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及其制造方法。具體說，是具有優良耐磨性能的高硅鋁合金及其 制備方法。
背景技術：
在機械制造行業都知道，對鋁合金的耐磨、抗拉強度和布氏硬度等性能的要求越來越高。 目前，機械制造行業如汽車空調機制造行業使用的高硅鋁合金都是按照GBT3190—1996生產 的4004號鋁硅合金和4032號鋁硅合金，而4004號鋁硅合金和4032號鋁硅合金中硅的含量 分別為9. 0重量％ 10. 5重量％和11. 0重量％ 13. 5重量％。硅含量小于或等于10重量％ 的鋁硅合金為亞共晶鋁硅合金，亞共晶鋁硅合金中初生a相是韌性相，因此，這種亞共晶鋁 硅合金的耐磨性能較差、抗拉強度和疲勞強度都比較低，難以滿足汽車空調機的性能要求。 硅含量大于或等于12重量％的鋁硅合金為過晶鋁硅合金，過晶鋁硅合金中的初生硅顆粒是硬 質點，因此，這種過晶鋁硅合金耐磨性能較好。但硅的含量一高，粗大的、有棱角的初生硅 會析出，從而會惡化鋁硅合金的性能。而且初生硅相硬度一高，加工起來比較困難。在鑄造方法上，對高硅鋁合金中的初晶硅進行細化并抑制它的析出，使之具有共晶組織， 可以提高合金的強度和耐磨性能。而要獲得完全的共晶硅組織，就必須對初晶硅進行變質處 理。傳統方法是采用鈉鹽進行變質處理。采用鈉鹽進行變質處理，有效時間短，變質后初晶 硅的大小在30 120微米、太大，降低了合金的耐磨性能。另外，在硅元素的合金化工藝上 也是采用傳統方法，該傳統方法是采用中間合金進行，即將結晶硅先制作成鋁硅中間合金后 再加入。由于鋁硅合金重熔會造成二次污染，這樣一來，也會降低制品的耐磨性能。再一方 面，為提高合金的耐磨性能，在熔煉過程中應盡量減少鋁熔體的渣、氣含量。減少渣、氣含 量的傳統方法都是采用過濾絲布或單級陶瓷過濾，過濾效果較差。因此，制成的高硅鋁合金 耐磨性能較差。發明內容本發明要解決的問題是提供一種高硅鋁合金。這種高硅鋁合金，耐磨性能好、抗拉強度 和疲勞強度都比較高。本發明要解決的另一個問題是提供一種制備高硅鋁合金的方法。 為解決上述問題，采取以下技術方案 本發明的高硅鋁合金特點是含有以下重量份數的原料-硅粉10.5 11.2%; 銅包鋁合金2.2 2.7%;鎂0.2 0.5%; 鋁85.6 87.1%;其中硅粉中，硅的重量含量》98. 5%，其粒度《5mm;銅包鋁合金中，銅為30 40重 量％，鋁為60 70重量％;鎂中，鎂的含量》99.8重量％;鋁中，鋁的含量》99.7重量％。 所述銅包鋁合金、鎂和鋁分別為銅包鋁合金錠、鎂錠和鋁錠。本發明的高硅鋁合金制備方法依次包括以下步驟先將鋁投入熔煉爐內，使其熔化成鋁熔體；再將鋁熔體過熱到760~800°C，并用氣體載體將硅粉加入到鋁熔體中；之后，依次加入 銅包鋁合金和鎂，并攪拌10 15分鐘，得到混合熔體；之后，將混合熔體的溫度調整到740 760°C，通過爐內吹氬氣對混合熔體精煉20 25 分鐘，并除去液面浮渣，完成第一次精煉；之后，將第一次精煉后的混合熔體溫度調整到720 76(TC，并按照鋁的0. 2重量％ 0. 4 重量％的比例加入中間合金鋁鍶，并攪拌8 10分鐘，進行變質處理；之后，對經過變質處 理的混合熔體吹氬氣精煉8 10分鐘，并除去浮渣，完成第二次精煉；所述鋁鍶中，鍶為IO重量％，鋁為90重量％;最后，通過在線氬氣精煉和雙級陶瓷過濾，將經過第二次精煉的混合熔體澆鑄成高硅合 金棒。