CN104862549A - 一种铝硅中间合金AlSi50及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝硅中间合金AlSi50及其制备方法，所述铝硅中间合金AlSi50的质量百分比成分为：铝元素含量为48-52％、硅元素含量为48-52％，所用原料为铝含量＞99.70％的铝锭和硅含量＞99.98％的硅，铝锭：硅的质量比为100：92.31-108.33，经过铝锭熔化，硅熔化，反应，取样分析，浇铸得到。本发明降低了明火风险、有害气体中毒风险，避免了车间气体、有害颗粒物污染，对环境无污染；缩短了生产周期，保证了合金的成分一致性，提高了铝硅中间合金AlSi50的品质；浇铸得到的铝硅中间合金AlSi50中硅含量能达到48-52％，是国标老工艺生产硅含量的2倍，并且性能完好，韧性好。
Description
技术领域
本发明涉及铝基中间合金的制备，具体是一种铝硅中间合金AlSi50及其制备方法。
背景技术
目前的中华人民共和国有色金属行业标准中，关于铝硅中间合金的标准，只有铝硅中间合金AlSi24、AlSi20和AlSi12，铝硅中间合金AlSi24的成分标准：Si含量为22.0-26.0wt％，余量为Al，杂质Cu含量≤0.20％、Mn含量≤0.35％、Ti含量≤0.10％、Ni含量≤0.20％、Cr含量≤0.10％、Fe含量≤0.45％、Zn含量≤0.20％、Mg含量≤0.40％、Pb含量≤0.10％、Sn含量≤0.10％，熔化温度为700-800℃，具有脆的特性；铝硅中间合金AlSi20的成分标准：Si含量为18.0-21.0％，余量为Al，杂质Cu含量≤0.20％、Mn含量≤0.35％、Ti含量≤0.10％、Ni含量≤0.20％、Cr含量≤0.10％、Fe含量≤0.45％、Zn含量≤0.20％、Mg含量≤0.10％、Pb含量≤0.10％、Sn含量≤0.10％，熔化温度为640-700℃，具有脆的特性；铝硅中间合金AlSi12的成分标准：Si含量为11.5-13.0％，余量为Al，杂质Cu含量≤0.30％、Mn含量≤0.10％、Ti含量≤0.10％、Fe含量≤0.35％、Zn含量≤0.08％、Sn含量≤0.10％，熔化温度为560-620℃，具有脆的特性。国标规定其生产工艺为：以铝锭和硅为原料，首先熔化铝锭，再加入硅，当达到硅的熔炼温度时，人工搅拌，作低倍分析，检验合格，浇铸。采用国标生产工艺制得的铝硅中间合金的硅含量较低，且该合金较脆，韧性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅含量高、韧性好的铝硅中间合金AlSi50及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝硅中间合金AlSi50，其质量百分比成分为：铝元素含量为48-52％、硅元素含量为48-52％。
作为本发明进一步的方案：所述铝元素由铝含量＞99.70％的铝锭提供，所述硅元素由硅含量＞99.98％的硅提供。
作为本发明进一步的方案：所述铝锭：硅的质量比为100：92.31-108.33。
所述的铝硅中间合金AlSi50的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取铝含量＞99.70％的铝锭、硅含量＞99.98％的硅，备用；
(2)将备好的铝锭放入电炉内，以20℃/min的速度，将铝锭加热到665℃以上，使铝锭熔化；
(3)待铝锭完全熔化后，继续以10℃/min的速度，将电炉加热到1410-1440℃进行保温，再将备好的硅加入到熔化的铝熔体中；采用电磁搅拌器对熔体进行搅拌3-8分钟，使铝锭和硅合金化，得到混合熔体；
(4)将混合熔体静置保温，按照混合熔体：催化剂的质量比为100：0.35-0.6的比例添加催化剂，反应8-20分钟，扒渣，再加入均化剂进行均化30-45分钟；
(5)对反应后的熔体取样，进行低倍分析、成分分析；
(6)待检验合格后，将混合熔体冷却至700-750℃，浇铸。
作为本发明进一步的方案：所述催化剂包括碳质粉剂和碳粉，所述碳质粉剂的加入量为混合熔体质量的0.1-0.45％，所述锆粉的加入量为混合熔体质量的0.15-0.25％。
