1)按工業(yè)純鋁72％、Al-5Ti-1C中間合金5％、Si-15P中間合金10％、Si-20P-20Ni中間合金8％、低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金5％質(zhì)量百分比稱(chēng)取原料。
(2)在熔煉爐中將純鋁熔化至820～850℃，加入已稱(chēng)取好的Al-5Ti-1C中間合金，攪拌2分鐘；同時(shí)加入Si-15P和Si-20Ni-20P中間合金，并攪拌15分鐘；最后加入低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金，反應(yīng)完畢后攪拌均勻。
(3)直接澆注成錠。
按照上述配比和工藝得到一種最佳成分的多元Al-Si-P中間合金，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為磷3.8-4.1，硅13.8-14.5，銅3.1-3.3，鎳1.5-1.7，鈦0.23-0.27，碳0.04-0.06，其余為鋁。
實(shí)施例2(1)按工業(yè)純鋁72％、Al-5Ti-1B中間合金5％、Si-15P中間合金10％、Si-20P-20Nio中間合金8％、低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金5％質(zhì)量百分比稱(chēng)取原料。
(2)在熔煉爐中將純鋁熔化至820～850℃，加入已稱(chēng)取好的Al-5Ti-1B中間合金，攪拌2分鐘；同時(shí)加入Si-15P和Si-20Ni-20P中間合金，并攪拌15分鐘；最后加入低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金，反應(yīng)完畢后攪拌均勻。
(3)直接澆注成錠。
制取的多元Al-Si-P中間合金，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為磷3.8-4.1，硅13.8-14.5，銅3.1-3.3，鎳1.5-1.7，鈦0.23-0.27，硼0.04-0.06，其余為鋁。
實(shí)施例3按照實(shí)施例1的加入工藝和熔煉方法，所不同的是原料配比和熔煉溫度有變化。其原料配比為工業(yè)純鋁52％、Al-5Ti-1C中間合金9％、Si-15P中間合金14％、Si-20Ni-20P中間合金18％、低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金7％質(zhì)量比稱(chēng)取原料。其熔煉溫度為940-970℃。制取的多元Al-Si-P中間合金，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為磷7.0-7.2，硅23.2-23.8，銅4.4-4.6，鎳3.5-3.7，鈦0.43-0.46，硼0.08-0.10，其余為鋁。
實(shí)施例4按照實(shí)施例2的加入工藝和熔煉方法，所不同的是原料配比和熔煉溫度有變化。其原料配比為工業(yè)純鋁82％、Al-5Ti-1C中間合金2％、Si-15P中間合金9％、Si-20Ni-20P中間合金4％、低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金3％質(zhì)量比稱(chēng)取原料。其熔煉溫度為790-810℃。制取的多元Al-Si-P中間合金，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為；磷2.6-2.8，硅10.0-10.5，銅1.8-2.0，鎳0.7-0.9，鈦0.04-0.06，硼0.008-0.012，其余為鋁。
權(quán)利要求
1.一種鋁、硅、磷中間合金的制備方法，包含鋁、硅、磷、銅、鎳和鈦元素，其特征是，還含有碳、硼元素中的至少一種，各組分的質(zhì)量百分比為鋁60.0-85.0％，硅8.0-26.0％，磷2.0-7.5％，銅1.3-5.0％，鎳0.6-4.0％，鈦0.05-0.5％，碳或硼0.01-0.1％；其方法步驟如下(1)按工業(yè)純鋁50.40～84.04％、Al-5Ti-1C或Al-5Ti-1B中間合金1～10％、Si-15P中間合金7～15％、Si-20Ni-20P中間合金3.0～20.0％、低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金2.0～7.7％的質(zhì)量比稱(chēng)取原料。(2)在熔煉爐中將純鋁熔化至780℃～980℃，首先加入已稱(chēng)取好的Al-5Ti-1C或Al-5Ti-1B中間合金，經(jīng)攪拌1-3分鐘后；再同時(shí)加入Si-15P和Si-20Ni-20P中間合金，并攪拌10-20分鐘；最后加入低熔點(diǎn)Cu-20P-15Si中間合金，反應(yīng)完全并攪拌均勻后直接澆注成錠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁、硅、磷中間合金的制備方法，其化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為鋁60.0－85.0％，硅8.0－26.0％，磷2.0－7.5％，銅1.3－5.0％，鎳0.6－4.0％，鈦0.05－0.5％，碳或硼0.01－0.1％。制備步驟是按比例準(zhǔn)備好工業(yè)純鋁、Si－15P中間合金、Si－20Ni－20P中間合金、低熔點(diǎn)Cu－20P－15Si中間合金，以及Al－5Ti－1C或Al－5Ti－1B中間合金。在熔煉爐中將純鋁熔化至780℃～980℃，先加入Al－5Ti－1C或Al－5Ti－1B中間合金，經(jīng)攪拌1－3分鐘后，再加入Si－15P和Si－20Ni－20P中間合金，攪拌10－20分鐘；最后加入低熔點(diǎn)Cu－20P－15Si中間合金，反應(yīng)完全并攪拌均勻后直接澆注成錠。
文檔編號(hào)C22C1/02GK1760392SQ20051004482
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者劉相法, 劉相俊, 邊秀房 申請(qǐng)人:山東大學(xué)