铝合金用钛添加剂的制作方法

本发明涉及铝合金熔炼技术领域，尤其涉及一种铝合金用钛添加剂。

背景技术：

目前，铝作为原料用于生产铝板、铝带、铝箔、铝管、铝型、铝压铸件、铝铸件等铝材外。还可以通过加入铁、锰、铜、铬、钛、硅等元素实现合金化，最终加工成为各类铝合金产品。钛在铝合金中与铝形成tial3相，成为结晶时的异质形核核心，起细化铝合金晶粒的作用。铝合金晶粒细化可以给铝合金带来一系列的好处，比如：改善铸件表面质量及机械性能；使铸件得到细小的等轴晶；改善凝固时的补缩能力，提高铸件致密度；减少铸件冷隔消除羽毛晶和柱状晶；减少铸造疏松和裂纹；改善内部冶金质量及铸件外观等。

传统的铝合金用钛添加剂主要由一种钛金属粉末和助熔剂组成，从20世纪70年代起，国内外普遍使用这类含有卤化物盐类的传统钛添加剂。在助熔剂的作用下，钛金属粉末在铝熔体中可迅速熔解，从而达到添加钛元素的目的。单一种类的钛金属粉与对于某些铝合金的晶粒细化作用无法达到要求。

此外，助熔剂里含有大量的钠、氟等元素，不仅给环境带来污染，还严重影响人体健康。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：单一种类的钛金属粉与对于某些铝合金的晶粒细化作用无法达到要求。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种铝合金用钛添加剂。该钛添加剂包括以下组分，各组分以质量份计算分别为：

海绵钛粉20-30份、

氢化脱氢钛粉60-65份、

铝粉3-10份、

制热剂0.5-1.0份、

成型剂0.2-0.5份，

各组分混合均匀后，制备成块状，制得的块状钛添加剂在铝合金熔炼时进行添加。

优选地，所述海绵钛粉的粒度为20-100目，所述氢化脱氢钛粉的粒度为40-150目，所述铝粉的粒度为20-100目，所述制热剂的粒度为20-100目，所述成型剂的粒度为180-325目。

优选地，所述海绵钛粉的纯度为99.0％以上，所述氢化脱氢钛粉的纯度为95.0％以上，所述铝粉的纯度为99.7％以上。

优选地，所述铝合金用钛添加剂呈圆饼形的块状。

优选地，采用卧式滚筒混料机将各组分混合均匀，以形成混合料，采用压力机将所述混合料压制成圆饼形的块状。

优选地，所述制热剂包括镁粉、硝酸钾、二氧化硅、氧化铁和可膨胀石墨。

优选地，在所述制热剂中，按照质量份计算，镁粉为60-90份、硝酸钾为8-13份、二氧化硅为3-6份、氧化铁为2-6份、可膨胀石墨为0.5-1.5份，所述制热剂为颗粒状。

优选地，所述成型剂包括四氯化碳、硬脂酸钡、石蜡、苯甲酸、微晶蜡、蜂蜡和棕榈蜡。

优选地，在所述成型剂中，按照质量份计算，四氯化碳为30-50份、硬脂酸钡为30-40份、石蜡为7-12份、苯甲酸为3-6份、微晶蜡为4-7份、蜂蜡为2-4份、棕榈蜡为1-3份。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种铝合金用钛添加剂的制备方法。该制备方法包括：

原料破碎：将海绵钛粉、氢化脱氢钛粉、铝粉在真空条件或者惰性气体保护条件下粉碎成设定的粒度,各组分以质量份计算分别为：

海绵钛粉20-30份、

氢化脱氢钛粉60-65份、

铝粉3-10份、

制热剂0.5-1.0份、

成型剂0.2-0.5份；

混料：将粉碎后的海绵钛粉、氢化脱氢钛粉、铝粉、制热剂和成型剂加入卧式滚筒混料机中进行搅拌；

压制成型：将搅拌后的物料加入压力机中，以压制成块状。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：钛添加剂包括两种不同种类的钛粉，即海绵钛粉和氢化脱氢钛粉。不同种类的钛粉能够与铝合金中的铝形成不同粒径的异质形核核心，使得铝合金的晶粒更加细化。多种钛粉的混合使得钛添加剂能适用于不同种类铝合金的熔炼。

此外，该钛添加剂中不含有钠、氟等元素，安全环保。

此外，块状结构的钛添加剂便于运输，并且在铝合金熔炼中进行添加时，不会产生粉尘，安全性良好。

此外，制热剂的加入能够起到良好的保温效果，有效地节约铝合金熔炼时的能量消耗。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施例的铝合金用钛添加剂的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

