[发明专利]一种覆盖综合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种覆盖综合材料及其制备方法和应用，涉及铝合金变质剂领域。覆盖综合材料由如下重量份的原料制成：氯化铝3‑9％、乙酸锰0.5‑0.8％、硝酸钠2‑9％、氟化锌0.11‑0.18％、氯化钾8‑12％、氯化钠12‑16％、氟化钠6‑10％、复合粉9‑18％、其余为氟铝酸钠；覆盖综合材料作为变质剂时，多种变质细化元素的相互配合，使得变质效果优良；作为覆盖剂时，阻止熔体吸气氧化，保温效果优良，促进排气排渣，原料中钾长石黏土粉可作为变质剂载体除气除渣，简化熔炼步骤，提升熔炼效率，其中富含的氧化铝和氧化硅能显著提升合金硬度。铝合金熔炼时使用覆盖综合材料可显著提升铝合金铸件的强度、塑性和硬度。

技术领域

本发明涉及铝合金变质剂领域，特别涉及一种覆盖综合材料及其制备方法和应用。

背景技术

铝合金的硅组织由粗大的五瓣星状的初晶硅和长针状的共晶硅组成，这些形态的硅相将严重的割裂Al基体，在Si相的尖端和棱角处引起应力集中，合金容易沿晶粒的边界处，或者板状Si本身开裂而形成裂纹，使合金变脆，机械性能特别是延伸率显著降低，切削加工功能也不好。为了改变硅的存在状态，提高合金的力学性能，一般对合金添加变质剂细化初晶硅和共晶硅。

常见的变质方法有单独加入一种元素，也有加入多种元素以及化合物，这两种方法都对初晶硅和共晶硅有良好的细化作用。主要的变质元素包括磷、钠、锶、稀土及钙，这些元素可作为单一变质剂，也可形成复合变质剂，如硫磷复合变质剂、稀土磷复合变质剂、锶磷复合变质剂、钠磷复合变质剂、碳磷复合变质剂及钡磷复合变质剂等。虽然这些单一或复合变质剂有较好的初晶硅细化作用，但变质的时候仍然存在着明显的缺点。

以赤磷作为变质剂时，燃点相对低，运输和保存困难，且在细化变质的过程中，燃烧剧烈，造成磷吸收率降低，产生毒气，严重污染环境，其次在熔炼的过程中，容易产生大量的反应渣和化合物，腐蚀炉衬，增加了铝的损耗。而以A1-P中间合金变质时，虽然克服了上述缺陷，但是A1-P中间合金由于有毒，且生产工艺较复杂价格较高，因此不利于工业化生产。钠变质剂对铝合金变质时，存在吸附毒化作用、变质时间短等缺点。锶主要影响铝合金中的初晶硅形貌，对初晶硅的尺寸影响不是很明显。而且采用锶变质，由于锶与氯反应，不能用氯气或含氯复盐精炼除气。锶变质还存在容易引起吸气、价格昂贵等缺点，因此工业生产中得不到广泛的应用。钙变质过程中容易引起吸气，由于对钙含量要求严格，因此工艺难以掌握，且变质效果不如磷和钠。稀土作为单一变质剂时细化效果不明显，须结合和辅助钠和磷等变质剂才可发挥变质作用。其他复合变质剂也存在变质元素互相抑制，产渣产气过多，精确配比困难等诸多问题。

中性覆盖即所用覆盖剂是中性的。它的主要作用是通过流态层的形成隔绝气相与铝合金液，从而防止铝合金液吸气、氧化以及烧损。氯盐、冰晶石、硼化物就是这种覆盖剂。中性覆盖剂，熔化后以熔融状态覆盖于熔体表面。中性覆盖优点：阻止熔体从炉气或大气吸气；熔盐脱氧。

中性覆盖剂还可除去熔体中的硫等非金属杂质。中性覆盖主要有吸附、溶解、化合造渣等作用。固体氧化物的密度一般都小于铝合金液，它主要聚积于熔池表面层，自下而上逐渐增加。由于使用的熔剂密度小于铝合金液，所以熔剂加在铝合金液的表面时，熔池上层的夹杂与熔剂接触，发生吸附、溶解或化合作用而进入熔剂中，于是就出现一层较纯净的金属层，向下移动，沉到熔池底部；同时，含氧化物较多的金属层上升与熔剂接触，其中的氧化物又不断地与熔剂发生吸附、溶解或化合作用而滞留在熔剂中。此过程一直进行到整个熔池内的氧化物的绝大部分被熔剂吸收为止。

熔体吸气会使铸锭产生气孔和缩松，降低抗热裂倾向，恶化塑性及冲击韧性，从而降低铸锭的力学性能。熔体吸杂会造成化学成分废品，严重影响铝合金制品的加工性能和最终使用性能。另外，传统的铝合金熔炼过程需要进行精炼除渣和除气步骤，铸造工艺复杂，铸造工艺方法难以掌握，使产品质量不稳定。在这些问题上，铝合金熔炼使用的覆盖剂和精炼剂起到很关键的作用。使用较好的覆盖剂，在熔炼过程中能起到除气、保温和覆盖作用；使用较好的精炼剂，在熔炼过程中能起到除杂，净化熔体和提高产品性能的作用。