[发明专利]一种铝钛碳锶合金细化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝钛碳中间合金细化剂的制备方法，尤其是一种铝钛碳锶合金细化剂的制备方法。

背景技术

自1986年Banerji等人通过采用特殊工艺，成功地制造出Al-Ti-C中间合金细化剂以来，Al-Ti-C合金细化剂的研究工作有了新的进展，研究人员探索出了多种不同的制备方法，如液-固反应法、SHS(Self-propagating High-temperature Synthesis，自蔓延高温合成)铸造法、XD(Exothermic Desposition，放热反应法)法、VLS(Vapor-liquid-solid，气-液-固接触反应法)法、快速凝固法、接触反应法等，但这些方法生产成本高、设备复杂、条件苛刻，很难实现工业化应用。为了将来生产的铝钛碳锶合金中间合金细化剂能够投入工业生产，我国也在不断进行该方面的研究，如2004年12月31日申请的公告号为CN1298463的“在超声场作用下制备铝钛碳中间合金晶粒细化剂的方法”发明专利中就公开了一种更便捷的制备方法。但是该发明中还是有不少遗憾，比如工艺流程中对于原料没有进行必要的处理，众所周知，石墨粉与铝熔体润湿难，如果不进行处理，将大大增加整个工艺的最终效果，也相当于增加了加工的成本，不利于工业化生产。其中的覆盖剂使用的是NaCl和KCl，却没有任何保护方式，在反应过程中将产生剧毒的HCl，如果不处理，将对工作人员身体造成严重的损害。更为严重的是，该发明专利中提到了以包含镧、铈的混合稀土、以及锶、磷作为成份，但是没有说明它们是以什么为原料制作的，毕竟这些化合物如果是不纯净单一元素，而是混合物，其中的一些额外的混合元素会对最终产物带来不可估量的后果。例如锶元素，如果是直接加入的话同时，由于其特性，在进行高温反应的同时，其将不断与空气中的水蒸气反应，产生氢气和无用的氧化锶，在最终产品中产生针孔。该生产工艺中需要使用频率达到15-25KHz的超声波发生器，这类设备无论是购买成本还是使用成本都非常高昂，不利于工厂大规模生产使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝钛碳锶合金细化剂的制备方法，拥有更良好的控制性，增强钛源和碳源相对铝熔体的润湿性，确保流程产品的稳定性，提高最终产品的成品率，提高加工效率，减少加工流程中的损耗，并且不会污染环境。为了达到上述技术效果，本发明一种铝钛碳锶合金细化剂的制备方法，包括以下步骤：

1、将原料石墨粉在坩埚电阻炉中700℃预热30～60min，K₂TiF₆在干燥箱内80℃预热30～60min；

2、用中频感应炉熔化工业纯铝；

3、将铝熔体过热至800～900℃，将预热好的K₂TiF₆和石墨粉后加入铝熔体，对熔体进行搅拌；

4、在铝熔体表面撒上铝合金覆盖剂；

5、升高炉温至1200～1300℃，保温15min；

6、除去表面盐层和熔渣后降温至800～900℃；

7、加入Al-10Sr中间合金，

8、保温后再搅拌并浇铸于砂型中。

其中该方法中所述的Al-10Sr制造工艺为：

1、用石墨坩埚熔化工业纯铝；

2、待纯铝熔化后，升温至830℃；

3、将工业纯锶加入铝熔体；

4、保温15min

5、熔体经搅拌后用惰性气体精炼；

6、扒渣后浇注到预热的金属型中。

由于本发明中的锶是先合成化合物AL-10Sr，同时用惰性气体精炼，能减少整个生产过程中的针孔产生的机会。在操作流程完全符合规范的情况下，能完全避免针孔的出现，同时也对后期加工带来了便利。

优选的，铝合金覆盖剂各成分质量百分比为：NaCl 30％，KCl40％，NaF30％。这样配比的覆盖剂价格低廉，同时能保证反应过程的良好，KCl-NaCl混合物为主要成分的熔剂可以覆盖和保护铝液不被氧化。尤其是因为添加了NaF这个活性熔剂，能大大提高铝液的实收率。

优选的，所用的惰性气体为高纯氩气，这也是性价比最高的惰性气体，有利于工业化生产。

优选的，所用的搅拌方式为磁性搅拌。因为超声波搅拌购买成本高，设备使用维护费用也非常高，不利于工业化生产；而手工搅拌不均匀，且工人很难在制造过程中的高温恶劣环境下持续工作。因此我们选用了成本适中而搅拌效果好的磁性搅拌。