阅读说明：本技术 一种用于铸锭铸造的铝合金净化介质 (Aluminum alloy purification medium for ingot casting ) 是由 王旭成 黄元春 刘宇 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明申请属于铸造净化材料技术领域,具体公开了一种用于铸锭铸造的铝合金净化介质,包括KCl 20～30份,NaCl 20～40份、Na<Sub>2</Sub>CO<Sub>3</Sub> 20～65份,CaSO<Sub>4</Sub> 5～15份、Na<Sub>3</Sub>AlF<Sub>6</Sub> 5～20份、CCl<Sub>4</Sub> 0.5～1.0份、草木灰20～30份。本发明主要用于制备铸锭铸造,解决了现有技术中铸锭得到的产品中杂质含量高的问题。(The invention belongs to the technical field of casting purification materials, and particularly discloses an aluminum alloy purification medium for ingot casting, which comprises 20-30 parts of KCl, 20-40 parts of NaCl and Na 2 CO 3 20 to 65 parts of CaSO 4 5-15 parts of Na 3 AlF 6 5 to 20 parts of CCl 4 0.5-1.0 part and 20-30 parts of plant ash. The method is mainly used for preparing and casting the ingot, and solves the problem that the product obtained by ingot casting in the prior art has high impurity content.)

一种用于铸锭铸造的铝合金净化介质

技术领域

本发明属于铸造净化材料技术领域，具体公开了一种用于铸锭铸造的铝合金净化介质。

背景技术

目前，业内情况是这样的：2XXX铝合金大规格铸锭在配料和熔炼过程中很容易吸入气体和产生各种夹杂物，进而直接影响合金熔体的洁净度，对后续的材料成型性能以及构件的机械性能、电化学性能有不利的影响。铸造前的熔体净化技术采用合理的熔体净化工艺，可以将铝熔体中非期望的气体、夹杂和杂质元素降低到所允许的范围内。铝熔体中的杂质气体主要是氢，占总气态杂质的70％至90％，固态夹杂主要是非金属夹杂物，包括氧化物、氮化物、硼化物等，杂质元素包括Fe，Si，部分碱金属和碱土金属元素。

铝合金熔体中的氢主要通过熔炼过程中的冶金反应进入到合金熔体中，熔体中氢的存在会对铝合金铸坯和构件的性能带来诸多不良影响，在铝合金铸坯和构件中形成气孔是影响铝合金性能的主要原因，由于气孔的存在破坏了金属材质的连续性，减少了加工构件的有效承截截面，容易在加工过程中气孔周围引起应力集中，严重影响铸坯的加工性能。除此以外，氢在半成品中易诱发分层缺陷和第二类氢脆现象，降低材料的塑性，制约成品率。常见的非金属夹渣以固态夹杂物为主，在固态夹杂物中又以Al₂O₃为主，其质量分数占固体夹杂物的95％以上。不同的非金属夹渣的尺寸差距较大，小型夹杂尺寸一般在10μm以下，中等夹杂约在40μm左右，大型的夹杂尺寸往往大于80μm，不同尺寸和类型的的夹杂对合金的性能影响不同，由于非金属夹杂与铝合金材料基体的弹性模量、硬度、膨胀系数等参数差异明显，在外力作用的下，夹杂相的尖角处会有较大应力集中，割断铝合金基体组织，显著降低材料的力学性能及抗腐蚀性能。除此以外，固态夹渣在铝合金铸造时会显著降低合金的流动性和充型的能力，增加铝熔体的吸气(吸氢)倾向，并阻碍气体的扩散和逸出，并在后续的热处理中，促进二次疏松和气泡的形成。

综上所述，由于铸锭规格较大，常规的精炼介质不能有效的降低熔炼前的杂质和氢的含量。铸锭的金相试样的观察结果表明，夹杂物有较多的聚集，主要沿晶界分布，其尺寸介于50～200μm之间，同时还可看到伴随着夹杂物形成的孔洞，其尺寸介于50～150μm之间。大量的孔洞会给铸锭后续的加工带来诸多的缺陷，对铝合金的结构性能危害巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铸锭铸造的铝合金净化介质，以解决现有技术中铸锭得到的产品中杂质含量高的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种用于铸锭铸造的铝合金净化介质，包括KCl 20～30份，NaCl 20～40份、Na₂CO₃ 20～65份，CaSO₄ 5～15份、Na₃AlF₆ 5～20份、CCl₄ 0.5～1.0份、草木灰20～30份。

