一種添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑的製作方法
2023-11-02 19:11:07 3
專利名稱：一種添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁合金加工領域用添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑製備方法，屬金屬材料加工領域。
背景技術：
鋁在使用過程中大約有82％是以合金形式得以應用。在鋁合金熔煉過程中，合金元素的加入通常使用中間合金，但是中間合金存在耗能大、成分不穩定、投料與儲運不方便、成本高的缺點。鋁合金添加劑既具有中間合金的優越特性，又克服了中間合金的一些缺點，因而鋁合金添加劑得到越來越廣泛的應用。
在目前工業常用的500餘種鋁合金中，含矽的鋁合金約125種，佔25％，其中變形合金約90種，鑄造合金約25種，粉末冶金合金約10種。在配製含矽的鋁合金時，一般的加矽工藝有3種1.直接加矽法即先將結晶矽塊鋪於爐底，再加鋁錠或廢鋁，然後熔化。直接加矽法易造成SiO2氧化物夾雜，吸收率不穩，難以獲得準確的預期成分。因此直接加矽法在工業發達國家已不採用，在我國一些規模較小的廠家在用。
2.中間合金添加法即將事先熔煉的約含12.5％Si的Al-Si合金錠、塊、片加於鋁熔體中。這種方法方便快捷，但也存在鋁燒損較大，鑄錠中易存在粗大初晶矽的缺點，從而影響其加工製品性能。
3.採用矽添加劑它是由粉末尺寸為150目的純矽粉、催化劑、特殊添加劑與少量鋁粉壓制而成的餅塊。矽的含量高達95％，熔化時間較短。其缺點是會造成熔體吸氣傾向，降低熔體質量。
如CN02145111.7熔體溫度處理細化亞共晶鋁矽合金晶粒方法，採用兩個電阻爐和石墨坩堝進行高低溫熔體的熔化，將鋁合金放入高低溫兩容器中升溫熔化溫度，在合金開始熔化時加入1％-5％保護熔劑；將低溫熔體迅速轉移已經預熱到600℃-650℃的熔化爐中降溫，高溫熔體則升溫到850℃-950℃；扒去熔體表面熔劑膜，迅速將高溫熔體澆入低溫熔體中形成混合熔體；混合停留45秒至90秒後進行澆鑄。保護性熔劑克服了熔體溫度處理技術本身的諸多缺陷，使亞共晶鋁矽合金拉伸強度平均提高40％，延伸率提高10％左右。
發明內容
本發明的目的是提供一種鋁合金製造使用的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑及製備方法。從而提高鋁合金熔煉時熔體質量。
為實現上述目的，本發明採取以下技術方案添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑，這種添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑是以矽塊為核心，鋁粉和熔劑在矽塊的外表面形成包覆層。
本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑中，所述鋁粉為平均粒徑小於5μm的超細或納米鋁粉。
本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑中，所述矽塊的純度要達到99.5％，粒度範圍為小於50mm。
本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑中，所述熔劑為氟鋁酸鉀。
本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑中，以重量百分比計，其中，鋁為0.1-10％，熔劑為0.1-5％，粘結劑為0.5-5％，餘量為矽塊。
熔劑採用氟化物或氯化物，如氟化鈣、氟化鎂、氟化鈉、四氯化鋯、氟鋯化鉀、氟鋁酸鉀和/或；氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀等。
本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑中，所述的鋁粉和熔劑通過粘結劑均勻粘結在矽塊的外表面上形成包覆層。
製備本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑的方法包括下述步驟按照常規方法製備納米鋁粉。
按照下述重量百分比配料鋁為0.1-10％，熔劑為0.1-5％，粘結劑為0.5-5％，餘量為矽塊。
在攪拌裝置中加入納米鋁粉、熔劑和粘接劑進行攪拌，攪拌均勻後，得到膠狀漿料。將矽塊和≤50％的上述膠狀漿料裝入滾筒攪拌裝置中，進行攪拌，之後再加入剩餘的膠狀漿料進行攪拌，同時進行固化乾燥。
固化乾燥後進行卸料，經檢測後即得到添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑。
製備本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑的方法中，所述的粘結劑無特別限定，如由環氧樹脂、聚酯、聚丙烯酸、聚氨酯或聚丙烯醯胺等構成，如由環氧樹脂、二胺、無苯環氧稀料組成，環氧樹脂、二胺、無苯環氧稀料重量份數比為7-10∶0.5-2∶18-22。
採用本發明添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑具有如下優點1.加入方式簡單，在正常的鋁合金熔鑄溫度熔化迅速，實收率高，含量穩定，容易控制。2.熔劑含量少，因而熔體吸氣傾向減少，熔體質量得以提高。
