[发明专利]以含钴配合物变质的铝合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金材料及其制备，尤其涉及一种以含钴配合物变质的铝合金材料及其制备。

背景技术

变质作用能够极大地提高铝合金的综合机械性能和化学稳定性指标，有时甚至是颠覆性的。能够产生变质作用的物质称为变质剂。

在铝合金铸造过程中，为了提高铝合金铸件的综合机械性能和化学稳定性指标，需要在铝合金铸造过程中加入变质剂以提高铝合金铸件的机械性能和化学稳定性，目前采用的变质剂均采用中间铝合金。但是中间合金由于自身的特性，有如下缺点：

(1)在高温下化学成分不变，在铝熔体中有足够的稳定性；

(2)添加剂的熔点应比铝的高；

(3)添加剂和铝的晶格在结构尺寸上应相适应；

(4)与被处理的熔体原子形成强而有力的吸附键。

(5)铝中间合金变质剂中的有效元素很难充分发挥作用。

尽管中间合金的基体也是铝，但生产中间合金时，高熔点元素、难溶解元素与铝发生合金化的过程是很难控制的：有效元素的偏析、铝的烧损量增加和大量杂质的混入，都在所难免。对于杂质限量要求极为严格的高性能合金生产，往往变质剂带入的杂质就足以使化学成份超过限制范围；同时，微观状态下大量聚集的有效变质元素仍然处于单质结晶团块状态，在熔融铝的温度下(＜800℃)根本无法完全溶解和熔化，只有表面极薄的膜层由于与铝可能产生合金化反应而起到部分变质作用，其余大量的聚集态都是怎么加进去就怎么存在，变质作用因而大打折扣。

在实际生产中，经常出现的问题是变质剂的变质能力不稳定，变质剂加入的比例波动范围大，不容易精确掌握添加量，同时在制造高温元素的铝中间合金过程中极容易混入有害元素，对最终产品质量有很大影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

提供一种以含钴配合物变质的铝合金材料及其制备方法，以解决铝合金材料铸造过程中，采用中间合金作为变质剂而产生的问题，如：

1.        对于杂质限量要求极为严格的高性能合金生产，变质剂带入的杂质影响铝合金铸造性能问题。

2.      在熔融铝的温度下(＜800℃)中间合金无法完全溶解和熔化，只有表面极薄的膜层由于与铝可能产生合金化反应而起到部分变质作用，其余大量的聚集态都是怎么加进去就怎么存在，变质作用因而大打折扣等问题。

3.      由于中间合金变质剂变质能力不稳定，变质剂加入比例波动范围大，不容易精确掌握添加量等问题。

本发明的技术方案：

一种以含钴配合物变质的铝合金材料，按重量百分比计，该合金成分为Cu 0.05～0.35%，Mn≤0.01%，Mg≤0.2%，Cr≤0.01%，Zn≤0.05%， B≤0.05%，Ca≤0.03%，V+Ti≤0.02%，Si≤0.1%，Fe≤0.4，其余为Al和不可避免的微量杂质，且杂质元素含量为：单个≤0.03%，合计≤0.1%；含钴配合物变质剂为炉料总量的1ppm～1.0%。

Si、Fe元素含量满足：Fe/ Si≤4。

含钴配合物包含以下配合物中的一种或几种 Na₄ [Co(CO)]、Co₂(CO)₈。钴配合物变质剂的分子晶体聚集态颗粒度为20～300目。

以含钴配合物变质的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在上述元素比例范围内，选定一组元素和含钴配合物变质剂比例，再根据需要配制的铝合金总量，推算出所需的每种单质金属的质量，编制合金生产配料表，并按配料表选足备料；

步骤二：往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在700～800℃下保温；熔化过程在封闭环境内完成；

步骤三：再按配方比例先加入步骤一选定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔体搅拌均匀；

步骤四：然后对上述合金熔体进行炉内精炼；往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中操作；

步骤五：精炼除渣后，以保护性气体对熔体进行除气作业，同时使钴配合物变质剂以流态化方式随保护性气体加入到合金熔体中；同时进行搅拌，使变质剂与合金熔体充分反应；变质剂加入完毕，继续通入保护性气体至变质剂反应完毕。

步骤六：静置、调温至700～800℃，在此温度下保持5到10分钟，合金液倾倒出炉，进入下一工序。

一种以含钴配合物变质的铝合金材料的制备方法，保护性气体是指氮气、氩气或氮气与氩气的混合气体。

本发明的有益效果：