一種強(qiáng)化鋁熔煉工藝的制作方法
【專利摘要】一種強(qiáng)化鋁熔煉工藝，包括清洗原料、熔煉、混合、反應(yīng)、攪拌和冷卻。本 申請(qǐng)人:經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和研究后，創(chuàng)造性地想到將鋁合金內(nèi)的C元素雜質(zhì)進(jìn)行有機(jī)化，形成較為穩(wěn)定的共價(jià)鍵，反應(yīng)后生成碳硅烷，使得單個(gè)碳原子利用范德華力形成的晶相結(jié)構(gòu)改進(jìn)成共價(jià)鍵分子間范德華力，而形成的強(qiáng)化功能，在鋁合金中生成骨架，強(qiáng)化了鋁合金的結(jié)構(gòu),鋁合金在提升機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)韌性減小不明顯。
【專利說明】一種強(qiáng)化鋁熔煉工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁熔煉工藝，屬于金屬制造加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在講究環(huán)保的今天，為節(jié)省能耗，汽車普遍采用輕量化設(shè)計(jì)，而將傳統(tǒng)的汽車內(nèi)部用于固定大量零件的鐵支架更換成輕量金屬支架是常規(guī)的手段，金屬鋁以較高硬度、較輕重量和較低的成本被大量應(yīng)用。而金屬鋁雖然硬度較高，但相同厚度仍與金屬鐵存在差距，因此目前市場上大量采用鋁合金，并盡量提升熔煉工藝來提升鋁強(qiáng)度。但時(shí)至今日，輕型鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，仍不夠理想。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種使得鋁合金在保證韌性的前提下提高機(jī)械強(qiáng)度的鋁熔煉工藝。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種強(qiáng)化鋁熔煉工藝，包括以下步驟:
a)使用清洗液將新料和回收料清洗干凈；
b)將新料和回收料按一定比例組合形成混合料，送入熔煉爐；
c)將熔煉爐加溫至至少700°C，使得混合料熔化為鋁液；
d)對(duì)鋁液表面進(jìn)行扒渣，并對(duì)鋁液底部取出沉淀的雜質(zhì)，然后對(duì)鋁液進(jìn)行取樣檢測；
e)根據(jù)檢測結(jié)果加入適量鎂，并進(jìn)行攪拌，形成合金液；
f)將(CH3)2SiCl2進(jìn)行聚合反應(yīng)，生成聚硅烷，然后將聚硅烷與所述合金液均勻混合，制成所述改性液；
g)將所述改性液注入模具，冷卻制成鋁制成品。
[0005]作為優(yōu)選，步驟f內(nèi)，所述聚硅烷與所述合金液混合后的溫度保持在700±30°C。
[0006]作為優(yōu)選，步驟f內(nèi)，使所述(CH3)2SiCl2與堿金屬或堿土類金屬在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，生成粗聚二甲基硅烷，使所述粗聚二甲基硅烷中的堿金屬或堿土類金屬失活，然后加入表面活性劑，水洗所述粗聚二甲基硅烷，取得所述聚硅烷。
[0007]作為優(yōu)選，步驟a中所述清洗完成后對(duì)所述新料和回收料進(jìn)行烘干預(yù)熱，所述烘干預(yù)熱的溫度為35(T500°C。
[0008]作為優(yōu)選，步驟e中形成合金液后再次進(jìn)行扒渣。
[0009]作為優(yōu)選，步驟d中和步驟e中的所述扒渣工序均事先加入清渣劑。
[0010]作為優(yōu)選，所述扒渣工序完成之后均需要進(jìn)行噴粉精煉，所述噴粉精煉為在所述鋁液或所述合金液內(nèi)以隋性氣體為載體，將粉狀鋁均勻送入所述鋁液或所述合金液內(nèi)部；所述隋性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br>
[0011]鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，其重要一個(gè)原因即取決于鋁合金內(nèi)C的含量，當(dāng)C含量升高，則鋁合金機(jī)械強(qiáng)度增加但韌性減小，造成鋁合金硬而脆，當(dāng)C含量降低，則鋁合金機(jī)械強(qiáng)度降低但韌性增加，造成鋁合金軟而韌。
[0012]本 申請(qǐng)人:經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和研究后，創(chuàng)造性地想到將鋁合金內(nèi)的C元素雜質(zhì)進(jìn)行有機(jī)化，形成較為穩(wěn)定的共價(jià)鍵，以在鋁合金內(nèi)提供用于加固的骨架，有效提升鋁合金的硬度。
