專利名稱：：一種高硅鋁合金及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋁合金領域，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：
：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良品質而發展非常迅速，已廣泛應用于國民經濟和日常生活中，其用量之多、范圍之廣僅次于鋼鐵，成為第二大金屬，其產量占整個金屬產量的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、先進性和經濟性。因此，20世紀80年代以來，鋁合金材料在交通運輸工業上備受青睞。在工業發達國家，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，汽車工業將成為我國鋁合金材料的主導消費市場。本發明涉及的高硅鋁合金主要用于生產汽車空調壓縮機的缸體件。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，現有的制造硅鋁合金的工藝主要是在純鋁的基礎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，產生的生活用廢鋁和工業廢鋁量也隨之增加，據調査，僅牙膏生產每年耗鋁就達8000噸左右，食品、飲料包裝用鋁業達1萬多噸，此外，工業廢鋁業也日漸增多。廢鋁量的增加也污染環境。
發明內容為了解決上述問題，本發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的高硅鋁合金。本發明的另一目的是提供一種用工業和生活產生的廢鋁制備高硅鋁合金的方法。為了實現上述目的，本發明采用的技術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)調整爐料熔完配料后，充分攪拌，取樣進行光譜檢測，檢測結果與高硅鋁合金的組成進行核對，如不相符要進行調料直到相符為止；5)變質調整好爐料后，溫度控制85095(TC，投入含磷10%的磷銅合金進行變質，投入量為3%。，充分攪拌均勻；6)精煉將變質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，將熔液上層的渣質清除；8)澆鑄熔液溫度控制在69(TC71CTC，熔液經過濾筐流到流槽內，再流到鑄模中，澆鑄。本發明.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處理。本發明變質處理，采用在溫度85095(TC時，投入含磷10%的磷銅合金進行變質，充分攪拌均勻。初晶硅通過變質處理，可以達到如下質量(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，因而本發明的高硅鋁合金是一種軟機體上分布硬質點的理想耐磨材料。由于硅的密度小，線膨脹系數小，使高硅鋁合金密度和線膨脹系數下降。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，本發明高硅鋁合金的生產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。本發明的高硅鋁合金的技術指標見表1.表1產品技術指標<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發明的有益效果是:(1)降低電能消耗。本發明采用回收工業或生活產生的廢鋁進行再生鋁合金生產，顯著降低電能，生產1噸再生鋁的能耗，只有一次鋁的4.2%，節能率達到95.8%。(2)降低了成本，減少環境污染，降低了環保費用。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%。回收廢鋁的價格很低，本發明由于充分利用了工業或生活產生的廢鋁進行高硅鋁合金的制備，大大降低了成本，減少了廢鋁對環境造成的污染。(3)制備工藝簡單。本發明的高硅鋁合金具有優良的鑄造性能，其流動性好、氣密性好、收縮率小和熱裂傾向小，經過變質和熱處理后，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。用本發明的高硅鋁合金直接生產汽車空調壓縮機的缸體件，由于耐磨性高，因此可以不采用鑲鑄鐵襯套，降低了生產汽車空調壓縮機廠家的生產成本、使工藝簡單化。本發明還可用于發動機基體、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l噸高硅鋁合金為例。1)檢測取回收的工業廢鋁，熔融后，取樣，進行光譜檢測，計算回收的工業廢鋁中各金屬含量；見表2。表2工業廢鋁中各元素含量<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)調整爐料熔完配料后，充分攪拌，取樣進行光譜檢測，檢測結果與高硅鋁合金的組成進行核對，相符后，把熔液溫度調到710°C730，如不相符再進行調料，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中的額定值范圍內為止；5)變質調整好爐料后，溫度控制850950°C，投入含磷10%的磷銅合金進行變質，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，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，將熔液上層的渣質清除；清渣劑采用遼寧東和產業設備有限公司生產的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，熔液經過濾筐流到流槽內，再流到鑄模中，澆鑄，制成高硅鋁合金，檢測結果見表4。表4產品1注能檢測報告<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求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0.1～0.15％。全文摘要本發明涉及一種高硅鋁合金及其制備方法。采用的技術方案是高硅鋁合金，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0.1～0.15％。制備方法將回收的廢鋁經檢測后進行配料，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；再經調整爐料、變質處理、精煉、扒渣及澆鑄。本發明可以降低電能消耗、降低成本，減少環境污染、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日優先權日2008年9月8日發明者張泰華,波李,牟文龍申請人:營口華潤有色金屬制造有限公司