[发明专利]多气孔变质疏松金属添加剂、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于铝合金工艺添加剂领域，具体涉及多气孔变质疏松金属添加剂。

背景技术

铝合金具有质量轻、比强度及比刚度高、耐蚀性能好、无磁性、成形加工性能好、低温性能好以及可回收性等特点，广泛应用于航空航天、交通运输、电力和电子、建筑、容器包装和石油化工等工业制造领域。

铝合金添加剂主要用于调整铝合金成分，一般由合金粉末加助熔剂或铝粉加助熔剂组成。国内外普遍使用卤化物盐类为助熔剂的传统添加剂。它虽然解决了以铝基中间合金方式添加的问题，但含有大量的钠、氯、氟等元素，不仅给环境带来污染，还严重影响人体健康，并且助熔剂的加入影响铝合金晶体结构，在一定程度上影响铝合金性能。添加剂中的助熔剂是对铝合金不利的因素，因此如何去掉添加剂中的助熔剂，成为一项重要课题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有铝合金添加剂能源消耗大和对环境、人体造成严重污染以及影响铝合金材质的问题，提供多气孔变质疏松金属添加剂，同时提供其制备方法和应用。

本发明实现其目的采用的技术方案为：一种多气孔变质疏松金属添加剂，由如下质量分数的原料组成：99.6%的合金元素、0.2%的石蜡、0.1%的碳酸氢铵、0.05%硬脂酸和0.05%硝酸钾。

优选的，所述合金元素为铁、锰、铜、钛、镍和铬中的任一种。

本发明涉及所述金属添加剂的制备方法，为将所述原料按配比混合；所述合金元素以粉末形式加入。

本发明还涉及所述金属添加剂在铝合金制备中的应用。

进一步的，所述金属添加剂为原料铝质量分数的0.1%-1.5%。

进一步的，所述金属添加剂在730℃加入到熔融的铝液中。

本发明所述合金元素为铝合金所需添加的元素。

本发明的配比组成能够迅速熔化，环保、无溶剂、无铝粉，无毒、不改变铝合金晶体结构；本发明添加剂纯度高，杂质少，无改变铝合金结构的因素，从而解决铝合金生产的污染、成本高、质量低下的问题，制备过程简单，是代替金属添加剂的理想材料，可广泛应用于铝合金制造，消除杂质对铝合金品质影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例

本实施例所述百分数均为质量分数。

实施例1-6

将99.6%的合金粉末加入对辊或锤式破碎机破碎成粒度为100微米的粉末，加上0.2%的石蜡粉、0.2%碳酸氢铵、0.05%硬脂酸和0.05%硝酸钾，通过混料设备混合搅拌均匀，制成混合物；将混合物冷压成圆块状，直径30mm~80mm、高度为2mm的薄片即得产品。

实施例1-6中的合金粉末如表1。

表1  实施例1-6中的合金粉末

本发明的原理为：99.6%的合金金属粉末为基体，即铝合金所需添加剂的金属，如铁、锰、铜、钛、镍或铬，用于调整铝合金中的金属成分，以达到铝合金的不同性能需求；0.2%的石蜡粉和0.2%的碳酸氢铵为造孔剂，0.05%硬脂酸为脱模剂，0.05%硝酸钾热分解后产生氧加快反应，为催化剂。将上述配比混制的粉料压制成为直径30mm~80mm、高度为2mm的薄片，在730度熔融的铝液中投入此添加剂后0.2%的石蜡粉和0.2%的碳酸氢铵受热分解挥发，使添加剂块中形成均匀排列的气孔，铝液从气孔中进入浸润金属粉末，0.05%硝酸钾受热分解，使氧含量增加，加速金属粉末熔化反应。使金属迅速熔解于铝液当中，形成铝合金。由于此添加剂纯度高，杂质少，因此无污染、无改变铝合金结构的因素，从而解决铝合金生产的污染、成本高、质量低下的问题。

本发明纯度高，无污染，应用于铝合金制造可以消除杂质对铝合金品质影响，是代替金属添加剂的理想材料。

对比例

传统添加剂的制备方法为：铝合金所需添加元素的金属粉末60%~85%+助熔剂40%~15%混合后压制成块。

对比例1-6所添加合金金属元素和质量分数如表2。

表2  对比例1-6成分

实验例

将实施例2与对比例2所得产品分别在铝合金制备过程中加入730℃熔融的铝液中，检测所得铝合金的品质如表3。表中是用对比例2传统添加剂Mn75%Flux25%和实施例2多气孔变质疏松金属添加剂（Mn）分别做3A21牌号铝合金的对比检测结果：

表3  实施例2与对比例2的检测结果

注：1、3A21牌号铝合金要求Mn目标值为1.25%；

    2、铝水总重量1吨。