采取上述方案，具有以下優點由于本發明的高硅鋁合金其原料中的硅含量為10.5-11.2重量％,屬于共晶硅合金。這樣，既保證了高硅鋁合金的耐磨性能，又不會因硅含量太高而導致初晶硅的析出所帶來的抗拉強 度和疲勞強度降低。又由于在鑄造方法上采用鋁鍶中間合金對鋁熔體進行變質處理，而鋁鍶中間合金是一種 優良的長效變質劑，其具有無污染、損耗少、功效持久、無過變質等性能，且重熔變質功效可遺傳，變質后初晶硅的大小在50微米以下，可獲得完全的共晶硅組織。
具體實施方式
第一個實施例選取10.5重量％的硅粉、2.7重量％的銅包鋁合金錠、0.3重量％的鎂錠、87.1重量％的鋁 錠，待用。其中硅粉中，硅的重量含量》98.5%，其粒度《5mm;銅包鋁合金中，銅為30 重量％，鋁為70重量％;鎂中，鎂的含量》99.8重量％;鋁中，鋁的含量》99.7重量％。先將鋁錠投入熔煉爐內，使其熔化成鋁熔體。再將鋁熔體過熱到760°C，并用氣體載體將硅粉加入到鋁熔體中；之后，依次加入銅包 鋁合金錠和鎂錠，并攪拌10分鐘，得到混合熔體。之后，將混合熔體的溫度調整到74(TC，通過爐內吹氬氣對混合熔體精煉20分鐘，并除去液面浮渣，完成第一次精煉。之后，將第一次精煉后的混合熔體溫度調整到72(TC，并按照鋁的0.2重量％的比例加 入中間合金鋁鍶，并攪拌8分鐘，進行變質處理。之后，對經過變質處理的混合熔體吹氬氣 精煉8分鐘，并除去浮渣，完成第二次精煉。最后，通過在線氬氣精煉和雙級陶瓷過濾，將經過第二次精煉的混合熔體澆鑄成高硅合 金棒。其中鋁鍶中，鍶為10重量％，鋁為90重量％;所述氣體載體是壓縮空氣；所述氬氣的純度》99.99%;所述雙級陶瓷過濾分別為30目和50目的過濾板。第二個實施例選取10.9重量％的硅粉、2.5重量％的銅包鋁合金錠、0.5重量％的鎂錠、86.3重量°/。的鋁 錠，待用。其中硅粉中，硅的重量含量》98.5%,其粒度《5mm;銅包鋁合金中，銅為35 重量％，鋁為65重量％;鎂中，鎂的含量》99.8重量％;鋁中，鋁的含量>99.7重量％。先將鋁錠投入熔煉爐內，使其熔化成鋁熔體。再將鋁熔體過熱到78(TC，并用氣體載體將硅粉加入到鋁熔體中；之后，依次加入銅包 鋁合金錠和鎂錠，并攪拌12分鐘，得到混合熔體。之后，將混合熔體的溫度調整到75(TC，通過爐內吹氬氣對混合熔體精煉23分鐘，并除 去液面浮渣，完成第一次精煉。之后，將第一次精煉后的混合熔體溫度調整到740°C，并按照鋁的0.3重量％的比例加 入中間合金鋁鍶，并攪拌9分鐘，進行變質處理。之后，對經過變質處理的混合熔體吹氬氣 精煉9分鐘，并除去浮渣，完成第二次精煉。最后，通過在線氬氣精煉和雙級陶瓷過濾，將經過第二次精煉的混合熔體澆鑄成高硅合 金棒。其中鋁鍶中，鍶為10重量％，鋁為90重量％;所述氣體載體是氬氣；所述氬氣的純度》99.99%;所述雙級陶瓷過濾分別為30目和50目的過濾板。第三個實施例選取11.2重量％的硅粉、2.2重量％的銅包鋁合金錠、0.2重量％的鎂錠、85.6重量％的鋁 錠，待用。其中硅粉中，硅的重量含量》98. 5%，其粒度《5mm;銅包鋁合金中，銅為40 重量％，鋁為60重量％;鎂中，鎂的含量^99.8重量％;鋁中，鋁的含量》99.7重量l先將鋁錠投入熔煉爐內，使其熔化成鋁熔體。再將鋁熔體過熱到80(TC，并用氣體載體將硅粉加入到鋁熔體中；之后，依次加入銅包 鋁合金錠和鎂錠，并攪拌15分鐘，得到混合熔體。