一種層狀復(fù)合鋁錠的液固相鑄造方法
【專利摘要】一種層狀復(fù)合鋁錠的液固相鑄造方法，其特征是由以下步驟組成：用質(zhì)量百分比濃度為5~10%的氫氧化鈉溶液和體積百分比濃度為3~5%的鹽酸溶液分別對鋁合金錠表面進行清洗，去除表面的油污和氧化物；將氟鹽溶液均勻涂覆在清洗后的鋁合金錠表面；將鋁合金錠在100~200℃烘烤1~2小時，去除鋁合金錠表面的水分；將鋁合金錠預(yù)熱至400~500℃，將另一種鋁合金液澆注到鋁合金錠的表面，鋁合金液的澆注溫度控制在700~740℃，冷卻凝固后形成層狀復(fù)合鋁錠。本發(fā)明的方法可以穩(wěn)定獲得具有冶金結(jié)合的層狀復(fù)合鋁錠，制備的層狀復(fù)合鋁錠的復(fù)合界面清晰、平整，并且還具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低、適合于大批量生產(chǎn)的優(yōu)點。
【專利說明】一種層狀復(fù)合鋁錠的液固相鑄造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體是涉及一種層狀復(fù)合鋁錠的液固相鑄造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]層狀復(fù)合鋁錠是由兩種鋁合金通過界面冶金結(jié)合而成的層狀復(fù)合錠坯，經(jīng)過軋制、擠壓、鍛造等加工后，這種層狀復(fù)合鋁錠即變成層狀復(fù)合鋁板、鋁管、鋁型材、鋁鍛件等，在汽車、電子電器、航空航天等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)有層狀復(fù)合鋁錠的制備方法主要是半連續(xù)鑄造法，該方法是將兩種鋁合金液同時澆注到結(jié)晶器內(nèi)，然后拉鑄成形，冷卻凝固后得到層狀復(fù)合鋁錠。半連續(xù)鑄造法雖然可以獲得具有冶金結(jié)合的層狀復(fù)合鋁錠，但這種方法對鑄造工藝參數(shù)的控制要求非常苛刻，否則兩種鋁合金液在澆注時很容易形成混合，得到的層狀復(fù)合鋁錠的復(fù)合界面不清楚、不平整，層狀復(fù)合鋁錠的成品率較低。
[0004]液固相鑄造法是將一種金屬液直接澆注到另一種固態(tài)金屬的表面，冷卻凝固后得到層狀復(fù)合金屬錠或零部件的方法。液固相鑄造法目前已成功應(yīng)用于高鉻鑄鐵、高錳鋼、碳鋼等黑色金屬層狀復(fù)合錠和零部件的生產(chǎn)中，但至今沒有成功應(yīng)用于層狀復(fù)合鋁錠的生產(chǎn)。
[0005]研究發(fā)現(xiàn)，在大氣環(huán)境下，鋁合金液的表面始終存在一層致密的Al2O3氧化膜，而鋁合金錠在高溫預(yù)熱過程中表面也很容易形成一層致密的Al2O3氧化膜，正是由于鋁合金液和鋁合金錠的表面都存在一層致密的Al2O3氧化膜，阻礙了鋁合金液和鋁合金錠之間的元素擴散，使液固相鑄造法根本無法獲得具有冶金結(jié)合的層狀復(fù)合鋁錠。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有層狀復(fù)合鋁錠制備中存在的問題，提供一種能夠穩(wěn)定獲得具有冶金結(jié)合層狀復(fù)合鋁錠的液固相鑄造方法。
[0007]本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案由以下步驟組成:
第一步:用質(zhì)量百分比濃度為5?10%的氫氧化鈉溶液和體積百分比濃度為3?5%的鹽酸溶液分別對鋁合金錠表面進行清洗，去除表面的油污和氧化物；
第二步:將氟鹽溶液均勻涂覆在清洗后的鋁合金錠表面；
第三步:將鋁合金錠在10(T200°C烘烤廣2小時，去除鋁合金錠表面的水分；
第四步:將鋁合金錠預(yù)熱至40(T50(TC，將另一種鋁合金液澆注到鋁合金錠的表面，鋁合金液的澆注溫度控制在70(T740°C，冷卻凝固后形成層狀復(fù)合鋁錠。
[0008]所述氟鹽溶液為質(zhì)量百分比濃度為2(Γ40%的氟鋯酸鉀和氟硼酸鉀的水溶液。
[0009]所述氟鋯酸鉀和氟硼酸鉀質(zhì)量百分比為4(Γ50%的氟鋯酸鉀和50飛0%的氟硼酸鉀。
[0010]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于:在清洗后的鋁合金錠表面涂覆一層氟鹽溶液，烘烤后，鋁合金錠的表面覆蓋一層均勻的氟鹽晶體，首先，氟鹽晶體可以對鋁合金錠的表面起到保護作用，防止鋁合金錠在隨后的高溫預(yù)熱過程中再次發(fā)生氧化形成Al2O3氧化膜；其次，當(dāng)鋁合金液澆注到鋁合金錠的表面后，氟鹽晶體會與鋁合金液接觸發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)可以破壞鋁合金液表面的Al2O3氧化膜，露出新鮮的鋁合金液與鋁合金錠接觸復(fù)合。同時，放熱反應(yīng)還會使鋁合金液與鋁合金錠之間的接觸面局部溫度瞬間升高，高溫可以加速鋁合金液和鋁合金錠之間的元素擴散，最終使鋁合金液與鋁合金錠之間實現(xiàn)穩(wěn)定的冶金結(jié)口 ο