[0013]本發(fā)明工藝在按需要配置成鎂鋁合金后，在合金熔融液中加入聚硅烷，在高溫環(huán)境下，聚硅烷發(fā)生熱轉(zhuǎn)位反應(yīng)，使側(cè)鏈上的甲基以亞甲基的形式導(dǎo)入倒到主鏈的S1-Si鍵之間，從而形成有機(jī)先驅(qū)體聚碳硅烷，并進(jìn)一步形成碳化硅(SiC)纖維，聚碳硅烷和碳化硅(SiC)纖維成為鋁的骨架材料，以提升鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度。
[0014]綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、鋁合金在提升機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)韌性減小不明顯；
2、整體熔煉所用材料成本低廉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明聚硅烷生成有機(jī)先驅(qū)體聚碳硅烷反應(yīng)紅外譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]實(shí)施例一:
一種強(qiáng)化鋁熔煉工藝，包括以下步驟:
a)使用清洗液將新料和回收料清洗干凈，清洗完成后對(duì)所述新料和回收料進(jìn)行烘干預(yù)熱，所述烘干預(yù)熱的溫度為35(T50(TC ；
b)將新料和回收料按一定比例組合形成混合料，送入熔煉爐；
c)將熔煉爐加溫至至少700°C，使得混合料熔化為鋁液；
d)對(duì)鋁液表面加入清渣劑進(jìn)行扒渣，并對(duì)鋁液底部取出沉淀的雜質(zhì)，完成后對(duì)鋁液進(jìn)行噴粉精煉，然后對(duì)鋁液進(jìn)行取樣檢測，所述噴粉精煉為在所述鋁液或所述合金液內(nèi)以隋性氣體為載體，將粉狀鋁均勻送入所述鋁液或所述合金液內(nèi)部；所述隋性氣體為氮?dú)饣驓鍤猓?br>
e)根據(jù)檢測結(jié)果加入適量鎂，并進(jìn)行攪拌，形成合金液，然后再次加入清渣劑進(jìn)行扒潘，完成后對(duì)招液進(jìn)彳了嗔粉精煉；
f)將(CH3)2SiCl2進(jìn)行聚合反應(yīng)，使所述(CH3)2SiCl2與堿金屬或堿土類金屬在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，生成粗聚二甲基硅烷，使所述粗聚二甲基硅烷中的堿金屬或堿土類金屬失活，然后加入表面活性劑，水洗所述粗聚二甲基硅烷，取得所述聚硅烷(圖1中表示為LPS)，然后將聚硅烷與所述合金液均勻混合，溫度保持在700±30°C，并使用高純度氮?dú)饬鲗?duì)所述合金液進(jìn)行氣體保護(hù)，制成所述改性液，高純度氮?dú)鉃槟苁购辖鹨号c空氣完全隔離的純度較高的氮?dú)?，高純氮?dú)饪赏ㄟ^液化制得，為常規(guī)工業(yè)材料，同時(shí)采用氮?dú)饬鳎词沟迷诜磻?yīng)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)氣體能被即時(shí)帶走；
g)將所述改性液注入模具，冷卻制成鋁制成品。
[0018]本 申請(qǐng)人:對(duì)本發(fā)明工藝的所有反應(yīng)進(jìn)行紅外監(jiān)控，在如圖1的紅外譜圖中，，2950cm_\2900 cnT1處為Si—CH3的C一H伸縮振動(dòng)峰，2100 cnT1處為Si—H伸縮振動(dòng)峰，1400 cnT1處為Si—CH3的C一H變形振動(dòng)峰，1250 cnT1處為Si — CH3變形峰，1020 cnT1處為Si—CH2一Si的Si—C一Si伸縮振動(dòng)峰，820 cm 1處為Si—CH3的擺動(dòng)及Si—C伸縮振動(dòng)峰。因此，聚硅烷是含有Si—H、Si—CH3和少量Si— CH3-Si (小分子硅碳烷)官能團(tuán)的混合物。譜圖中，除以上峰外、在1360 cm—1處存在Si — CH2-Si的C一H面外振動(dòng)峰，即PCS分子中含有Si — CH4、Si—CH2-Si, Si—H等結(jié)構(gòu)單元。說明成分為少量小分子硅碳烷和大量小分子硅烷的聚硅烷在經(jīng)高溫逐漸轉(zhuǎn)化成為有機(jī)先驅(qū)體聚碳硅烷(圖1中表示為PCS)。3400 cnT1及1600 cnT1處的吸收峰為H2O峰，可能為樣品受潮未烘干，或因氧化、水解產(chǎn)生的一OH吸收峰。
[0019]經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)并測試，以產(chǎn)品AlSil2Cu的光譜成份檢驗(yàn)為例，原Si含量為
11.5^13.5，單項(xiàng)雜質(zhì)含量不大于0.05，雜質(zhì)總合不大于0.15 ;改進(jìn)后的產(chǎn)品Si含量為
12.(Γ13.0，精度更高，單項(xiàng)雜質(zhì)含量不大于0.05，且由于C元素從雜質(zhì)變成有用物質(zhì)，因此雜質(zhì)總合不大于0.11，純度明顯提升。同樣條件下測試硬度，原產(chǎn)品為9Γ97ΗΒ，改進(jìn)后產(chǎn)品高達(dá)103?109HB，提升近10%。
