專利名稱：：一種高硅鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鋁合金領(lǐng)域，尤其涉及一種高硅鋁合金及用回收廢鋁制備高硅鋁合金的方法。
背景技術(shù)：
：由于鋁合金具有密度低、強度高、耐腐蝕、導電和導熱性能好、可鑄造、可焊接以及加工性能好等優(yōu)良品質(zhì)而發(fā)展非常迅速，已廣泛應用于國民經(jīng)濟和日常生活中，其用量之多、范圍之廣僅次于鋼鐵，成為第二大金屬，其產(chǎn)量占整個金屬產(chǎn)量的1/3以上。而用鋁合金材料作交通運輸工具的材料，特別是高速的現(xiàn)代化車輛和船舶，較之木材、塑料、復合材料，耐候鋼和不銹鋼等更具有科學性、先進性和經(jīng)濟性。因此，20世紀80年代以來，鋁合金材料在交通運輸工業(yè)上備受青睞。在工業(yè)發(fā)達國家，交通運輸工具用鋁合金量占鋁總消費量的30%以上，其中汽車用鋁合金量約為16%，2000年我國的汽車產(chǎn)量達到280萬輛，年消耗鋁合金材料近20萬噸，到2010年鋁材用量將達80萬噸以上，汽車工業(yè)將成為我國鋁合金材料的主導消費市場。本發(fā)明涉及的高硅鋁合金主要用于生產(chǎn)汽車空調(diào)壓縮機的缸體件。由于這種件要求耐磨性高，故在未采用高硅鋁合金以前，只能是在普通Al—Si系合金中采用鑲鑄鐵襯套的方法，成本高、工藝復雜。另外，現(xiàn)有的制造硅鋁合金的工藝主要是在純鋁的基礎(chǔ)上加入其它金屬或非金屬元素，進行熔融。這種方法電能消耗大。而且我國是鋁資源短缺國，不但采掘量低，而且資源儲量也不豐富，僅占世界的8.5%左右，而鋁的消費量的不斷增加，產(chǎn)生的生活用廢鋁和工業(yè)廢鋁量也隨之增加，據(jù)調(diào)査，僅牙膏生產(chǎn)每年耗鋁就達8000噸左右，食品、飲料包裝用鋁業(yè)達1萬多噸，此外，工業(yè)廢鋁業(yè)也日漸增多。廢鋁量的增加也污染環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種具有好的流動性和抗熱裂性、高的耐磨性和低的熱膨脹系數(shù)的高硅鋁合金。本發(fā)明的另一目的是提供一種用工業(yè)和生活產(chǎn)生的廢鋁制備高硅鋁合金的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高硅鋁合金，按重量百分比，其組成如下鋁69.573.5%、石圭19.021.0%、銅4.55.5%、鎂0.50.7%、鐵0.81.0%、鋅0.81.2%、錳0.20.4%、鎳0.030.08%、鈦0.10.2%、鉍0.20.4%、雜質(zhì)0.10.15%。上述的高硅鋁合金的制備方法，步驟如下1)檢測將回收的廢鋁，熔融后，取樣，進行光譜檢測，計算回收廢鋁中各金屬含量；2)配料按照權(quán)利要求1所述的高硅鋁合金組成的重量百分比，進行配料，計算原料廢鋁、硅、銅、鋁鈦合金、鋁錳合金、鋁鎳合金、鎂、鐵、鋅、鉍的用量；3)裝爐將配好料的廢鋁、硅、銅、鋁鈦合金、鋁錳合金和鋁鎳合金投入熔煉爐中，熔煉溫度控制在90095(TC，充分熔化后，投鎂、鐵、鋅、鉍，熔煉時間為46小時；4)調(diào)整爐料熔完配料后，充分攪拌，取樣進行光譜檢測，檢測結(jié)果與高硅鋁合金的組成進行核對，如不相符要進行調(diào)料直到相符為止；5)變質(zhì)調(diào)整好爐料后，溫度控制85095(TC，投入含磷10%的磷銅合金進行變質(zhì)，投入量為3%。