用于A356铝合金净化处理的溶剂及方法与流程

本发明涉及铝合金净化领域，尤其涉及的是一种用于a356铝合金净化处理的溶剂及方法。

背景技术：

a365铝合金即低压铸造汽车轮毂用铝硅合金。铝合金轮毂制造方法主要分为铸造和锻造两大类。就铸造方法而言，主要有重力铸造、低压铸造、液态挤压、反压铸造、离心铸造、真空压铸、半凝固铸造等几种方法：锻造法主要分为常规锻造法和半固态机锻法两类。熔炼是铝合金的一个关键步骤，尤其是合金成分的控制，尤其是铝合金的力学和物理性能与合金成分有关，同时，合金成分也影响铸造和加工工艺。在汽车轮毂生产的熔炼阶段，常常由于熔体净化不当，出现气孔和非金属夹杂等缺陷。氢和非金属夹杂可能会导致熔体流动性下降，促进疏松形成，降低合金铸造性能，并且在金属中形成裂纹源和硬质点，导致加工性和表面光洁度变差，恶化汽车轮毂铸件的力学性能，尤其是韧性和疲劳抗力，a356铝合金的主要化学成分如表1所示，

表1a356铝合金的主要化学成分

现有的净化处理方法：

1、为了节约能源、降低成本、保护环境和减少工人的劳动强度，开发了一种新型的稀土熔剂(jdn-i)用于铝熔体的净化处理，使用时只需将该熔剂覆盖在熔池表面，但该熔剂的效果仍不稳定，除杂效率较低。

2、通过过滤法进行净化，过滤法主要采用玻璃纤维网、刚玉微孔陶瓷管、陶瓷泡沫过滤等作为过滤器，通过让铝熔体通入这些过滤器，以分离悬浮在铝熔体中的固态夹杂物，达到净化的目的，然而，每铸次之间必须更换过滤器，因此成本较高，工艺复杂，且过滤器也较易破损，固态夹杂物净化效果较差，使得后续的气体净化除气较困难。

综上，净化效果受限，除杂效率较低，难以发挥各种先进除气设备的作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用于a356铝合金净化处理的溶剂及方法。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种用于a356铝合金净化处理的溶剂，该溶剂包括重量比为：85～90:1～10的氯化物和氟化物，其中，该氯化物以重量百分比计含：nacl40％～45％、kcl40％～45％；该氟化物以重量百分比计含：naf1％～5％、na3alf61％～5％。

优选的，该溶剂还包括与铝液反应产生热量的放热添加剂以及铝液反应产生气体的放气添加剂。

优选的，该放热添加剂和放气添加剂为重量比为:1～2:1～4的硫酸盐和碳酸盐。

优选的，该硫酸盐为na2so4、k2so4中的任意一种或几种。

优选的，该碳酸盐为na2co3、caco3、k2co3中的任意一种或几种。

根据本发明的一方面，提供一种采用上述用于a356铝合金净化处理的溶剂进行净化处理的方法，包括：

配料步骤:按照溶剂各组分的重量百分比进行溶剂的配比；

熔化步骤：将配置好的溶剂加入净化炉内，并加热熔化；

调温步骤：将净化炉内的温度调整至所需温度；

添加步骤：按照重量百分比加入放热添加剂和放气添加剂；

放料步骤：静置一定时间后，加入待净化的铝液。

优选的，配料步骤中，配制的溶剂各组分的重量百分比为：nacl45％、kcl45％、naf2％、na3alf62％。

优选的，调温步骤中，该所需温度为720℃～740℃。

优选的，该放热添加剂为na2so4，且其重量百分比为1％～3％，放气添加剂为na2co3和k2co3，且其重量百分比均为1％～3％。

优选的，放料步骤中，静置时间为9min～11min。

通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

1、溶剂中的naf可吸附、溶解al2o3，使铝液表面氧化膜易脱落进入熔剂中，使得界面处稳定的金属液膜层易于破裂，促使夹杂迁移至界面的过程加速进行，从而使溶杂率得到提高，净化效果得到增强。

