本發(fā)明屬于鋁合金添加劑技術領域，具體涉及一種鋁合金金屬添加劑及其生產(chǎn)工藝。
背景技術：
隨著鋁加工及鋁合金工業(yè)不斷發(fā)展,鋁合金的研制被列為重點發(fā)展的技術,合金化是鋁合金生產(chǎn)工藝流程中重要的一環(huán)，而合金添加元素在熔融鋁中的熔解是合金化的重要過程。
合金添加元素通常有銅、硅、鎂、鋅、錳、鐵、鉻等。合金化過程中，鋁合金熔鑄的溫度通常為710-750℃，對于一些低熔點的合金元素如硅、鎂、銅等可以直接加入至鋁液中進行熔解。但是對于一些高熔點的合金元素如鈦、鐵、錳等，由于與鋁的熔點差距較大，若將其以單質的形式直接加入至鋁液中中，則溶解爐的溫度必須升到1000以上，這樣會導致鋁液的汽化，而且鋁液容易與周圍的空氣發(fā)生化學反應，形成難以去除的雜質，造成最后形成的鋁合金性能低、質量差，不符合要求。而且溶解爐溫度的上升會耗費更多的能量，導致鋁合金生產(chǎn)的成本高。
為了解決上述問題，目前企業(yè)在進行鋁合金的合金化時，通常會向合金元素中混合一些其他助劑，并將其制成固定形狀，形成金屬添加劑，再將該金屬添加劑加入至鋁液中，實現(xiàn)合金元素的添加。
現(xiàn)有鋁合金金屬添加劑通常包括待添加的合金元素和助熔劑，金屬添加劑制備時將兩者混合，再放入至模具中壓制成型，為了便于脫模，在實際操作的過程中，還會于成型模具的內部涂抹上一層潤滑油。然而，此種方式存在以下不足：1、金屬添加劑成型后，潤滑油會粘附于其表面，將金屬添加劑加入至鋁液中時，潤滑油遇高溫會產(chǎn)生大量的油煙，影響環(huán)境；2、潤滑油會導致生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生油污，導致生產(chǎn)環(huán)境惡劣；3、潤滑油在合金化的過程中不易去除，會殘留一部分于鋁合金內部，影響鋁合金的性能。
另外，現(xiàn)有金屬添加劑成型時，助熔劑和合金元素完全是依靠分子間的作用力而結合在一起，此種形式成型的金屬添加劑在受外力時容易碎裂，因此，在實際的操作過程中，通常都會于成型的添加劑外套一個塑料袋，再連同塑料袋一起加入至鋁液中，塑料袋在高溫下亦會產(chǎn)生大量的有害氣體，污染環(huán)境，影響操作人員的身體健康，且會額外增加成本。
此外，金屬粉末和助熔劑的硬度較大，而成型模具通常都是質硬的金屬材料制成，在成型過程中，沒有保護措施，潤滑油也只是涂覆于整個添加劑的表面，金屬粉末會與成型模具直接摩擦，導致成型模具磨損，內部尺寸增大，由此壓塊與成型模具之間的間隙就增大了，若繼續(xù)用其來生產(chǎn)，形成的產(chǎn)品就會密度不實，較為松散，因此，只能選擇更換模具，增加添加劑生產(chǎn)的成本。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明意在提供一種鋁合金金屬添加劑及其生產(chǎn)工藝，以解決現(xiàn)有金屬添加劑較為松散、加入至鋁液中時會產(chǎn)生大量油煙，且成型時容易磨損模具的技術問題。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供如下基礎方案一：一種鋁合金金屬添加劑，由EBS潤滑劑、單質金屬粉末和助熔劑混合后壓制成型，單質金屬粉末的粒度為20-120目；各成分的質量分數(shù)為：EBS潤滑劑0.5-20％，單質金屬粉末75-80％，余量為助熔劑。
基礎方案一的鋁合金金屬添加劑中，單質金屬粉末的粒度為20-120目，該粒度過大會導致金屬粉末的熔解時間長，熔解效率低；而粒度過小則會導致金屬粉末容易燒損。
金屬添加劑的成分包括EBS潤滑劑、單質金屬粉末和助熔劑，其中單質金屬粉末是金屬添加劑的主體，是鋁合金生產(chǎn)過程中需要的合金元素；助熔劑起到助熔的作用，降低合金元素熔解于鋁液中所需的溶解爐溫度。