[0020]以產(chǎn)品AlSi8Cu3和AlSi9Cu3的光譜成份檢驗(yàn)為例，原Si含量為8.(T9.5，單項(xiàng)雜質(zhì)含量不大于0.05,雜質(zhì)總合不大于0.15 ;改進(jìn)后的產(chǎn)品Si含量為8.0^8.8,單項(xiàng)雜質(zhì)含量不大于0.05，雜質(zhì)總合不大于0.13。同樣條件下測試硬度，原產(chǎn)品為9Γ94ΗΒ，改進(jìn)后產(chǎn)品高達(dá)97?101HB，提升近7%。
[0021]以產(chǎn)品ADC12的光譜成份檢驗(yàn)為例，原Si含量為10.5^12.0，單項(xiàng)雜質(zhì)含量不大于0.05，雜質(zhì)總合不大于0.15 ;改進(jìn)后的產(chǎn)品Si含量為10.9?11.8，單項(xiàng)雜質(zhì)含量不大于
0.05，雜質(zhì)總合不大于0.10。同樣條件下測試硬度，原產(chǎn)品為93?99HB，改進(jìn)后產(chǎn)品高達(dá)101?106HB，提升近9%。
[0022]以產(chǎn)品A380的光譜成份檢驗(yàn)為例，原Si含量為7.5^9.5，單項(xiàng)雜質(zhì)含量不大于0.05，雜質(zhì)總合不大于0.2 ;改進(jìn)后的產(chǎn)品Si含量為7.9^8.9，單項(xiàng)雜質(zhì)含量不大于
0.05，雜質(zhì)總合不大于0.16。同樣條件下測試硬度，原產(chǎn)品為91?93ΗΒ，改進(jìn)后產(chǎn)品高達(dá)99?104HB，提升近9%。
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)化鋁熔煉工藝，其特征在于:包括以下步驟: a)使用清洗液將新料和回收料清洗干凈； b)將新料和回收料按一定比例組合形成混合料，送入熔煉爐； c)將熔煉爐加溫至至少700°C，使得混合料熔化為鋁液； d)對(duì)鋁液表面進(jìn)行扒渣，并對(duì)鋁液底部取出沉淀的雜質(zhì)，然后對(duì)鋁液進(jìn)行取樣檢測； e)根據(jù)檢測結(jié)果加入適量鎂，并進(jìn)行攪拌，形成合金液； f)將(CH3)2SiCl2進(jìn)行聚合反應(yīng)，生成聚硅烷，然后將聚硅烷與所述合金液均勻混合，制成所述改性液； g)將所述改性液注入模具，冷卻制成鋁制成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟f內(nèi)，所述聚硅烷與所述合金液混合后的溫度保持在700±30°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述強(qiáng)化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟f內(nèi)，所述聚硅烷加入所述合金液后，使用高純度氮?dú)饬鲗?duì)所述合金液進(jìn)行氣體保護(hù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟f內(nèi)，使所述(CH3)41(:12與堿金屬或堿土類金屬在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，生成粗聚二甲基硅烷，使所述粗聚二甲基硅烷中的堿金屬或堿土類金屬失活，然后加入表面活性劑，水洗所述粗聚二甲基硅烷，取得所述聚硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟a中所述清洗完成后對(duì)所述新料和回收料進(jìn)行烘干預(yù)熱，所述烘干預(yù)熱的溫度為35(Γ500 V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟e中形成合金液后再次進(jìn)行扒洛。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述強(qiáng)化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟d中和步驟e中的所述扒渣工序均事先加入清渣劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述強(qiáng)化鋁熔煉工藝，其特征在于:所述扒渣工序完成之后均需要進(jìn)行噴粉精煉，所述噴粉精煉為在所述鋁液或所述合金液內(nèi)以隋性氣體為載體，將粉狀鋁均勻送入所述鋁液或所述合金液內(nèi)部；所述隋性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br>
【文檔編號(hào)】C22C21/00GK104263990SQ201410481880
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】姚加銘, 張小群, 王剛, 施珉, 王炎輝, 謝捷 申請(qǐng)人:湖州安達(dá)汽車配件有限公司