本發明屬于鋁合金添加劑技術領域，具體涉及一種鈦添加劑及其制備方法。

背景技術：

隨著鋁加工及鋁合金工業不斷發展，鋁合金的研制被列為重點發展的技術，合金化是鋁合金生產工藝流程中重要的一環。鋁合金具有比強度與比剛度高、抗沖擊性能好、加工性能好、耐腐蝕、耐磨損、高導電、高導熱及高的回收再生率等一系列優良的性能，在航空航天、武器裝備及汽車工業等領域得到了廣泛的應用。

合金添加元素在熔融鋁中的溶解是合金化的重要過程。元素的溶解與其性質有密切關系，受添加元素固態結構結合力的破壞和原子在鋁液中的擴散速度控制。鋁合金常用的合金元素有：硅、鐵、銅、鎂、鎳、鋅、釩等。一些低熔點或溶解度大的合金元素如鎂、銅等可以直接加入鋁熔體中，而大部分熔點高的合金元素如鐵、鎳、錳等，由于與鋁的熔點差距太大，且影響因素非常復雜，無法直接進行添加，需要通過中間合金的方式進行加入，目前，國內鋁合金用金屬添加劑由金屬粉末和助熔劑混均勻后壓制成型，其中助熔劑為氟化鉀、氯化鉀、氟鋁酸鈉及其他鹵化物鹽類中的一種或幾種，成本較高，因此這類金屬的添加方法多年來一直是科技工作者探討的課題。

而鈦還是鋁合金中常用的晶粒細化劑，起細化鑄造組織的作用。晶粒細化可以對鋁合金鑄件帶來一系列的好處，比如：改善機械性能、改善凝固時的補縮能力、提高鑄件的致密度、減少鑄造疏松和裂紋、改善內部冶金質量等。因此，合適的鈦添加劑一直都是研究的熱點。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種熔融溫度低，熔解時間短且具有良好的晶粒細化功能的鈦添加劑及其制備方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種鈦添加劑，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉85-92份，鋁粉4-6份，氯化鉀或氯化鎂2-8.8份，硬脂酸0.1-1.9份，偶聯劑0.1-1.9份。

優選地，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉90份，鋁粉5份，氯化鉀或氯化鎂6份，硬脂酸1份，偶聯劑1份。

優選地，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑，其型號可以為KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171。

進一步地，所述鈦添加劑還包括蛭石1-3份，螢石1-3份。

一種上述鈦添加劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）首先按比例稱取各組分備用，然后將金屬鈦粉、鋁粉研磨混合均勻（如果組分中含有螢石和蛭石，還包括將螢石和蛭石粉碎混合均勻）；（2）將氯化鉀或氯化鎂、偶聯劑、硬脂酸混合均勻后再與步驟（1）的混合物混合后，壓制成型，干燥即可。

優選地，步驟（1）將組分混合均勻后，還要在600-650℃下燒結，得到具有微孔的混合物。

本發明具有的優點和積極效果是：

（1）本發明所提供的鈦添加劑，各組分相互協調配合，各組分缺一不可，通過特有的制備方法，使其具有熔融溫度低，熔解時間短，鈦回收率高且晶粒細化性能良好；所用金屬鈦粉不需要經過氫化脫氫處理，簡化了工藝流程，大大降低了生產成本；

（2）本發明中所用硬脂酸同時能夠起到粘結、防水的作用，能夠保證添加劑產品在運輸儲藏過程中不易松散和受潮，防止外界水分對添加劑的污染；將本發明所提供的添加劑投入到熔融的鋁液中，硬脂酸受熱分解揮發，使添加劑塊中形成均勻排列的氣孔，鋁液從氣孔中進入浸潤金屬鈦，加速鈦添加劑的熔化；本發明中所用蛭石，當添加劑加入到鋁液中后產生輕微爆破，使添加劑迅速彌散分布到熔體中，避免局部過熱過冷的現象，同時起到聚渣上浮到熔體表面的作用；所用螢石中含有一定量的Y和Ce等稀土元素，可降低鈦添加劑-鋁液表面張力，有助于鈦添加劑與氣體、雜質的充分接觸而提高捕捉氣體、夾雜的效果；最后的燒結步驟，能夠使添加劑具有更多微孔，降低使用時的熔解溫度；

