一種強化鋁熔煉工藝的制作方法
【專利摘要】一種強化鋁熔煉工藝，包括清洗原料、熔煉、混合、反應、攪拌和冷卻。本 申請人:經過大量實驗和研究后，創造性地想到將鋁合金內的C元素雜質進行有機化，形成較為穩定的共價鍵，反應后生成碳硅烷，使得單個碳原子利用范德華力形成的晶相結構改進成共價鍵分子間范德華力，而形成的強化功能，在鋁合金中生成骨架，強化了鋁合金的結構,鋁合金在提升機械強度的同時韌性減小不明顯。
【專利說明】一種強化鋁熔煉工藝

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋁熔煉工藝，屬于金屬制造加工領域。

【背景技術】
[0002]在講究環保的今天，為節省能耗，汽車普遍采用輕量化設計，而將傳統的汽車內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度。但時至今日，輕型鋁合金的機械強度和韌性，仍不夠理想。


【發明內容】

[0003]本發明為解決現有技術問題，提供一種使得鋁合金在保證韌性的前提下提高機械強度的鋁熔煉工藝。
[0004]本發明的技術方案是:一種強化鋁熔煉工藝，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)對鋁液表面進行扒渣，并對鋁液底部取出沉淀的雜質，然后對鋁液進行取樣檢測；
e)根據檢測結果加入適量鎂，并進行攪拌，形成合金液；
f)將(CH3)2SiCl2進行聚合反應，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]作為優選，步驟f內，所述聚硅烷與所述合金液混合后的溫度保持在700±30°C。
[0006]作為優選，步驟f內，使所述(CH3)2SiCl2與堿金屬或堿土類金屬在有機溶劑中反應，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]作為優選，步驟a中所述清洗完成后對所述新料和回收料進行烘干預熱，所述烘干預熱的溫度為35(T500°C。
[0008]作為優選，步驟e中形成合金液后再次進行扒渣。
[0009]作為優選，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]作為優選，所述扒渣工序完成之后均需要進行噴粉精煉，所述噴粉精煉為在所述鋁液或所述合金液內以隋性氣體為載體，將粉狀鋁均勻送入所述鋁液或所述合金液內部；所述隋性氣體為氮氣或氬氣。
[0011]鋁合金的機械強度和韌性，其重要一個原因即取決于鋁合金內C的含量，當C含量升高，則鋁合金機械強度增加但韌性減小，造成鋁合金硬而脆，當C含量降低，則鋁合金機械強度降低但韌性增加，造成鋁合金軟而韌。
[0012]本 申請人:經過大量實驗和研究后，創造性地想到將鋁合金內的C元素雜質進行有機化，形成較為穩定的共價鍵，以在鋁合金內提供用于加固的骨架，有效提升鋁合金的硬度。
[0013]本發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，在高溫環境下，聚硅烷發生熱轉位反應，使側鏈上的甲基以亞甲基的形式導入倒到主鏈的S1-Si鍵之間，從而形成有機先驅體聚碳硅烷，并進一步形成碳化硅(SiC)纖維，聚碳硅烷和碳化硅(SiC)纖維成為鋁的骨架材料，以提升鋁合金的機械強度。
[0014]綜上所述，本發明具有以下優點:
1、鋁合金在提升機械強度的同時韌性減小不明顯；
2、整體熔煉所用材料成本低廉。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發明聚硅烷生成有機先驅體聚碳硅烷反應紅外譜圖。