潤滑劑可以起到潤滑的作用，減少相互接觸、且發(fā)生相對運動的兩個物體之間的摩擦力，但潤滑劑通常是顆粒狀，其無法像潤滑油一樣在成型之前涂抹至模具內側，因此，無法對金屬添加劑成型的脫模起到潤滑的作用。EBS潤滑劑即乙撐雙硬脂酸酰胺，是一種無毒、耐酸堿的白色固體，通常做為食品、藥品的包裝材料，EBS潤滑劑的分子結構中，兩端為非極性長鏈烷基，中間是極性雙酰胺基，這種對稱中位極性結構，賦予了EBS潤滑劑優(yōu)良的潤濕和滲透能力，將其和金屬粉末以及助熔劑一起混合后再壓制時，EBS潤滑劑在剛受到壓力時便會快速地滲透至整個材料的最表面，此時由于有粉末和模具側壁的雙面擠壓，EBS潤滑劑不會向下流動，而會分布于模具的內側，當金屬添加劑成型后脫模時，可起到潤滑的作用。而且EBS潤滑劑是顆粒狀，其具有一定的體積，可以將質硬的金屬粉末和助熔劑與模具側壁隔開，避免金屬粉末和助熔劑對模具產(chǎn)生磨損，對模具起到一個保護的作用。
另外，由于金屬粉末和助熔劑對模具的磨損減小，在同等的壓力和模具行程下，金屬添加劑壓塊與模具之間的間隙減小，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品緊實度更好、不易松散；而且EBS潤滑劑本身有一定粘接作用，便于金屬添加劑的成型，進一步使得金屬添加劑的緊實度好、不易松散。因此，本發(fā)明的金屬添加劑用于鋁合金生產(chǎn)的過程中，不用在添加劑外套塑料袋，也就避免了因套用塑料袋而導致的大量有害氣體的產(chǎn)生，也就避免了該有害氣體對環(huán)境和操作人員身體健康的不利影響，也可避免由此帶來的成本的增加。
實驗證明，本發(fā)明的金屬添加劑加入至鋁液中時，不會產(chǎn)生大量的油煙，也不會在現(xiàn)場產(chǎn)生油污，影響生產(chǎn)環(huán)境，符合清潔生產(chǎn)的標準。另外，金屬添加劑加入至鋁液中后，其中的EBS潤滑劑遇高溫會快速揮發(fā)，不會引入雜質，也不會對鋁合金的性能產(chǎn)生影響。
以下是基于基礎方案一的優(yōu)選方案：
優(yōu)選方案一：所述助熔劑為氟鋁酸鉀，氟鋁酸鉀助熔效果好，相較于其他助熔劑，使用氟鋁酸鉀后，鋁合金的熔解效率更快。
優(yōu)選方案二：基于優(yōu)選方案一，所述氟鋁酸鉀為生產(chǎn)鋁鈦硼合金的副產(chǎn)物。此副產(chǎn)品能更好的降低金屬粉末的熔點，將鋁鈦硼產(chǎn)品的副產(chǎn)品再生利用，保護環(huán)境，節(jié)約成本，增加經(jīng)濟效益；另外，相對于一些鈉鹽助熔劑而言，氟鋁酸鉀可避免鈉離子的加入，而且可避免加入一些鈉鹽助熔劑。
優(yōu)選方案三：基于優(yōu)選方案二，所述EBS潤滑劑的3％。
優(yōu)選方案四：基于優(yōu)選方案二，所述EBS潤滑劑的2.5％。
優(yōu)選方案五：基于優(yōu)選方案一至四中的任意一項，所述單質金屬粉末為鈦粉。
優(yōu)選方案六：基于優(yōu)選方案一至四中的任意一項，所述單質金屬粉末為鐵粉。
優(yōu)選方案七：基于優(yōu)選方案一至四中的任意一項，所述單質金屬粉末為錳粉。
本發(fā)明提供如下基礎方案二：一種鋁合金金屬添加劑的生產(chǎn)工藝，工藝步驟包括配料、混料、成型、包裝，其中，
配料步驟為：按照EBS潤滑劑質量分數(shù)為0.5-20％、單質金屬粉末的質量分數(shù)為75-80％、余量為助熔劑的比例稱取原料成分，其中單質金屬粉末的粒度為20-120目。
混料步驟為：按照EBS潤滑劑、單質金屬粉末和助熔劑的順序將三種原材料分多次間隔加入至混料機內進行混合。
按照EBS潤滑劑、單質金屬粉末和助熔劑的順序間隔加入是指先加入一層EBS潤滑劑，再加入一層單質金屬粉末，最后加一層助熔劑；多次間隔加入是指按照上述的加入方式重復多次，即加入的順序為EBS潤滑劑、單質金屬粉末、助熔劑、EBS潤滑劑、單質金屬粉末、助熔劑，以此類推。按照上述方式進行混合，各成分之間混合更均勻，保證EBS潤滑劑能均勻地滲透至金屬添加劑壓塊的表面，對添加劑的脫模起到潤滑的作用，對模具起到有效的保護作用。