[0011]采用本發(fā)明可以穩(wěn)定獲得具有冶金結(jié)合的層狀復(fù)合鋁錠，解決了傳統(tǒng)液固相鑄造法根本無法獲得具有冶金結(jié)合層狀復(fù)合鋁錠的問題。另外，采用本發(fā)明制備的層狀復(fù)合鋁錠的復(fù)合界面清晰、平整，并且還具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低、適合于大批量生產(chǎn)的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為實施例1的3003鋁合金錠表面的氟鹽晶體掃描電鏡圖。
[0013]圖2為實施例1的4045/3003層狀復(fù)合鋁錠的界面宏觀組織圖。
[0014]圖3為實施例1的4045/3003層狀復(fù)合鋁錠的界面顯微組織圖。

【具體實施方式】
[0015]實施例1
采用本發(fā)明制備4045/3003復(fù)合鋁錠。方法如下:
第一步:用質(zhì)量百分比濃度為5%的氫氧化鈉溶液和體積百分比濃度為3%的鹽酸溶液分別對3003鋁合金錠表面進行清洗，去除表面的油污和氧化皮；分別稱取40克的氟鋯酸鉀和60克的氟硼酸鉀，混合后加入到400克、50°C的熱水中，攪拌配制成質(zhì)量百分比濃度為20%的氟鹽水溶液；
第二步:將氟鹽水溶液均勻涂覆在3003鋁合金錠的表面；
第三步:將3003鋁合金錠在100°C烘烤I小時，去除3003鋁合金錠表面的水分；第四步:將3003鋁合金錠預(yù)熱至400°C，利用鑄造系統(tǒng)，將4045鋁合金液澆注到3003鋁合金錠的表面，4045鋁合金液的澆注溫度控制在700°C，冷卻凝固后形成4045/3003層狀復(fù)合招錠。
[0016]從圖1可看到，3003鋁合金錠的表面覆蓋有一層均勻的氟鹽晶體。
[0017]從圖2可看到，4045/3003層狀復(fù)合鋁錠的復(fù)合界面清晰、平整。
[0018]從圖3可看到，4045/3003層狀復(fù)合鋁錠的復(fù)合界面為冶金結(jié)合。
[0019]實施例2
采用本發(fā)明制備3005/7072復(fù)合鋁錠。方法如下:
第一步:用質(zhì)量百分比濃度為7%的氫氧化鈉溶液和體積百分比濃度為4%的鹽酸溶液分別對7072鋁合金錠表面進行清洗，去除表面的油污和氧化皮等；分別稱取45克的氟鋯酸鉀和55克的氟硼酸鉀，混合后加入到233.33克、80°C的熱水中，攪拌配制成質(zhì)量百分比濃度為30%的氟鹽水溶液；
第二步:將氟鹽水溶液均勻涂覆在7072鋁合金錠的表面；
第三步:將7072鋁合金錠在150°C烘烤1.5小時，去除7072鋁合金錠表面的水分； 第四步:將7072鋁合金錠預(yù)熱至450°C，利用鑄造系統(tǒng)，將3005鋁合金液澆注到7072鋁合金錠的表面，3005鋁合金液的澆注溫度控制在720°C，冷卻凝固后形成3005/7072層狀復(fù)合招錠。
[0020]實施例3
采用本發(fā)明制備6063/7085復(fù)合鋁錠。方法如下:
第一步:用質(zhì)量百分比濃度為10%的氫氧化鈉溶液和體積百分比濃度為5%的鹽酸溶液分別對7085鋁合金錠表面進行清洗，去除表面的油污和氧化皮等；分別稱取50克的氟鋯酸鉀和50克的氟硼酸鉀，混合后加入到150克、100°C的熱水中，攪拌配制成質(zhì)量百分比濃度為40%的氟鹽水溶液；
第二步:將氟鹽水溶液均勻涂覆在7085鋁合金錠的表面；
第三步:將7085鋁合金錠在200°C烘烤2小時，去除7085鋁合金錠表面的水分；第四步:將7085鋁合金錠預(yù)熱至500°C，利用鑄造系統(tǒng)，將6063鋁合金液澆注到7085鋁合金錠的表面，6063鋁合金液的澆注溫度控制在740°C，冷卻凝固后形成6063/7085層狀復(fù)合招錠。
【權(quán)利要求】
1.一種層狀復(fù)合鋁錠的液固相鑄造方法，其特征在于由以下步驟組成: 第一步:用質(zhì)量百分比濃度為5?10%的氫氧化鈉溶液和體積百分比濃度為3?5%的鹽酸溶液分別對鋁合金錠表面進行清洗，去除表面的油污和氧化物； 第二步:將氟鹽溶液均勻涂覆在清洗后的鋁合金錠表面； 第三步:將鋁合金錠在100?200°C烘烤I?2小時，去除鋁合金錠表面的水分；第四步:將鋁合金錠預(yù)熱至400?500°C，將另一種鋁合金液澆注到鋁合金錠的表面，鋁合金液的澆注溫度控制在700?740°C，冷卻凝固后形成層狀復(fù)合鋁錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀復(fù)合鋁錠的液固相鑄造方法，其特征在于所述氟鹽溶液為質(zhì)量百分比濃度為20?40%的氟鋯酸鉀和氟硼酸鉀的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層狀復(fù)合鋁錠的液固相鑄造方法，其特征在于所述氟鋯酸鉀和氟硼酸鉀質(zhì)量百分比為40?50%的氟鋯酸鉀和50?60%的氟硼酸鉀。
【文檔編號】B22D19/00GK104353793SQ201410688307
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】王順成, 戚文軍, 李滔, 鄭開宏, 謝建雄, 黎泳 申請人:廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院), 廣東星湖新材料有限公司