本發(fā)明涉及一種精煉變質(zhì)劑，具體地，涉及一種硅鋁合金精煉變質(zhì)劑及其制備方法及壓鑄硅鋁合金的制備方法及制備的壓鑄硅鋁合金。
背景技術(shù)：
：精煉變質(zhì)劑是一種在合金熔融壓鑄過(guò)程中加入，以提高合金性能的化學(xué)試劑。中國(guó)專利CN102226239A公開了一種鋁或鋁合金熔體凈化處理用精煉熔劑及其制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，該精煉劑原料配方是由以下組分構(gòu)成的粉體混合物：NaCl25-35％、KCl25-35％、Na3AlF6和/或K3AlF615-25％、Na2SO4和/或K2SO44-10％、CaCO3和/或Na2CO33-10％、REF3和/或RECl3-6％；其中，NaCl與KCl的質(zhì)量比為1∶1；RE為Ce或La。該發(fā)明的精煉劑進(jìn)入熔體后能夠充分?jǐn)U散，不吸附團(tuán)聚，不堵孔；具有高效造干渣能力，不粘滯鋁熔體；熔劑同鋁熔體即使有輕微反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物能隨爐渣一并去除；具有較高的除氣、除渣效率。中國(guó)專利CN104561632A公開了一種鋁合金精煉變質(zhì)劑，其成分及其配比為：氯化鉀20-25份，氯化鈉30-35份，碳酸鈉3-5份，氟化鈣3-6份，硫酸鈉10-15份，硝酸鉀20-25份，六氟苯5-10份，稀土1-2份。該發(fā)明的鋁合金精煉劑能夠有效去除鋁液中的夾渣，同時(shí)可以降低鋁液含氫量，對(duì)鋁液的凈化效果明顯。然而，當(dāng)硅鋁合金中硅含量過(guò)高時(shí)，鈉鹽、鉀鹽只能有效細(xì)化共晶硅，而初晶硅則無(wú)法得到有效細(xì)化，導(dǎo)致合金存在某些缺陷，過(guò)大的初晶硅會(huì)導(dǎo) 致合金力學(xué)性能下降。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種硅鋁合金精煉變質(zhì)劑及其制備方法及壓鑄硅鋁合金的制備方法及制備的壓鑄硅鋁合金，采用本發(fā)明的精煉變質(zhì)劑進(jìn)行制備硅鋁合金，硅鋁合金中初晶硅能夠得到細(xì)化，從而提高硅鋁合金的力學(xué)性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面：提供一種硅鋁合金精煉變質(zhì)劑，該精煉變質(zhì)劑的配方包括：30-40質(zhì)量％的氯化鈉、10-20質(zhì)量％的氯化鉀、10-20質(zhì)量％的六氟鋁酸鈉、5-10質(zhì)量％的磷、3-5質(zhì)量％的硫代硫酸鈉、3-8質(zhì)量％的碳酸鈣、1-3質(zhì)量％的六氟苯、10-20質(zhì)量％的六氯乙烷和3-8質(zhì)量％的稀土。優(yōu)選地，該精煉變質(zhì)劑的配方包括：32-38質(zhì)量％的氯化鈉、12-18質(zhì)量％的氯化鉀、12-18質(zhì)量％的六氟鋁酸鈉、7-9質(zhì)量％的磷、4-5質(zhì)量％的硫代硫酸鈉、4-6質(zhì)量％的碳酸鈣、1-3質(zhì)量％的六氟苯、12-18質(zhì)量％的六氯乙烷和4-6質(zhì)量％的稀土。優(yōu)選地，所述稀土為選自釔、鑭和鈰中的至少一種。優(yōu)選地，所述精煉變質(zhì)劑中的磷被相同質(zhì)量的磷酸鹽所替代，所述磷酸鹽為選自磷酸鈉、磷酸鉀和磷酸鈣中的至少一種。本發(fā)明第二方面：提供一種硅鋁合金精煉變質(zhì)劑的制備方法，該方法包括：按照本發(fā)明第一方面所提供的精煉變質(zhì)劑的配方將氯化鈉、氯化鉀、六氟鋁酸鈉、磷或磷酸鹽、硫代硫酸鈉、碳酸鈣、六氟苯、六氯乙烷和稀土混合后磨細(xì)烘干，得到精煉變質(zhì)劑。