【具體實施方式】
[0016]下面以實施例對本發明作進一步說明。
[0017]實施例一:
一種強化鋁熔煉工藝，包括以下步驟:
a)使用清洗液將新料和回收料清洗干凈，清洗完成后對所述新料和回收料進行烘干預熱，所述烘干預熱的溫度為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)對鋁液表面加入清渣劑進行扒渣，并對鋁液底部取出沉淀的雜質，完成后對鋁液進行噴粉精煉，然后對鋁液進行取樣檢測，所述噴粉精煉為在所述鋁液或所述合金液內以隋性氣體為載體，將粉狀鋁均勻送入所述鋁液或所述合金液內部；所述隋性氣體為氮氣或氬氣；
e)根據檢測結果加入適量鎂，并進行攪拌，形成合金液，然后再次加入清渣劑進行扒潘，完成后對招液進彳了嗔粉精煉；
f)將(CH3)2SiCl2進行聚合反應，使所述(CH3)2SiCl2與堿金屬或堿土類金屬在有機溶劑中反應，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，并使用高純度氮氣流對所述合金液進行氣體保護，制成所述改性液，高純度氮氣為能使合金液與空氣完全隔離的純度較高的氮氣，高純氮氣可通過液化制得，為常規工業材料，同時采用氮氣流，即使得在反應過程中產生的雜質氣體能被即時帶走；
g)將所述改性液注入模具，冷卻制成鋁制成品。
[0018]本 申請人:對本發明工藝的所有反應進行紅外監控，在如圖1的紅外譜圖中，，2950cm_\2900 cnT1處為Si—CH3的C一H伸縮振動峰，2100 cnT1處為Si—H伸縮振動峰，1400 cnT1處為Si—CH3的C一H變形振動峰，1250 cnT1處為Si — CH3變形峰，1020 cnT1處為Si—CH2一Si的Si—C一Si伸縮振動峰，820 cm 1處為Si—CH3的擺動及Si—C伸縮振動峰。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面外振動峰，即PCS分子中含有Si — CH4、Si—CH2-Si, Si—H等結構單元。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高溫逐漸轉化成為有機先驅體聚碳硅烷(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、水解產生的一OH吸收峰。
[0019]經過實際生產并測試，以產品AlSil2Cu的光譜成份檢驗為例，原Si含量為
11.5^13.5，單項雜質含量不大于0.05，雜質總合不大于0.15 ;改進后的產品Si含量為
12.(Γ13.0，精度更高，單項雜質含量不大于0.05，且由于C元素從雜質變成有用物質，因此雜質總合不大于0.11，純度明顯提升。同樣條件下測試硬度，原產品為9Γ97ΗΒ，改進后產品高達103?109HB，提升近10%。
[0020]以產品AlSi8Cu3和AlSi9Cu3的光譜成份檢驗為例，原Si含量為8.(T9.5，單項雜質含量不大于0.05,雜質總合不大于0.15 ;改進后的產品Si含量為8.0^8.8,單項雜質含量不大于0.05，雜質總合不大于0.13。同樣條件下測試硬度，原產品為9Γ94ΗΒ，改進后產品高達97?101HB，提升近7%。
[0021]以產品ADC12的光譜成份檢驗為例，原Si含量為10.5^12.0，單項雜質含量不大于0.05，雜質總合不大于0.15 ;改進后的產品Si含量為10.9?11.8，單項雜質含量不大于
0.05，雜質總合不大于0.10。同樣條件下測試硬度，原產品為93?99HB，改進后產品高達101?106HB，提升近9%。
[0022]以產品A380的光譜成份檢驗為例，原Si含量為7.5^9.5，單項雜質含量不大于0.05，雜質總合不大于0.2 ;改進后的產品Si含量為7.9^8.9，單項雜質含量不大于
0.05，雜質總合不大于0.16。同樣條件下測試硬度，原產品為91?93ΗΒ，改進后產品高達99?104HB，提升近9%。
【權利要求】
1.一種強化鋁熔煉工藝，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)對鋁液表面進行扒渣，并對鋁液底部取出沉淀的雜質，然后對鋁液進行取樣檢測； e)根據檢測結果加入適量鎂，并進行攪拌，形成合金液； f)將(CH3)2SiCl2進行聚合反應，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.根據權利要求1所述強化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟f內，所述聚硅烷與所述合金液混合后的溫度保持在700±30°C。
3.根據權利要求1或2所述強化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟f內，所述聚硅烷加入所述合金液后，使用高純度氮氣流對所述合金液進行氣體保護。
4.根據權利要求1所述強化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟f內，使所述(CH3)41(:12與堿金屬或堿土類金屬在有機溶劑中反應，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.根據權利要求1所述強化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟a中所述清洗完成后對所述新料和回收料進行烘干預熱，所述烘干預熱的溫度為35(Γ500 V。
6.根據權利要求1所述強化鋁熔煉工藝，其特征在于:步驟e中形成合金液后再次進行扒洛。
7.根據權利要求6所述強化鋁熔煉工藝，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.根據權利要求7所述強化鋁熔煉工藝，其特征在于:所述扒渣工序完成之后均需要進行噴粉精煉，所述噴粉精煉為在所述鋁液或所述合金液內以隋性氣體為載體，將粉狀鋁均勻送入所述鋁液或所述合金液內部；所述隋性氣體為氮氣或氬氣。
【文檔編號】C22C21/00GK104263990SQ201410481880
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】姚加銘, 張小群, 王剛, 施珉, 王炎輝, 謝捷 申請人:湖州安達汽車配件有限公司