鋁-磷中間合金及其製備方法
2023-12-02 02:34:26
專利名稱：鋁-磷中間合金及其製備方法
技術領域：
本發明屬金屬材料領域，特別涉及一種用於細化Al-Si合金中初晶矽和Mg-Si合金中Mg2Si的鋁-磷中間合金及其製備方法。
背景技術：
工業生產中一般採用加入磷的方法來細化Al-Si合金中的初晶矽(亦稱變質處理)，主要是以赤磷、磷鹽或磷-銅中間合金等形式加入。但這些方法都存在著許多缺點 赤磷的燃點低(240°C )，變質處理時釋放出大量有毒的P2O5氣體，嚴重汙染環境；磷-銅中間合金密度大、熔點高，在靜置爐熔煉條件下，加入到鋁合金熔體中後易沉澱、難熔化，變質效果不穩定，而且使合金中銅含量增加。文獻《輕金屬》(Light Metals，1993，815 820) 報導了一種生產鋁-銅-磷中間合金的新工藝用粉末冶金法，將微細鋁粉與銅_磷中間合金粉末混合、冷壓並在真空中燒結，然後在一定溫度下擠壓成線材。該中間合金的化學成分 (質量百分比)為銅46. 1、磷3. 9，其餘為鋁。專利號為ZL011077704.2的中國專利報導了鋁-磷-銅中間合金及其製備方法，製備過程中使用了磷-銅中間合金，不適用於不含銅的鋁矽合金；專利號為200510044827. 3的中國專利報導了一種鋁、矽、磷中間合金的製備方法，使用了多種含磷合金；專利號為200910016834.0的中國專利報導了一種鋁-鋯-磷中間合金及其製備方法，使用鋯或氟鋯酸鉀為原料，增加了原料成本。上述文獻和專利中涉及的含磷鋁基三元或三元以上中間合金，由於脆性較大，不易軋製成線材。
發明內容
本發明目的在於克服現有技術的不足，提供一種能對Al-Si合金中初晶矽起高效變質作用，無汙染，使用簡便，並且成本低廉的二元鋁_磷中間合金及其製備方法。本發明是通過以下技術方案實現的；一種鋁_磷中間合金，包括鋁、磷兩種元素，其特徵是各組分的質量百分比為招 92. 5 98. 5%，磷 1. 5 7. 5%，雜質含量< 0. 8%。其中，磷在該中間合金中以磷化鋁(AlP)形式分布在鋁基體上，磷化鋁與矽晶體具有相近的晶體結構和晶格常數。根據界面共格理論，磷化鋁可以作為初晶矽結晶時的非均質生核襯底，使Si原子依附於其上，獨立地結晶成細小的初晶矽晶體，從而改善合金組織，提高其力學性能。上述鋁_磷中間合金的製備方法，是通過以下步驟實現的(1)按以下質量百分比準備好製取鋁-磷中間合金所需要的原料92. 5 98. 5% 的工業鋁粉、1. 5 7. 5%的黑磷粉；(2)將上述兩種粉料用混料機混和均勻，並烘乾；(3)用壓力機將上述粉料壓製成塊體；(4)將壓塊置於惰性氣氛(氮氣、氬氣)的電爐或其它加熱設備中，升溫至600 750°C，保溫45 120分鐘後，停止加熱，隨爐冷卻即得到形狀規整的塊狀鋁-磷中間合金；
(5)將燒結塊擠壓成線材。上述為鋁-磷中間合金的製備方法，其特徵步驟(1)中，鋁粉粒度為100 500目， 黑磷粉粒度為200 700目。此種方法 綠色無汙染、成品率高，產品批次差異小，且易擠壓成線材。製備出的中間合金具有磷化鋁細小彌散，加入量少，變質效果好、穩定和長效等特點，在加入量為0. 4% 的情況下，可使鋁-矽合金中的初晶矽的尺寸由100 μ m以上細化到35 μ m以下，是一種新型高效的綠色變質劑。擠壓出線材(Φ6 16mm)中磷化鋁顆粒更為細小，完全滿足新型鋁矽合金生產在線變質處理的要求。因此，本發明提供了一種熔點低、價格低廉、細化效果好、 易軋製成線材的鋁磷中間合金及其製備方法，具有重要的工業應用價值。