按照上述工藝步驟生產(chǎn)出的金屬添加劑，緊實度好，加入鋁液中時不會產(chǎn)生大量油煙，且成型時不易對模具產(chǎn)生磨損。
基于基礎方案二的優(yōu)選方案：所述混料機為V型密封混料機，混合時間為60min，包括正轉30min和反轉30min。采用此方式各成分之間混合均勻。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：
一種鋁合金金屬添加劑，實施例一至實施例九的各成分及其質量(kg)，以及成型壓力(Mpa)如表1所示：
表1
以實施例三為例對鋁合金金屬添加劑的制備方法進行具體說明，依次包括以下步驟：
1)、配料：選取適合的原料成分，其中EBS潤滑劑的純度為98％，氟鋁酸鉀的純度為99％，鈦粉的純度為99％，鈦粉的粉末粒度為60目；稱取70kg EBS潤滑劑、180kg氟鋁酸鉀、750kg鈦粉。
2)、混料：按照EBS潤滑劑、單質金屬粉末和助熔劑的順序將三種原材料分三次間隔加入至V型密封混料機內進行混合，同一種粉末每次加入的質量相等；混料機的轉速為25r/min，混合的時間總共60min，其中正轉30min，反轉30min。
3)、成型：將步驟2)中的混合料加入至自動液壓機內壓制成型，得到方形的鈦添加劑壓塊，成型壓力為25Mpa。
4)、將步驟3)的鈦添加劑壓塊包裝入庫。
其余實施例與實施例三的不同之處在于表1中的成分、成分質量以及成型壓力，其余的與實施例三相同。
實驗：
對比例：制備現(xiàn)有技術中的添加劑，除了個別參數(shù)外，制備方法中包括單個壓塊質量、成型壓力、壓力行程等與實施例三相同，各對比例制備方法與實施例三制備方法的不同之處在于：
對比例一：成分分別為氟鋁酸鉀180kg、鈦粉750kg，成型時使用潤滑油。
對比例二：成分分別為氟鋁酸鉀250kg、鈦粉750kg，成型時使用潤滑油。
對比例三：成分分別為氟鋁酸鉀180kg、鈦粉820kg，成型時使用潤滑油。
對比例四：成分分別為氟鋁酸鉀210kg、鈦粉790kg，成型時使用潤滑油。
1)、取實施例一至九、對比例一至四中的鈦添加劑，分別用于鋁合金的生產(chǎn)。實施例一至實施例九在添加劑投入至鋁液的過程中均沒有油煙的產(chǎn)生，生產(chǎn)現(xiàn)場也沒有油污；對比例一至四在添加劑投入至鋁液的過程中均有大量的油煙產(chǎn)生，生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生較多的油污，環(huán)境惡劣。
2)、取實施例一至九、對比例一至四中的鈦添加劑各各15塊，都均分成三組，每組5塊，放置于振動頻率相等的振動篩上，觀察其碎裂情況，具體如下：
A、10分鐘后，實施例一至實施例九的鈦添加劑均未出現(xiàn)碎裂情況，對比例一至四中的鈦添加劑有19個出現(xiàn)裂縫；
B、15分鐘后，實施例一至實施例九的鈦添加劑均未出現(xiàn)碎裂情況，對比例一至四中的鈦添加劑有31個出現(xiàn)裂縫，其中有6個已經(jīng)碎裂；
C、20分鐘后，實施例一至實施例九的鈦添加劑有2個出現(xiàn)碎裂情況，對比例一至四中的鈦添加劑有50個出現(xiàn)裂縫，其中有18個已經(jīng)碎裂；
D、25分鐘后，實施例一至實施例九的鈦添加劑有8個出現(xiàn)碎裂情況，對比例一至四中的鈦添加劑全部出現(xiàn)裂縫，其中有29個已經(jīng)碎裂。
另外，在制備各種添加劑時，觀察成型模具的情況，在同等次數(shù)的壓制成型下，相較于實施例一至九，對比例一至四使用的模具磨損情況明顯要嚴重。
由上述可得，相對于現(xiàn)有技術中的鋁合金金屬添加劑，本發(fā)明的鋁合金金屬添加劑較為緊實，加入至鋁液中時不會產(chǎn)生大量油煙且生產(chǎn)現(xiàn)場不會出現(xiàn)大量油污的現(xiàn)象，添加劑成型過程中對模具的磨損不明顯。
對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發(fā)明的保護范圍，這些都不會影響本發(fā)明實施的效果和專利的實用性。