（3）使用本發明鈦添加劑得到的鋁合金鑄件，其機械性能、凝固時的補縮能力、內部冶金質量均得到大大改善，鑄件致密度提高，減少了鑄造疏松和裂紋。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體描述和說明：

實施例1

一種鈦添加劑，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉85份，鋁粉6份，氯化鉀2份，硬脂酸1.9份，偶聯劑KH792 0.1份。其制備方法包括以下步驟：（1）首先按比例稱取各組分備用，然后將金屬鈦粉、鋁粉研磨混合均勻；（2）將氯化鉀、偶聯劑、硬脂酸混合均勻后再與步驟（1）的混合物混合后，壓制成型，干燥即可。

實施例2

一種鈦添加劑，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉92份，鋁粉4份，氯化鎂8.8份，硬脂酸0.1份，偶聯劑KH550 1.9份。其制備方法包括以下步驟：（1）首先按比例稱取各組分備用，然后將金屬鈦粉、鋁粉研磨混合均勻；（2）將氯化鎂、偶聯劑、硬脂酸混合均勻后再與步驟（1）的混合物混合后，壓制成型，干燥即可。

實施例3

一種鈦添加劑，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉90份，鋁粉5份，氯化鉀6份，硬脂酸1份，偶聯劑DL602 1份。其制備方法包括以下步驟：（1）首先按比例稱取各組分備用，然后將金屬鈦粉、鋁粉研磨混合均勻；（2）將氯化鉀、偶聯劑、硬脂酸混合均勻后再與步驟（1）的混合物混合后，壓制成型，干燥即可。

實施例4

一種鈦添加劑，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉90份，鋁粉5份，氯化鉀6份，硬脂酸1份，偶聯劑DL602 1份，蛭石2份，螢石2份。其制備方法包括以下步驟：（1）首先按比例稱取各組分備用，然后將金屬鈦粉、鋁粉、蛭石、螢石研磨混合均勻；（2）將氯化鉀、偶聯劑、硬脂酸混合均勻后再與步驟（1）的混合物混合后，壓制成型，干燥即可。

實施例5

一種鈦添加劑，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉90份，鋁粉5份，氯化鉀6份，硬脂酸1份，偶聯劑DL602 1份，蛭石2份，螢石2份。其制備方法包括以下步驟：（1）首先按比例稱取各組分備用，然后將金屬鈦粉、鋁粉、蛭石、螢石研磨混合均勻，然后在620℃下燒結，得到具有微孔的混合物；（2）將氯化鉀、偶聯劑、硬脂酸混合均勻后再與步驟（1）的混合物混合后，壓制成型，干燥即可。

對比例1

一種鈦添加劑，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉90份，鋁粉5份，氯化鉀6份，偶聯劑DL602 1份。其制備方法同實施例3。

對比例2

一種鈦添加劑，包括以下重量份的組分：金屬鈦粉90份，鋁粉5份，氯化鉀6份，偶聯劑DL602 1份。其制備方法為：（1）首先按比例稱取各組分備用，然后將金屬鈦粉、鋁粉研磨混合均勻，然后在620℃下燒結，得到具有微孔的混合物；（2）將氯化鉀、偶聯劑混合均勻后再與步驟（1）的混合物混合后，壓制成型，干燥即可。

將實施例1-5，對比例1-2所得鈦添加劑，進行熔解測試，測得其熔融溫度、熔解時間及鈦回收率等數據，其中鈦回收率的方法為：將其放入用于試驗的石墨坩堝的鋁液熔解爐中，9分鐘后對各個鋁液熔解爐中的溶液進行取樣，待其冷卻成固體后，用酸將其溶解，然后用ICP檢測儀測量溶液中鈦含量，從而得到鈦的回收率，其中鈦的回收率是指鈦添加劑熔解在鋁熔體內的質量與添加劑內鈦粉總質量的比。

將實施例1-5，對比例1-2所得鈦添加劑，其尺寸為：直徑50mm、高度7mm的薄片按常規方法添加到鋁液中，然后進行澆注得鑄件，然后將鑄件鋸開，經預磨、拋光處理之后，用高濃度Keller試劑對試樣進行腐蝕，在光學顯微鏡下觀察其金相組織，用截線法測量晶粒尺寸，對比其細化效果。

表1 鈦添加劑的性能指標檢測結果