，充分攪拌均勻；6)精煉將變質(zhì)后的熔液溫度控制在71(TC73(rC，然后投入0.5%六氯乙烷和0.5%氟硅酸鈉，精練時間為1525分鐘；7)扒渣扒渣溫度控制在69(TC71(TC，將熔液上層的渣質(zhì)清除；8)澆鑄熔液溫度控制在69(TC71CTC，熔液經(jīng)過濾筐流到流槽內(nèi)，再流到鑄模中，澆鑄。本發(fā)明.中，加入較高的硅量是為了形成大量的初晶硅，銅和鎂與硅形成Al4Mg5、Si4C山相，提高合金的高溫性能。合金中的鐵含量主要是為了壓鑄時不粘模。硅的不利影響是使切削性能變得不好，因此還需對初晶硅進行嚴格的變質(zhì)處理。本發(fā)明變質(zhì)處理，采用在溫度85095(TC時，投入含磷10%的磷銅合金進行變質(zhì)，充分攪拌均勻。初晶硅通過變質(zhì)處理，可以達到如下質(zhì)量(1)初晶硅粒大小靠近精加工工作面的鑄件重要剖面上，初晶硅微粒的平均尺寸0.020.07mra之間，最大尺寸不超過O.lmm。(2)初晶硅分布在鑄件靠近工作面的重要剖面上，初晶硅晶粒分布均勻。(3)初晶硅耗散層鑄件工作表面耗散層不超過0.75mm。初晶硅的顯微硬度HV很高，為10001300，而鋁的顯微硬度為60100，因而本發(fā)明的高硅鋁合金是一種軟機體上分布硬質(zhì)點的理想耐磨材料。由于硅的密度小，線膨脹系數(shù)小，使高硅鋁合金密度和線膨脹系數(shù)下降。硅使高硅鋁合金具有很好的流動性，由于初生硅在凝固過程中放出結(jié)晶潛熱，使合金過熱，因此，其流動性比共晶的A1-Si系合金還高。在制備方法中，扒渣時，在熔煉表面撒上一層粉狀清渣劑，利用清渣劑的造渣作用將渣子與金屬很好的分離，減少渣中金屬損失。廢鋁的主要成份是鋁及其它合金，本發(fā)明高硅鋁合金的生產(chǎn)就是充分利用了廢鋁中鋁及各種合金成份而煉制的新型材料。本發(fā)明的高硅鋁合金的技術(shù)指標見表1.表1產(chǎn)品技術(shù)指標<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明的有益效果是:(1)降低電能消耗。本發(fā)明采用回收工業(yè)或生活產(chǎn)生的廢鋁進行再生鋁合金生產(chǎn)，顯著降低電能，生產(chǎn)1噸再生鋁的能耗，只有一次鋁的4.2%，節(jié)能率達到95.8%。(2)降低了成本，減少環(huán)境污染，降低了環(huán)保費用。純鋁的價格高，而廢鋁的原料豐富、成份單純且回收率高，熔煉廢鋁中鋁的回收率高達90%98%?；厥諒U鋁的價格很低，本發(fā)明由于充分利用了工業(yè)或生活產(chǎn)生的廢鋁進行高硅鋁合金的制備，大大降低了成本，減少了廢鋁對環(huán)境造成的污染。(3)制備工藝簡單。本發(fā)明的高硅鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性能，其流動性好、氣密性好、收縮率小和熱裂傾向小，經(jīng)過變質(zhì)和熱處理后，具有良好的力學性能，物理性能、耐腐蝕性能和中等的機加工性能。用本發(fā)明的高硅鋁合金直接生產(chǎn)汽車空調(diào)壓縮機的缸體件，由于耐磨性高，因此可以不采用鑲鑄鐵襯套，降低了生產(chǎn)汽車空調(diào)壓縮機廠家的生產(chǎn)成本、使工藝簡單化。本發(fā)明還可用于發(fā)動機基體、剎車塊、帶輪、泵機和其他有耐磨要求的零部件。具體實施例方式實施例1一種高硅鋁合金的制備方法，其步驟如下以生產(chǎn)l噸高硅鋁合金為例。1)檢測取回收的工業(yè)廢鋁，熔融后，取樣，進行光譜檢測，計算回收的工業(yè)廢鋁中各金屬含量；見表2。