一种铝合金磷变质剂制造技术

本发明专利技术公开了一种铝合金磷变质剂，所述铝合金磷变质剂包括以下质量百分含量的组分：10～25%的含碳可燃粉末、30～70%的CuP8合金、10～25%的KCl、3～10%的K2TiF6和3～10%的K2ZrF6，上述组分研磨成粉末后充分混合。本发明专利技术的铝合金磷变质剂与磷盐相比，产生的烟尘少，更加环保，磷吸收率高，降低了材料成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变质剂
，更具体地说，特别涉及一种铝合金磷变质剂。
技术介绍
在铸造Al-Si合金中，未经细化的初晶硅呈不规则的块状或板条状，尺寸较大，严重割裂铝基体，容易在硅相尖端和棱角处引起应力集中，尤其是在产生热变形后，初晶硅周围的热应力超过初晶硅的强度极限时，初晶硅断裂，成为裂纹源，降低合金机械性能。初晶硅尺寸越大，则其周围的热应力越大，初晶硅断裂倾向性越强。因此，在发动机活塞的生产中必须对合金中的初晶硅进行变质细化处理，以提高合金的力学性能，保证活塞的使用性能。在工业生产中，普遍采用P变质的方法对初晶硅进行变质细化，微量P的加入可使初晶硅尺寸减小、分布均匀且形貌圆润化，可明显提高合金的力学性能。 磷变质机理磷加入铝硅合金中，在800°C时和铝反应生成A1P，其熔点为1060°C，在不高于850°C的温度下不会分解，密度为2. 85g/cm3,比液态铝硅合金2. 68g/cm3略高，不漂浮，因此可作为稳定的外来晶核。AlP和硅具有金刚石型结构的晶体特性，晶格常数相近(Si a0=0. 542nm ；A1P a0=0. 545nm),最小原子间距离也十分接近。因此,合金液经变质处理后，AlP微粒能够在合金凝固过程中为初晶硅的析出提供形核衬底，成为初晶硅的结晶核心，使初晶硅的形核率增加，促进初晶硅细化。磷加入铝硅合金中，在800°C时和铝反应生成A1P，其熔点为1060°C，在不高于8500C的温度下不会分解，密度为2. 85g/cm3,比液态铝硅合金2. 68g/cm3略高，不漂浮，因此可作为稳定的外来晶核。AlP和硅具有金刚石型结构的晶体特性，晶格常数相近(Si a0=0. 542nm ；A1P a0=0. 545nm)，最小原子间距离也十分接近。因此，合金液经变质处理后，AlP微粒能够在合金凝固过程中为初晶硅的析出提供形核衬底，成为初晶硅的结晶核心，使初晶硅的形核率增加，促进初晶硅细化。目前，行业中应用最广泛的磷变质剂有含赤磷粉的混合盐、磷化物混合盐和Cu-P中间合金。最早的时候单独采用赤磷粉，现由于环保的原因，很少单独使用。还有Al-P中间合金变质剂，但由于其技术尚不成熟，也未获得广泛运用。现有技术存在以下几方面的缺陷第一，含赤磷粉的混合盐中由于赤磷的存在，变质反应会产生大量烟尘，同时各种盐类对坩埚有腐蚀作用，降低坩埚使用寿命，同时由于含赤磷粉的混合盐中的P在变质反应过程中大部分被燃烧消耗掉了，留在合金中P含量较少，即含赤磷粉的混合盐的P吸收率较低，因此要想保证合金中的P含量控制在要求范围内，需要加入较多的含赤磷粉的混合盐才能实现，从而提高了变质剂的材料成本。第二，磷化物混合盐在变质反应过程中不会产生大量热量，必须把铝液温度升至800°c以上才能发生变质反应，需要在合金熔炼阶段加入，延长了 P变质剂加入到合金浇铸完成这一过程的时间。并且磷化物混合盐的使用是粉末的形式置于铝液表面，变质反应并不够充分，变质效果不易保证。第三，Cu-P中间合金和磷化物混合盐一样，在变质反应过程中不会产生大量热量，通常在合金熔炼阶段加入，延长了 P变质剂加入到合金浇铸完成这一过程的时间。同时，Cu-P中间合金的密度大于铝液，容易产生偏析，为了保证变质效果，对工艺参数控制要求较高。综上所述，研究一种产生的烟尘少、更加环保、磷吸收率高的铝合金变质剂，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为提供一种铝合金磷变质剂。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是一种铝合金磷变质剂，所述铝合金磷变质剂包括以下质量百分含量的组分10 25%的含碳可燃粉末、30 70%的CuP8合金、10 25%的KC1、3 10%的K2TiF6和3 KFJ^K2ZrF6，上述组分研磨成粉末后充分混合。