本發(fā)明第三方面：提供一種壓鑄硅鋁合金的制備方法，該方法包括：將本發(fā)明第一方面所提供的精煉變質(zhì)劑與用于制備壓鑄硅鋁合金的合金原料 混合后進(jìn)行熔融壓鑄，得到壓鑄硅鋁合金，其中所述精煉變質(zhì)劑與所述用于制備壓鑄硅鋁合金的合金原料的質(zhì)量比為(0.001-0.1):1。優(yōu)選地，所述合金原料含有硅和鋁，含有或不含有選自鎂、鐵、錳、銅、鋅、鉻和鎳中的至少一種。優(yōu)選地，所述合金原料中硅的含量為10-30質(zhì)量％。本發(fā)明第四方面：提供一種根據(jù)本發(fā)明第三方面所提供的方法所制備的壓鑄硅鋁合金。優(yōu)選地，所述壓鑄硅鋁合金的維氏硬度為170-200HV，屈服強(qiáng)度為280-320MPa。本發(fā)明的精煉變質(zhì)劑中含有稀土和磷元素，稀土和磷元素在含硅量比較高(大于15％)的過(guò)共晶硅鋁合金中能有效細(xì)化并分散粗大的初晶硅，使初晶硅由原來(lái)的長(zhǎng)條狀變成細(xì)小的球狀和短桿狀。由于過(guò)共晶鋁硅合金中粗大的初晶硅會(huì)嚴(yán)重地?fù)p害硅鋁合金的力學(xué)性能，因此初晶硅的細(xì)化能使硅鋁合金的晶粒分布更為均勻，從而提高硅鋁合金的力學(xué)性能。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。附圖說(shuō)明附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的硅鋁合金壓鑄產(chǎn)品的200倍金相圖；圖2是本發(fā)明對(duì)比例1所制備的硅鋁合金壓鑄產(chǎn)品的200倍金相圖；圖3是本發(fā)明對(duì)比例2所制備的硅鋁合金壓鑄產(chǎn)品的200倍金相圖；圖4是本發(fā)明對(duì)比例3所制備的硅鋁合金壓鑄產(chǎn)品的200倍金相圖；圖5是本發(fā)明對(duì)比例4所制備的硅鋁合金壓鑄產(chǎn)品的200倍金相圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明第一方面：提供一種硅鋁合金精煉變質(zhì)劑，該精煉變質(zhì)劑的配方包括：30-40質(zhì)量％的氯化鈉、10-20質(zhì)量％的氯化鉀、10-20質(zhì)量％的六氟鋁酸鈉、5-10質(zhì)量％的磷、3-5質(zhì)量％的硫代硫酸鈉、3-8質(zhì)量％的碳酸鈣、1-3質(zhì)量％的六氟苯、10-20質(zhì)量％的六氯乙烷和3-8質(zhì)量％的稀土。優(yōu)選地，該精煉變質(zhì)劑的配方包括：32-38質(zhì)量％的氯化鈉、12-18質(zhì)量％的氯化鉀、12-18質(zhì)量％的六氟鋁酸鈉、7-9質(zhì)量％的磷、4-5質(zhì)量％的硫代硫酸鈉、4-6質(zhì)量％的碳酸鈣、1-3質(zhì)量％的六氟苯、12-18質(zhì)量％的六氯乙烷和4-6質(zhì)量％的稀土。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述氯化鈉、氯化鉀、六氟鋁酸鈉、硫代硫酸鈉和碳酸鈣是常用的精煉變質(zhì)劑，能夠有效細(xì)化共晶硅；六氟苯以及六氯乙烷等有機(jī)物能夠除氣除渣；所述稀土能夠避免鈉鹽或鉀鹽對(duì)磷變質(zhì)劑的毒害作用，優(yōu)選自釔、鑭和鈰中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，磷能夠有效細(xì)化粗大的初晶硅，為了克服合金熔融過(guò)程中直接添加單質(zhì)磷所產(chǎn)生的磷自燃問(wèn)題，所述精煉變質(zhì)劑中的磷可以被相同質(zhì)量的磷酸鹽所替代，所述磷酸鹽優(yōu)選為選自磷酸鈉、磷酸鉀和磷酸鈣中的至少一種。