表2工業(yè)廢鋁中各元素含量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2)配料按照表4的額定值計算各原料的配料量；進行初步配料；配料量見表3。表3各原料的配料<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>3)裝爐將配好料的廢鋁、硅、銅、鋁鈦合金、鋁錳合金和鋁鎳合金投入熔煉爐中，熔煉溫度控制在900950°C，充分熔化后，投鎂、鐵、鋅、鉍，熔煉時間為46小時；4)調(diào)整爐料熔完配料后，充分攪拌，取樣進行光譜檢測，檢測結(jié)果與高硅鋁合金的組成進行核對，相符后，把熔液溫度調(diào)到710°C730，如不相符再進行調(diào)料，計算出需要添加的金屬或合金的用量，加入熔煉爐中，在90095(TC下熔融，再檢測，直到熔液中的各組分在表4中的額定值范圍內(nèi)為止；5)變質(zhì)調(diào)整好爐料后，溫度控制850950°C，投入含磷10%的磷銅合金進行變質(zhì)，投入量為3%。，充分攪拌均勻；6)精煉氟硅酸鈉先在40050(TC烘箱內(nèi)烘烤34小時，干燥后使用。將六氯乙烷和干燥后的氟硅酸鈉裝入精煉筐內(nèi)，待熔液溫度在71(TC73(TC時，迅速將精煉筐投到熔液中去，慢慢均勻移動，待不冒泡為止。精練時間為20分鐘。其中六氯乙烷的用量為熔液重量的0.5%，氟硅酸鈉的用量為熔液重量的0.5%;7)扒渣向熔液中撒清渣劑，扒渣溫度控制在69(TC71(TC，將熔液上層的渣質(zhì)清除；清渣劑采用遼寧東和產(chǎn)業(yè)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DE-GAS鋁灰處理齊U，其化學成分定量為1530%Na、1020%K、15%Ca、l5%Mg、2050%C1、l10%Si、520XF、驢5%A1及05XC。S)澆鑄熔液溫度控制在690。C71(TC，熔液經(jīng)過濾筐流到流槽內(nèi)，再流到鑄模中，澆鑄，制成高硅鋁合金，檢測結(jié)果見表4。表4產(chǎn)品1注能檢測報告<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高硅鋁合金，其特征在于按重量百分比，其組成如下鋁69.5～73.5％、硅19.0～21.0％、銅4.5～5.5％、鎂0.5～0.7％、鐵0.8～1.0％、鋅0.8～1.2％、錳0.2～0.4％、鎳0.03～0.08％、鈦0.1～0.2％、鉍0.2～0.4％、雜質(zhì)0.1～0.15％。全文摘要本發(fā)明涉及一種高硅鋁合金及其制備方法。采用的技術(shù)方案是高硅鋁合金，按重量百分比，其組成如下鋁69.5～73.5％、硅19.0～21.0％、銅4.5～5.5％、鎂0.5～0.7％、鐵0.8～1.0％、鋅0.8～1.2％、錳0.2～0.4％、鎳0.03～0.08％、鈦0.1～0.2％、鉍0.2～0.4％、雜質(zhì)0.1～0.15％。制備方法將回收的廢鋁經(jīng)檢測后進行配料，將配好的料投入熔煉爐中，熔煉溫度控制在900～950℃，熔煉時間為4～6小時；再經(jīng)調(diào)整爐料、變質(zhì)處理、精煉、扒渣及澆鑄。本發(fā)明可以降低電能消耗、降低成本，減少環(huán)境污染、制備工藝簡單。文檔編號C22C21/02GK101363091SQ20081001312公開日2009年2月11日申請日期2008年9月8日優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日發(fā)明者張?zhí)┤A,波李,牟文龍申請人:營口華潤有色金屬制造有限公司