进一步，包括KCl 22～28份，NaCl 22～38份、Na₂CO₃ 22～60份，CaSO₄ 8～12份、Na₃AlF₆ 8～18份、CCl₄ 0.6～0.9份、草木灰22～38份。

进一步，包括KCl 24～27份，NaCl 24～35份、Na₂CO₃ 24～55份，CaSO₄ 9～11份、Na₃AlF₆ 8～16份、CCl₄ 0.6～0.8份、草木灰24～35份。

进一步，包括KCl 25～27份，NaCl 26～32份、Na₂CO₃ 26～50份，CaSO₄ 10～11份、Na₃AlF₆ 10～14份、CCl₄ 0.6～0.8份、草木灰24～35份。

进一步，包括KCl 25～26份，NaCl 28～30份、Na₂CO₃ 28～45份，CaSO₄ 10～11份、Na₃AlF₆ 10～12份、CCl₄ 0.6～0.7份、草木灰24～30份。

进一步，包括KCl 25份，NaCl 28～39份、Na₂CO₃ 28～40份，CaSO₄ 10～11份、Na₃AlF₆10～11份、CCl₄ 0.6～0.7份、草木灰24～25份。

本技术方案的工作原理及有益效果在于：

(1)经发明人多次研究，在普通规格的2xxx系合金的净化介质的基础上进行了大量的优化，其最终结果表明在2XXX铝合金大规格铸锭中的夹杂物和气孔数目有明显的减少。

(2)本发明在2xxx铝合金大规格铸锭的熔体净化方向提出了新的思路，为后续的大规格的铝型材加工提供了基础理论及工艺支撑。

附图说明

图1是本发明一种用于铸锭铸造的铝合金净化介质实施例中未使用净化介质精炼铸锭的夹杂图；

图2是本发明中使用净化介质精炼后铸锭的夹杂图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例基本如附图1所示，一种用于铸锭铸造的铝合金净化介质，包括KCl 20～30份，NaCl 20～40份、Na₂CO₃ 20～65份，CaSO₄ 5～15份、Na₃AlF₆ 5～20份、CCl₄ 0.5～1.0份、草木灰20～30份。制备纯化介质如下：将介质(包括CCl₄)按照比例配成净化剂，待炉温达到730℃时，先行加入除CCl₄外的所有净化介质，保持730℃约10分钟，再加入配方比例的CCl₄。

本发明能够有效去除2XXX铝熔体中的固体夹渣和含氢量，对铝熔体的净化效果明显，降低了合金元素(主要是Cu)的烧损，降低铝渣产出率。精炼后的大规格铝合金铸锭的含氢量明显降低，固体夹杂明显减少，为后续加工成优良的铝合金型材提供了重要基础。本实施例中对净化介质进行了氢含量检查，同时对使用本发明的净化介质得到的产品进行了拉伸强度测试，本实施例中，采用CaSO₄ 10份、Na₃AlF₆ 10份、CCl₄ 0.8份、草木灰20份得到的产品做了5次精炼后的样品测试，具体结果如表1和表2。

表1氢含量检测结果

表2铸锭样品的拉伸强度

由表1和表2可以看出，使用精炼介质后的铸锭的氢含量比不使用精炼介质的铸锭的氢含量降低约38.6％，且力学性能也有提升：抗拉强度提高了11.21％，延伸率提高了79.01％

本发明中的精炼剂作用原理：向金属熔体中导入熔剂，熔剂与铝液中的成分发生反应产生挥发性气体，在气体的上浮过程中夹杂物吸附在气泡表面被带出熔体。在熔体与气泡内部氢分压存在差异的条件下，熔体中的氢扩散至气泡内部，与气泡一起上浮而被去除；同时加入的溶剂在高温下与夹杂物接触时产生润湿和吸附作用，随溶剂一起沉降或上浮。液态的CCl₄进入熔体后顺速分解为Cl₂和C，这两种物质均会与熔体中的组分产生化学反应，生成物HCl、AlCl₃、CO等主要以气体的形式净化熔体。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。