这样，铝合金磷变质剂由无烟煤粉、CuPS合金、KCl、K2TiF6和K2ZrF6以一定比例组成，其中无烟煤粉起燃烧放热作用，以升高变质反应界面温度，并且不会产生大量烟尘，无烟煤粉应尽量细小均匀；CuP8合金熔点低，易于溶 解于铝合金中，与铝液发生变质反应，CuP8合金颗粒应尽量细小；KCl、K2TiF6和K2ZrF6作为缓冲剂，缓和变质反应和碳粉的燃烧，使变质反应不会过于剧烈，同时K2TiF6和K2ZrF6还作为晶粒细化剂，改善合金力学性能。该铝合金磷变质剂的各种成分按比率均匀混合，并通过压制设备压制成预定重量的块状或圆柱状成品。进一步地，所述铝合金磷变质剂各组分的质量百分含量为15 25%的含碳可燃粉末、45 55%的CuP8合金、15 25%的KC1、5 8%的K2TiF6和5 8%的K2ZrF6。进一步地，所述CuP8合金的粒径小于或者等于5 mm。进一步地，所述含碳可燃粉末为无烟煤、碳粉或者煤粉中的至少一种。本专利技术的有益效果是本专利技术的铝合金磷变质剂由于煤粉(无烟煤粉)的存在，在磷变质剂加入铝合金中后，能够燃烧放出热量，使局部铝液温度升高，达到变质反应所需的工艺温度(800°C以上)。因此变质剂能够在合金精炼阶段770 800°C范围内加入，充分进行变质反应，获得良好的变质效果，从而缩短磷变质剂加入到合金浇铸完成这一过程的时间，保证变质效果的稳定。该铝合金变质剂中的煤粉(无烟煤粉)不会像赤磷粉一样在变质反应过程中产生大量烟尘，有利于工作环境的改善。本专利技术的铝合金磷变质剂中的CuP8合金本身的磷吸收率就比磷盐高，加上CuP8合金的粒度控制在比较细小的范围内、加入温度适宜，使变质反应充分、迅速，由于磷烧损量较低，使得铝合金磷变质剂的磷吸收铝大幅提高，从而降低了变质剂的材料成本。本专利技术的铝合金磷变质剂，由于能够在合金精炼过程中加入，故只需对合金精炼温度进行控制就获得良好的变质效果，而一般合金的精炼温度本身就是必须控制的，因此本专利技术的铝合金变质剂对工艺参数的控制要求较低，容易保证良好的变质效果。本专利技术的铝合金磷变质剂与磷盐相比，产生的烟尘少，更加环保，磷吸收率高，降低了材料成本；该铝合金磷变质剂与单独的Cu-P合金相比，其能够在合金精炼过程加入，大幅缩短了磷变质剂加入到合金浇铸完成这一过程的时间，能够保证变质效果的稳定。具体实施例方式本专利技术的核心为提供一种铝合金磷变质剂。为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面的具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例一 本实施例提供了一种铝合金磷变质剂，该铝合金磷变质剂包括以下质量百分含量的组分10 25%的含碳可燃粉末、30 70%的CuP8合金、10 25%的KC1、3 10%的K2TiF6和3 10%的K2ZrF6,上述组分经选定后，各自研磨成粉末后充分混合均匀，再通过设备压制成预定重量的块状或圆柱状成品。其中，CuPS合金的粒径小于或者等于5 mm。含碳可燃粉末为无烟煤、碳粉或者煤粉中的至少一种。实施例二本实施例提供了一种铝合金磷变质剂，该铝合金磷变质剂各组分的质量百分含量为15 25%的含碳可燃粉末、45 55%的CuP8合金、15 25%的KC1、5 8%的K2TiF6和5 8%的K2ZrfV上述组分经选定后，各自研磨成粉末后充分混合均匀，再通过设备压 制成预定重量的块状或圆柱状成品。其中，CuPS合金的粒径小于5 mm。含碳可燃粉末为无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金磷变质剂，其特征在于，所述铝合金磷变质剂包括以下质量百分含量的组分：10～25%的含碳可燃粉末、30～70%的CuP8合金、10～25%的KCl、3～10%的K2TiF6和3～10%的K2ZrF6。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金磷变质剂，其特征在于，所述铝合金磷变质剂包括以下质量百分含量的组分10 25%的含碳可燃粉末、30 70%的CuP8合金、10 25%的KCl、3 10%的K2TiF6和 3 10% 的 K2ZrF602.根据权利要求I所述的铝合金磷变质剂，其特征在于，所述铝合金磷变质剂各组分的质量百分含量为15 25%的含碳可...

【专利技术属性】
技术研发人员：王熹，易绿林，何德生，朱亿鹏，
申请(专利权)人：湖南江滨机器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：