2、na3alf6的加入与铝熔体发生反应，降低熔剂和熔体间、熔剂与氧化夹杂间的表面张力，使粘附力随之减小，从而明显改善排杂净化动力学条件，便于除杂。

3、硫酸盐与铝熔体反应，放出的反应热促进了熔融精炼熔剂的流动性、分散性,增强了冰晶石对氧化铝的溶解能力。

4、碳酸盐在熔体中发生反应产生的气体有利于浮游除气，增强了熔剂的造渣能力，进一步改善了熔剂在铝熔体中的流动性，有利于夹杂向熔剂扩散迁移过程的进行，改善了熔剂排杂净化的动力学条件，提高熔剂的净化效果。

综上，利用此溶剂对a365铝合金进行净化处理，净化效果好，除杂效率高。

附图说明

图1为本发明a356铝合金净化处理的流程示意图；

图2为本发明铝熔体的分层示意图；

图3为本发明实施例1净化处理时，不同静置时间后的a356铝合金金相显微组织对比图；

图4为本发明实施例1净化处理时，采用不同量的溶剂a356铝合金净化处理后的金相显微组织对比图；

图5为本发明实施例1、对比例1、对比例2中a356铝合金净化处理后以及未净化处理后的金相显微组织对比图；

图6为本发明实施例1、对比例1、对比例2中a356铝合金净化处理后以及未净化处理后的硅相形貌图对比图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明。

针对现有a356铝合金净化处理方法存在的净化效果受限，除杂效率较低等缺点，提供以下用于a356铝合金净化处理的溶剂及净化处理的方法。

[根据本发明的用于a356铝合金净化处理的溶剂]

一种用于a356铝合金净化处理的溶剂，该溶剂包括重量比为：85～90:1～10的氯化物和氟化物，其中，该氯化物以重量百分比计含：nacl40％～45％、kcl40％～45％；该氟化物以重量百分比计含：naf1％～5％、na3alf61％～5％。

进一步的，该溶剂还包括与铝液反应产生热量的放热添加剂以及铝液反应产生气体的放气添加剂，通过放热添加剂以及放气添加剂反应产生的反应热和气体，提高熔剂在铝熔体中的流动性，有利于夹杂向熔剂扩散迁移过程的进行，改善了熔剂排杂净化的动力学条件，提高熔剂的净化效果。

进一步的，该放热添加剂和放气添加剂为重量比为:1～2:1～4的硫酸盐和碳酸盐，硫酸盐与铝熔体发生反应，会释放出热量，碳酸盐与铝熔体发生反应，会释放出气体，改善了熔剂排杂净化的动力学条件。

进一步的，该硫酸盐为na2so4、k2so4中的任意一种或几种，但不局限于上述两种硫酸盐，可根据实际需求采用不同的硫酸盐。

进一步的，该碳酸盐为na2co3、caco3、k2co3中的任意一种或几种，但不局限于上述两种硫酸盐，可根据实际需求采用不同的碳酸盐。

[根据本发明的用于a356铝合金净化处理的方法]

一种采用上述用于a356铝合金净化处理的溶剂进行净化处理的方法，包括：

配料步骤:按照溶剂各组分的重量百分比进行溶剂的配比；

熔化步骤：将配置好的溶剂加入净化炉内，并加热熔化；

调温步骤：将净化炉内的温度调整至所需温度；

添加步骤：按照重量百分比加入放热添加剂和放气添加剂；

放料步骤：静置一定时间后，加入待净化的铝液。

进一步的，配料步骤中，配制的溶剂各组分的重量百分比为：nacl45％、kcl45％、naf2％、na3alf62％。

进一步的，调温步骤中，该所需温度为720℃～740℃。净化处理过程中温度过高和过低直接影响净化处理的效果，导致铝液中含氢量过高。

进一步的，该放热添加剂为na2so4，且其重量百分比为1％～3％，放气添加剂为na2co3和k2co3，且其重量百分比均为1％～3％。

进一步的，放料步骤中，静置时间为9min～11min。

实施例1

按照重量百分比为nacl45％、kcl45％、naf2％、na3alf62％，进行溶剂的配比，将配置好的溶剂加入净化炉内，并加热熔化，溶剂加入量的重量百分比为2％，然后将净化炉内的温度调整至720℃，如下表2所示，