本發(fā)明第二方面：提供一種硅鋁合金精煉變質(zhì)劑的制備方法，該方法包括：按照本發(fā)明第一方面所提供的精煉變質(zhì)劑的配方將氯化鈉、氯化鉀、六氟鋁酸鈉、磷或磷酸鹽、硫代硫酸鈉、碳酸鈣、六氟苯、六氯乙烷和稀土混合后磨細(xì)烘干，得到精煉變質(zhì)劑。本發(fā)明第三方面：提供一種壓鑄硅鋁合金的制備方法，該方法包括：將本發(fā)明第一方面所提供的精煉變質(zhì)劑與用于制備壓鑄硅鋁合金的合金原料混合后進(jìn)行熔融壓鑄，得到壓鑄硅鋁合金，其中所述精煉變質(zhì)劑與所述用于制備壓鑄硅鋁合金的合金原料的質(zhì)量比為(0.001-0.1):1。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，所述熔融和壓鑄是本領(lǐng)域常規(guī)手段，本發(fā)明不再贅述。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，所述合金原料含有硅和鋁，優(yōu)選含有或不含有選自鎂、鐵、錳、銅、鋅、鉻和鎳中的至少一種。另外，為了回收廢舊硅鋁合金，可以將廢舊硅鋁合金作為合金原料進(jìn)行熔融壓鑄。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明的精煉變質(zhì)劑可以有效細(xì)化初晶硅，因此合金原料優(yōu)選為高硅含量的合金原料，例如，所述合金原料中硅的含量?jī)?yōu)選為10-30質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為15-25質(zhì)量％。本發(fā)明第四方面：提供一種根據(jù)本發(fā)明第三方面所提供的方法所制備的壓鑄硅鋁合金。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，由于本發(fā)明的精煉變質(zhì)劑可以有效細(xì)化合金晶粒，因此，所述壓鑄硅鋁合金的平均晶粒尺寸可以達(dá)到10-20微米。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，硅鋁合金晶粒的細(xì)化可以有效提高硅鋁合金的力學(xué)性能，因此，所述壓鑄硅鋁合金的維氏硬度可以達(dá)到170-200HV，屈服強(qiáng)度可以達(dá)到280-320MPa。本發(fā)明將通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不因此而受到任何限制。本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例采用GB/T13298-1991金屬顯微組織檢驗(yàn)方法測(cè)定壓鑄硅鋁合金的金相圖。本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例采用GB/T7997-2014硬質(zhì)合金維氏硬度測(cè)試方法測(cè)定壓鑄硅鋁合金的維氏硬度。本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例采用GB/T228.1-2010金屬材料拉伸試驗(yàn)測(cè)定壓鑄硅鋁合金的屈服強(qiáng)度。實(shí)施例1取鋁硅合金(含硅20％)175g、純鎂2g、純銅3g和純鋁20g，在710℃的感應(yīng)爐中熔煉，待合金融化并混合均勻后，添加已配好的精煉變質(zhì)劑(具體配方見表1)，攪拌均勻，扒渣后澆注得鑄錠試樣，將試樣進(jìn)行壓鑄，對(duì)壓鑄產(chǎn)品S1進(jìn)行金相分析和力學(xué)性能分析，金相圖見圖1，力學(xué)性能見表2。