作为本发明进一步的方案：所述碳质粉剂为活性炭、炭黑、天然石墨、胶体石墨、鳞片石墨中的一种或者两种以上的混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用电炉进行合金的熔炼，每锅耗时3小时，一次可以生产500kg的铝硅中间合金AlSi50；本发明采取电费低谷作业方式，全天的电费价格分为几个区间(8:00-12:00电费为1.38元/度，12:00-17:00电费为0.84元/度，17:00-21:00电费为1.38元/度，21:00-24:00电费为0.84元/度，0:00-8:00电费为0.33元/度，全天平均电费为0.85元)，对比电成本和烧煤成本可知，电炉生产与烧煤成本相当，然而利用电炉进行熔炼，具有以下优点：降低了明火风险、有害气体中毒风险，避免了传统烧煤导致的车间气体、有害颗粒物污染，对环境无污染，环保；本发明采用磁力搅拌设备代替人工搅拌，磁力搅拌设备的转速为60r/min，不但缩短了生产周期，尤其搅拌得非常均匀，保证了铝硅中间合金AlSi50的成分一致性，提高了铝硅中间合金 AlSi50的品质；本发明浇铸得到的铝硅中间合金AlSi50中硅含量能达到48-52％，是国标老工艺生产硅含量的2倍，并且性能完好，韧性好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种铝硅中间合金AlSi50，其质量百分比成分为：铝元素含量为52％、硅元素含量为48％。铝元素由铝含量＞99.70％的铝锭提供，硅元素由硅含量＞99.98％的硅提供。铝锭：硅的质量比为100：92.31。
所述的铝硅中间合金AlSi50的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取铝含量＞99.70％的铝锭、硅含量＞99.98％的硅，备用；
(2)将备好的铝锭放入电炉内，以20℃/min的速度，将铝锭加热到665℃以上，使铝锭熔化；
(3)待铝锭完全熔化后，继续以10℃/min的速度，将电炉加热到1410-1440℃进行保温，再将备好的硅加入到熔化的铝熔体中；采用电磁搅拌器对熔体进行搅拌3-8分钟，使铝锭和硅合金化，得到混合熔体；
(4)将混合熔体静置保温，按照混合熔体：催化剂的质量比为100：0.6的比例添加催化剂，催化剂包括碳质粉剂和碳粉，碳质粉剂的加入量为混合熔体质量的0.45％，锆粉的加入量为混合熔体质量的0.15％，碳质粉剂为天然石墨，反应8-20分钟，扒渣，再加入均化剂进行均化30-45分钟；
(5)对反应后的熔体取样，进行低倍分析、成分分析；
(6)待检验合格后，将混合熔体冷却至700-750℃，浇铸。
实施例2
本发明实施例中，一种铝硅中间合金AlSi50，其质量百分比成分为：铝元素含量为50％、硅元素含量为50％。铝元素由铝含量＞99.70％的铝锭提供，硅元素由硅含量＞99.98％的硅提供。铝锭：硅的质量比为100：100。
所述的铝硅中间合金AlSi50的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取铝含量＞99.70％的铝锭、硅含量＞99.98％的硅，备用；
(2)将备好的铝锭放入电炉内，以20℃/min的速度，将铝锭加热到665℃以上，使铝锭熔化；
(3)待铝锭完全熔化后，继续以10℃/min的速度，将电炉加热到1410-1440℃进行保温，再将备好的硅加入到熔化的铝熔体中；采用电磁搅拌器对熔体进行搅拌3-8分钟，使铝锭和硅合金化，得到混合熔体；
(4)将混合熔体静置保温，按照混合熔体：催化剂的质量比为100：0.35的比例添加催化剂，催化剂包括碳质粉剂和碳粉，碳质粉剂的加入量为混合熔体质量的0.1％，锆粉的加入量为混合熔体质量的0.25％，碳质粉剂为鳞片石墨，反应8-20分钟，扒渣，再加入均化剂进行均化30-45分钟；
(5)对反应后的熔体取样，进行低倍分析、成分分析；
(6)待检验合格后，将混合熔体冷却至700-750℃，浇铸。
实施例3
本发明实施例中，一种铝硅中间合金AlSi50，其质量百分比成分为：铝元素含量为48％、硅元素含量为52％。铝元素由铝含量＞99.70％的铝锭提供，硅元素由硅含量＞99.98％的硅提供。铝锭：硅的质量比为100：108.33。