表2净化处理温度对a356合金含氢量的影响

可以看出随净化处理温度的升高，铝液中含氢量也随之升高，从700℃到840℃，熔剂净化后铝熔体中含氢量提高幅度为34.4％，温度过高会导致氢杂质含量过高，净化效果较差，温度调整后加入：na2so42％、na2co32％、k2co32％，静置10min后，加入待净化的铝液。

naf可吸附、溶解al2o3，使铝液表面氧化膜易脱落进入熔剂中。这是由于其添加的naf比例合适时，吸附能力较强，能占有氧化剂(水气和氧)在氧化膜的活化中心，并在氧化膜表面形成氟化络合物(alo2f2)而被吸附在膜上，堵塞了氧化剂通向液膜表面的通路，且使(γ－al2o3)转变为(α－al2o3)的速率加快，从而使得界面处稳定的金属液膜层易于破裂，促使夹杂迁移至界面的过程加速进行，从而使溶杂率得到提高。

na3alf6的加入与铝熔体发生反应，如图2所示，在熔体上层会有明显的氟盐区和反应区，且氟盐区呈中凸状，此后的反应因放出大量热量而加速，随着反应进行，生成物开始在三个区内扩散溶解，氟盐区逐渐减少，取而代之的是熔渣区。熔渣区和铝熔体区互不浸润，有明显的界，有利于铝渣的分离。

na2so4在a356熔体中，发生如下反应：

3na2so4(l)+2al(l)＝3na2o(s)+al2o3(s)+3so2(g)↑

反应的反应活化能估计为e＝1859.5kj/mol,反应级数n＝2.42696,释放热量917.8kj/mol。该反应放出的反应热有效地促进了熔融精炼熔剂的流动性、分散性,增强了冰晶石对氧化铝的溶解能力；na2co3、k2co3，起到了发热保温作用，从而降低了熔剂的熔点，在熔体中发生反应产生的气体有利于浮游除气，增强了熔剂的造渣能力，进一步改善了熔剂在铝熔体中的流动性，有利于夹杂向熔剂扩散迁移过程的进行，改善了熔剂排杂净化的动力学条件，提高熔剂的净化效果；如图3(a)、如图3(b)以及如图3(c)所示，分别为净化处理时，静置10分钟、1小时以及3小时后a356合金的金相显微组织图，可以看出随保温静置时间的延长，夹杂物尺寸和数量并没有明显改变，说明净化处理效果好，不存在“反弹”现象。

对比例1-2，对比例1-2体现在与实施例1中溶剂的各组分重量百分比不同，以及净化处理过程中溶剂的加入量不同，其他技术方案与实施例1中相同，如表2所示，实施例1中当溶剂加入量为2％时含杂量最低，净化效果最好，如表3、表4所示，可以看出，对比例1中，未加入na2so4、na2co3、k2co3，对比例2中未加入na2co3、k2co3，实施例1中相对于对比例1以及对比例2，含杂量较少，净化除杂效果较好。

表2实施例1、对比例1和对比例2中不同量的溶剂对a356合金的净化处理效果数据对比表

如图4所示，图4(a)为加入量为1％时的金相显微组织图；图4(b)为加入量为2％时的金相显微组织图；图4(c)为加入量为3％时的金相显微组织图；从整个图4可以看出，当溶剂加入量为2％时，看不到明显的夹杂存在，加入量为1％或3％时，可以观察到夹杂物存在，但较细小且弥散分布，在进行熔剂净化处理时，熔剂加入量并不是越多越好。

表3实施例1、对比例1和对比例2中溶剂各组分重量百分比对比表

表4实施例1、对比例1和对比例2中熔剂处理a356合金的净化效果数据对比表

如图5(a)、图6(a)所示，为未经净化处理的a356合金的金相显微组织图以及硅相形貌图；如图5(b)、图6(b)所示，为对比例1中的a356合金的金相显微组织图以及硅相形貌图；如图5(c)、图6(c)所示，为对比例2中的a356合金的金相显微组织图以及硅相形貌图；如图5(d)、图6(d)所示，为对比例1中的a356合金的金相显微组织图以及硅相形貌图；结合表4可以看出，实施例1中a356合金净化后，相对于未经净化处理、对比例1以及对比例2，微观晶粒的尺寸最小，二次枝晶间距最小，含杂量以及含氢量都是最低的，说明实施例1中a356合金净化效果最好，除杂率最高。

综上，溶剂各组分的重量百分比为：nacl45％、kcl45％、naf2％、na3alf62％时，净化效果最好，除杂率最高。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。