實(shí)施例2實(shí)施例2的硅鋁合金壓鑄方法與實(shí)施例1相同，唯一不同之處在于精煉變質(zhì)劑的配方不同，精煉變質(zhì)劑的配方見表1，所得壓鑄產(chǎn)品S2的金相圖與圖1相似，不再示出，力學(xué)性能見表2。對(duì)比例1-4對(duì)比例1-4的硅鋁合金壓鑄方法與實(shí)施例1相同，唯一不同之處在于精煉變質(zhì)劑的配方不同，精煉變質(zhì)劑的配方見表1(對(duì)比例1未加入精煉變質(zhì)劑)，所得壓鑄產(chǎn)品D1-D4的金相圖見圖2-5，力學(xué)性能見表2。對(duì)比例5對(duì)比例5的硅鋁合金壓鑄方法與實(shí)施例1相同，唯一不同之處在于精煉變質(zhì)劑的配方不同，精煉變質(zhì)劑的配方為：氯化鉀0.43g，氯化鈉0.74g，碳酸鈉0.1g，氟化鈣0.07g，硫酸鈉0.22g，硝酸鉀0.43g，六氟苯0.11g，稀土0.04g，所得壓鑄產(chǎn)品D5的金相圖與對(duì)比例4相似，不再示出，力學(xué)性能見表2。對(duì)比例6對(duì)比例6的硅鋁合金壓鑄方法與實(shí)施例1相同，唯一不同之處在于精煉變質(zhì)劑的配方不同，精煉變質(zhì)劑的配方為：氯化鈉0.58g，氯化鉀0.58g，六氟鋁酸鉀0.39g，硫酸鈉0.26g，碳酸鈣0.26g，氯化鈰0.09，所得鑄錠試樣D6的金相圖與對(duì)比例4相似，不再示出，力學(xué)性能見表2。如圖2所示的鑄錠試樣D1的金相圖，我們可以看出，未添加任何精煉變質(zhì)劑的情況下，初晶硅組織粗大，共晶硅組織呈針狀，還有微小的裂紋出現(xiàn)(殘留氣體雜質(zhì)造成)。如圖3所示的鑄錠試樣D2的金相圖，添加常規(guī)的不含磷和稀土的精煉劑后，裂紋已經(jīng)消失，說(shuō)明除氣除雜效果很好；針狀共晶硅組織依然存在，但數(shù)目已經(jīng)少了很多；初晶硅組織雖然也有一定程度細(xì)化，但依然處于團(tuán)聚狀態(tài)，并沒有分散開來(lái)。如圖4所示的鑄錠試樣D3的金相圖，從金相圖中可以發(fā)現(xiàn)，添加含磷精煉變質(zhì)劑后，初晶硅顆粒已經(jīng)有明顯細(xì)化，但還有長(zhǎng)條狀初晶硅存在，這是由于存在鈉的毒害作用，使磷不能完全發(fā)揮作用。如圖1所示鑄錠試樣S1的金相圖，添加稀土釔后，鈉的毒害作用消失，與圖4相比，初晶硅顆粒明顯細(xì)小且均勻分散開來(lái)。而且，共晶硅已經(jīng)變得圓滑，棱角開始消失，應(yīng)力集中現(xiàn)象得到緩解。如圖5所示的鑄錠試樣D4的金相圖，添加稀土釔后，可以發(fā)現(xiàn)，稀土有一定細(xì)化晶粒的作用，雖然大晶粒的初晶硅破碎，但并未均勻分散開來(lái)。綜上所述，我們可以得出以下結(jié)論：磷配合稀土能有效細(xì)化初晶硅，使其細(xì)化且均勻分布在合金中，因此，本發(fā)明的精煉變質(zhì)劑能有效地使高硅鋁合金組織成分更均勻，并且結(jié)合表2的力學(xué)性能數(shù)據(jù)可知，合金組織成分的均勻分布能夠避免初晶硅粗大導(dǎo)致合金力學(xué)性能下降的缺陷。表1表2力學(xué)性能維氏硬度，HV屈服強(qiáng)度，MPa壓鑄產(chǎn)品S1180.23300.88壓鑄產(chǎn)品S2179.95296.75壓鑄產(chǎn)品D1159.10208.55壓鑄產(chǎn)品D2166.21230.54壓鑄產(chǎn)品D3169.10277.64壓鑄產(chǎn)品D4167.36268.32壓鑄產(chǎn)品D5165.96260.84壓鑄產(chǎn)品D6166.21262.33當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3