圖1為本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑製備工藝流程2為本發明添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑使用的納米Al粉SEM照片具體實施方式
本發明的工藝路線如圖1所示。
1.納米鋁粉的製備採用公知的物理混合方法製備超細或納米鋁粉。
2.粘接劑的選擇粘接劑的作用是將超細或納米鋁粉與熔劑粘接於矽塊之上，並實現均勻的包覆，要求粘接強度高，分散性好、易於乾燥(固化或揮發)、且耐熱、耐溼。所述的粘結劑環氧樹脂、二胺、無苯環氧稀料重量份數比為7-10∶0.5-2∶18-22。
3.包覆工藝包覆工藝實際上包括製備膠狀漿料，包覆攪拌，固化乾燥。以超細或納米鋁粉作為主要原料，粒徑範圍在5μm以下可調。納米級鋁粉效果更好。
本發明的包覆過程是按下述步驟進行，先在攪拌裝置中加入超細或納米鋁粉、熔劑和粘接劑進行攪拌，攪拌均勻後，得到膠狀漿料。將矽塊和≤50％的上述膠狀漿料裝入攪拌裝置中，進行攪拌，再加入剩餘的膠狀漿料進行攪拌。
固化乾燥在攪拌階段中已同時進行，在完成包覆後仍在繼續進行。固化乾燥後進行卸料，經檢測包覆完全後即得到添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑。
試驗檢測表明，在火焰反射爐中750℃時加入添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑並進行攪拌，10分鐘後即可使矽的實收率達到95％。
實施例採用公知的方法製備平均粒徑為5μm以下的超細或納米鋁粉；選取矽塊，並破碎成粒徑小於50mm的矽塊。並以環氧樹脂、二胺、無苯環氧稀料的混合物作為粘結劑，其中環氧樹脂、二胺、無苯環氧稀料重量份數比為7∶1∶19。
按照下述重量百分比配料鋁為1％，熔劑為0.5％，粘結劑為0.5％，餘量為矽塊。
在螺旋攪拌裝置中加入超細或納米鋁粉、熔劑和粘接劑進行攪拌，攪拌均勻後，得到膠狀漿料。
將矽塊和50％的上述膠狀漿料裝入攪拌裝置中，進行攪拌，之後再加入剩餘的膠狀漿料進行攪拌，同時進行固化乾燥。
固化乾燥在攪拌階段中已同時進行，在完成包覆後，平鋪到陰涼處，繼續進行固化乾燥(約為8小時)。固化乾燥後經檢測包覆完全後即得到添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑。
本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑具有以下特點1.加入時不需稱量，加入方式簡單，在正常的鋁合金熔鑄溫度熔化迅速，實收率高，含量穩定，容易控制。
2.熔劑含量少，熔體質量得以提高。
權利要求
1.一種含有超細或納米鋁粉的速熔矽劑，其特徵是以矽塊為核心，鋁粉、熔劑和粘結劑在矽塊的外表面形成包覆層；所述鋁粉為平均粒徑小於5μm的超細及納米鋁粉；所述核心矽塊的粒徑為50mm以下。
2.根據權利要求1所述的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑，其特徵在於所述熔劑採用氟化物和/或氯化物，即氟化鈣、氟化鎂、氟化鈉、四氯化鋯、氟鋯化鉀、氟鋁酸鉀和/或氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀、氟鋁酸鉀。
3.根據權利要求1或2所述的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑，其特徵在於所述的粘結劑採用環氧樹脂、聚酯、聚丙烯酸、聚氨酯或聚丙烯醯胺。
4.根據權利要求3所述的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑，其特徵在於所述的粘結劑由環氧樹脂、二胺、無苯環氧稀料組成，其中環氧樹脂、二胺、無苯環氧稀料重量份數比為7-10∶0.5-2∶18-22。
5.根據權利要求1或2所述的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑，其特徵在於以質量百分比計，鋁為0.1-10％，熔劑為0.1-5％，粘結劑為0.5-5％，餘量為矽塊。
6.添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑製備方法，其特徵在於，該方法包括下述步驟採用平均粒徑小於5μm超細或納米鋁粉；選取矽塊，並破碎成粒徑小於50mm的矽塊；按照下述重量百分比配料鋁為0.1-10％，熔劑為0.1-5％，粘結劑為0.5-5％，餘量為矽塊；在攪拌裝置中加入超細或納米鋁粉、熔劑和粘接劑進行攪拌，攪拌均勻後，得到膠狀漿料；將矽塊和≤50％的上述膠狀漿料裝入攪拌裝置中，進行攪拌，之後再加入剩餘的膠狀漿料進行攪拌，同時進行固化乾燥；固化乾燥後卸料，即得到添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑。
全文摘要
含有超細或納米鋁粉的速熔矽劑，以矽塊為核心，鋁粉、熔劑和粘結劑在矽塊的外表面形成包覆層；所述鋁粉為平均粒徑小於5μm的超細及納米鋁粉；所述核心矽塊的粒徑為50mm以下。本發明的添加超細或納米鋁粉的速熔矽劑具有以下特點1.加入方式簡單，在正常的鋁合金熔鑄溫度熔化迅速，實收率高，含量穩定，容易控制。2.熔劑含量少，熔體質量高。
文檔編號C22C21/02GK1974077SQ20061016126
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月18日 優先權日2006年12月18日
發明者許根國, 曾克裡, 王磊, 尹春雷, 方淑媛 申請人:北京礦冶研究總院