所述的铝硅中间合金AlSi50的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取铝含量＞99.70％的铝锭、硅含量＞99.98％的硅，备用；
(2)将备好的铝锭放入电炉内，以20℃/min的速度，将铝锭加热到665℃以上，使铝锭熔化；
(3)待铝锭完全熔化后，继续以10℃/min的速度，将电炉加热到1410-1440℃进行 保温，再将备好的硅加入到熔化的铝熔体中；采用电磁搅拌器对熔体进行搅拌3-8分钟，使铝锭和硅合金化，得到混合熔体；
(4)将混合熔体静置保温，按照混合熔体：催化剂的质量比为100：0.48的比例添加催化剂，催化剂包括碳质粉剂和碳粉，碳质粉剂的加入量为混合熔体质量的0.3％，锆粉的加入量为混合熔体质量的0.18％，碳质粉剂为胶体石墨，反应8-20分钟，扒渣，再加入均化剂进行均化30-45分钟；
(5)对反应后的熔体取样，进行低倍分析、成分分析；
(6)待检验合格后，将混合熔体冷却至700-750℃，浇铸。
本发明利用电炉进行合金的熔炼，每锅耗时3小时，一次可以生产500kg的铝硅中间合金AlSi50；本发明采取电费低谷作业方式，全天的电费价格分为几个区间(8:00-12:00电费为1.38元/度，12:00-17:00电费为0.84元/度，17:00-21:00电费为1.38元/度，21:00-24:00电费为0.84元/度，0:00-8:00电费为0.33元/度，全天平均电费为0.85元)，对比电成本和烧煤成本可知，电炉生产与烧煤成本相当，然而利用电炉进行熔炼，具有以下优点：降低了明火风险、有害气体中毒风险，避免了传统烧煤导致的车间气体、有害颗粒物污染，对环境无污染，环保。
本发明采用磁力搅拌设备代替人工搅拌，磁力搅拌设备的转速为60r/min，不但缩短了生产周期，尤其搅拌得非常均匀，保证了铝硅中间合金AlSi50的成分一致性，提高了铝硅中间合金AlSi50的品质。
本发明浇铸得到的铝硅中间合金AlSi50中硅含量能达到48-52％，是国标老工艺生产硅含量的2倍，并且性能完好，韧性好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种铝硅中间合金AlSi50，其特征在于，其质量百分比成分为：铝元素含量为48-52％、硅元素含量为48-52％。
2.根据权利要求1所述的铝硅中间合金AlSi50，其特征在于，所述铝元素由铝含量＞99.70％的铝锭提供，所述硅元素由硅含量＞99.98％的硅提供。
3.根据权利要求2所述的铝硅中间合金AlSi50，其特征在于，所述铝锭：硅的质量比为100：92.31-108.33。
4.一种如权利要求1-3任一所述的铝硅中间合金AlSi50的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例称取铝含量＞99.70％的铝锭、硅含量＞99.98％的硅，备用；
(2)将备好的铝锭放入电炉内，以20℃/min的速度，将铝锭加热到665℃以上，使铝锭熔化；
(3)待铝锭完全熔化后，继续以10℃/min的速度，将电炉加热到1410-1440℃进行保温，再将备好的硅加入到熔化的铝熔体中；采用电磁搅拌器对熔体进行搅拌3-8分钟，使铝锭和硅合金化，得到混合熔体；
(4)将混合熔体静置保温，按照混合熔体：催化剂的质量比为100：0.35-0.6的比例添加催化剂，反应8-20分钟，扒渣，再加入均化剂进行均化30-45分钟；
(5)对反应后的熔体取样，进行低倍分析、成分分析；
(6)待检验合格后，将混合熔体冷却至700-750℃，浇铸。
5.根据权利要求4所述的铝硅中间合金AlSi50的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括碳质粉剂和碳粉，所述碳质粉剂的加入量为混合熔体质量的0.1-0.45％，所述锆粉的加入量为混合熔体质量的0.15-0.25％。
6.根据权利要求5所述的铝硅中间合金AlSi50的制备方法，其特征在于，所述碳质粉剂为活性炭、炭黑、天然石墨、胶体石墨、鳞片石墨中的一种或者两种以上的混合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150826 |