之后，將混合熔體的溫度調整到760'C，通過爐內吹氬氣對混合熔體精煉25分鐘，并除 去液面浮渣，完成第一次精煉。之后，將第一次精煉后的混合熔體溫度調整到76(TC，并按照鋁的0.4重量％的比例加 入中間合金鋁鍶，并攪拌10分鐘，進行變質處理。之后，對經過變質處理的混合熔體吹氬氣 精煉10分鐘，并除去浮渣，完成第二次精煉。最后，通過在線氬氣精煉和雙級陶瓷過濾，將經過第二次精煉的混合熔體澆鑄成高硅合 金棒。其中鋁鍶中，鍶為10重量％，鋁為90重量％;所述氣體載體是壓縮空氣；所述氬氣的純度》99.99%;所述雙級陶瓷過濾分別為30目和50目的過濾板。
權利要求
1.一種高硅鋁合金，其特征在于含有以下重量份數的原料硅粉10.5～11.2％；銅包鋁合金2.2～2.7％；鎂0.2～0.5％；鋁85.6～87.1％；其中硅粉中，硅的重量含量≥98.5％；銅包鋁合金中，銅為30～40重量％，鋁為60～70重量％；鎂中，鎂的含量≥99.8重量％；鋁中，鋁的含量≥99.7重量％。
2. 根據權利要求1所述的高硅鋁合金，其特征在于銅包鋁合金、鎂和鋁分別為銅包鋁合 金錠、鎂錠和鋁錠。
3. 根據權利要求1所述的高硅鋁合金，其特征在于鋁中鐵的含量小于0.5%;錳的含 量小于0.1%;鋅的含量小于0.3%;鎳的含量小于0.3%。
4. 根據權利要求1所述的高硅鋁合金，其特征在于硅粉的粒度《5mm。
5. 根據權利要求l所述高硅鋁合金的制備方法，其特征在于依次包括以下步驟 先將鋁投入熔煉爐內，使其熔化成鋁熔體；再將鋁熔體過熱到760~800°C，并用氣體載體將硅粉加入到鋁熔體中；之后，依次加入 銅包鋁合金和鎂，并攪拌10 15分鐘，得到混合熔體；之后，將混合熔體的溫度調整到740 76(TC，通過爐內吹氬氣對混合熔體精煉20 25 分鐘，并除去液面浮渣，完成第一次精煉；之后，將第一次精煉后的混合熔體溫度調整到720 76(TC，并按照鋁的0.2重量％ 0.4 重量％的比例加入中間合金鋁鍶，并攪拌8 10分鐘，進行變質處理；之后，對經過變質處 理的混合熔體吹氬氣精煉8 10分鐘，并除去浮渣，完成第二次精煉；所述鋁鍶中，鍶為IO 重量y。，鋁為90重量％;最后，通過在線氬氣精煉和雙級陶瓷過濾，將經過第二次精煉的混合熔體澆鑄成高硅合 金棒。
6. 根據權利要求5所述高硅鋁合金的制備方法，其特征在于所述氣體載體是壓縮空氣。
7. 根據權利要求5所述高硅鋁合金的制備方法，其特征在于所述氣體載體是氬氣。
8. 根據權利要求7所述高硅鋁合金的制備方法，其特征在于氬氣純度》99.99%.
9. 根據權利要求5所述高硅鋁合金的制備方法，其特征在于所述雙級陶瓷過濾為30目 和50目的過濾板。
全文摘要
本發明公開一種高硅鋁合金及其制備方法。具體說，是具有優良耐磨性能的高硅鋁合金及其制備方法。它是用10.5～11.2％的硅粉、2.2～2.7％的銅包鋁合金、0.2～0.5％的鎂和85.6～87.1％的鋁，經熔化、混合、第一次精煉、第二次精煉和澆鑄而制成。這種高硅鋁合金，耐磨性能好、抗拉強度和疲勞強度都比較高，能滿足汽車空調機的性能要求。
文檔編號C22C21/02GK101215658SQ20081001920
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月16日 優先權日2008年1月16日
發明者馮身霖 申請人:周福海