具體實施例方式下面給出本發明的三個最佳實施例。實施例一(1)按以下質量百分比準備好製取鋁-磷中間合金所需要的原料92. 5%的200 目工業鋁粉、7. 5%的400目黑磷粉；(2)將兩種粉料用混料機混和均勻，並烘乾；(3)用壓力機將上述粉料壓製成塊體；(4)將壓塊置於惰性氣氛(氬氣)的電爐中，升溫至640°C，保溫80分鐘後停止加熱，隨爐冷卻即得到形狀規整的塊狀鋁_磷中間合金； (5)將燒結塊擠壓成Φ 9. 5mm線材。按照上述配比和工藝得到一種最佳成分的鋁-磷中間合金，其化學成分的質量百分比為鋁92. 2，磷7. 3，其餘為雜質。實施例二(1)按以下質量百分比準備好製取鋁-磷中間合金所需要的原料95. 5%的300 目工業鋁粉、4. 5%的400目黑磷粉；(2)將兩種粉料用混料機混和均勻，並烘乾；(3)用壓力機將上述粉料壓製成塊體；(4)將壓塊置於惰性氣氛(氬氣)的電爐中，升溫至660°C，保溫60分鐘後停止加熱，隨爐冷卻即得到形狀規整的塊狀鋁_磷中間合金；(5)將燒結塊擠壓成Φ 9. 5mm線材。按照上述配比和工藝得到一種最佳成分的鋁-磷中間合金，其化學成分的質量百分比為鋁95. 3，磷4. 3，其餘為雜質。實施例三(1)按以下質量百分比準備好製取鋁-磷中間合金所需要的原料98. 5%的500 目工業鋁粉、1.5%的200目黑磷粉；(2)將兩種粉料用混料機混和均勻，並烘乾；(3)用壓力機將上述粉料壓製成塊體；(4)將壓塊置於惰性氣氛(氮氣)的電爐中，升溫至720°C，保溫90分鐘後停止加熱，隨爐冷卻即得到形狀規整的塊狀鋁_磷中間合金；
(5)將燒結塊擠壓成Φ 9. 5mm線材。按照上述配比 和工藝得到一種最佳成分的鋁-磷中間合金，其化學成分的質量百分比為鋁98. 2，磷1.4，其餘為雜質。
權利要求
1.鋁-磷中間合金，包括鋁、磷兩種元素，其特徵是各組分的化學成分質量百分比為 鋁92. 5 98. 5%，磷1. 5 7. 5%，雜質含量< 0. 8%。
2.根據權利要求書1所述的鋁-磷中間合金的製備方法，其特徵是包括以下步驟(1)按以下質量百分比準備好製取鋁-磷中間合金所需要的原料 92. 5 98. 5%的工業鋁粉、1. 5 7. 5%的黑磷粉；(2)將上述兩種粉料用混料機混和均勻，並烘乾；(3)用壓力機將上述粉料壓製成塊體；(4)將壓塊置於惰性氣氛的電爐或其它加熱設備中，升溫至600 750°C，保溫45 120分鐘後，停止加熱，隨爐冷卻即得到形狀規整的塊狀鋁_磷中間合金；(5)將燒結塊擠壓成線材。
3.根據權利要求書2所述鋁-磷中間合金的製備方法，其特徵是步驟(1)中所用鋁粉粒度為100 500目，黑磷粉粒度為200 700目。
4.根據權利要求書2所述鋁-磷中間合金的製備方法，其特徵是步驟(4)中的惰性氣氛為氮氣或氬氣。
全文摘要
本發明屬金屬材料領域，特別涉及一種用於細化Al-Si合金中初晶矽和Mg-Si合金中Mg2Si的鋁-磷中間合金及其製備方法。本發明鋁-磷中間合金，包括鋁、磷兩種元素，其特徵是各組分的質量百分比為鋁92.5～98.5，磷1.5～7.5，雜質含量＜0.8。鋁-磷中間合金的製備方法是將鋁粉、黑磷粉混和均勻並烘乾後，用壓力機壓製成塊體，置於惰性氣氛的電爐或其它加熱設備中，升溫至600～750℃，保溫45～120分鐘後停止加熱，隨爐冷卻即得到塊狀鋁-磷中間合金，或將燒結塊擠壓成線材。該鋁-磷中間合金對鋁-矽合金和鎂-矽合金具有良好的細化效果。
文檔編號C22C1/05GK102352455SQ20111035547
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者劉相法, 孫謙謙 申請人:山東呂美熔體技術有限公司, 山東大學