根据本公开的一个实施例，提供了一种铝合金用钛添加剂。该钛添加剂包括以下组分，各组分以质量份计算分别为：

海绵钛粉20-30份、

氢化脱氢钛粉60-65份、

铝粉3-10份、

制热剂0.5-1.0份、

成型剂0.2-0.5份，

各组分混合均匀后，制备成块状，制得的块状钛添加剂在铝合金熔炼时进行添加。

海绵钛粉是指采用金属热还原法生产出的海绵状金属钛粉。海绵钛粉采用机械破碎而成。优选地，海绵钛粉的纯度为99.0％以上。氢化脱氢钛粉是指是利用钛对氢气的可逆吸收特征制取的钛粉。根据钛-氢体系的物理化学性质可知，钛及钛的化合物在一定的温度及氢气压力下进行吸氢，吸氢到一定程度后钛发生氢脆现象，容易被球磨等机械力粉碎，被粉碎的且含有大量氢气的粉末称为氢化钛粉。将氢化钛粉在高温、真空条件下脱氢便得到氢化脱氢钛粉。氢化脱氢钛粉的比单纯海绵太粉熔化速度快,能显著提高钛添加剂的熔化速度。氢化脱氢钛粉采用球磨进行粉碎以达到设定的粒径。优选地，氢化脱氢钛粉的纯度为95.0％以上。

铝粉为市售的普通铝粉。该铝粉采用熔融喷雾的方式形成，具有颗粒细腻，均匀的特点，能够与迅速地溶解在铝液中。优选地，铝粉的纯度为99.7％以上。上述纯度范围的海绵钛粉、氢化脱氢钛粉和铝粉的杂质少，在晶粒细化过程中不易形成异类的晶核，保证了晶粒细化的一致性，稳定性。

制热剂能够在钛添加剂熔化过程中提高局部温度，是钛添加剂更容易熔化及扩散。

在一个例子中，所述制热剂包括镁粉、硝酸钾、二氧化硅、氧化铁和可膨胀石墨。该制热剂的保温效果良好,形成的发热层、聚渣层、保温层稳定。

优选地，在所述制热剂中，按照质量份计算，镁粉为60-90份、硝酸钾为8-13份、二氧化硅为3-6份、氧化铁为2-6份、可膨胀石墨为0.5-1.5份，所述制热剂为颗粒状。在上述比例范围内制热剂的保温效果、成型形态，稳定性良好。

进一步地，在所述制热剂中，按照质量份计算，镁粉为79份、硝酸钾为10份、二氧化硅为5份、氧化铁为5份、可膨胀石墨为1份，所述制热剂为颗粒状。

在其他示例中，制热剂为其他发热材料和保温材料，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

成型剂在钛添加剂进行成型时能起到粘结的作用，以使各个组分能够结合在一起。成型剂还能在铝块脱模时起到润滑的作用。此外，成型剂在钛添加剂在模具中由粉末态制备成块状结构后，能够起到润滑的作用，降低块状结构与模具之间的结合力，使得块状结构的脱模变得容易。

在一个例子中，所述成型剂包括四氯化碳、硬脂酸钡、石蜡、苯甲酸、微晶蜡、蜂蜡和棕榈蜡。上述成型剂具有粘结力强的特点，并且在熔炼时，对于铝液的污染小。

优选地，在所述成型剂中，按照质量份计算，四氯化碳为30-50份、硬脂酸钡为30-40份、石蜡为7-12份、苯甲酸为3-6份、微晶蜡为4-7份、蜂蜡为2-4份、棕榈蜡为1-3份。在该范围内，成型剂的粘结性能良好。

进一步地，在所述成型剂中，按照质量份计算，四氯化碳为40份、硬脂酸钡为35份、石蜡为10份、苯甲酸为5份、微晶蜡为5份、蜂蜡为3份、棕榈蜡为2份。该比例范围内的钛添加剂具有粘度适中，持久的特点。

在其他示例中，成型剂采用硬脂酸、硬脂酸镁等，同样能起到良好的粘结、脱模润滑的作用。

上述各种组分在混合前被制备成设定的粒度。例如，所述海绵钛粉的粒度为20-100目，所述氢化脱氢钛粉的粒度为40-150目，所述铝粉的粒度为20-100目，所述制热剂的粒度为20-100目，所述成型剂的粒度为180-325目。例如，采用卧式滚筒混料机将各组分混合均匀，以形成混合料。上述粒度范围的各种组分在混合时能够混合的更加均匀，使得钛添加剂的质量均一。

此外，上述粒度范围的钛添加剂在被加入到铝原料中进行熔炼时，能够迅速地溶解，并且分散性良好。

在该例子中，钛添加剂包括两种不同种类的钛粉，即海绵钛粉和氢化脱氢钛粉。不同种类的钛粉能够与铝合金中的铝形成不同粒径的异质形核核心，使得铝合金的晶粒更加细化。多种钛粉的混合使得钛添加剂能适用于不同种类铝合金的熔炼。钛添加剂能调节铝合金的成分，提高铝合金的强度、韧性、耐蚀性。

此外，相比于单一种类的钛粉，该钛添加剂更容易熔化。

此外，该钛添加剂中不含有钠、氟等元素，安全环保。

此外，块状结构的钛添加剂便于运输，并且在铝合金熔炼中进行添加时，不会产生粉尘，安全性良好。

此外，制热剂的加入能够起到良好的保温效果，有效地节约铝合金熔炼时的能量消耗。

在一个例子中，所述铝合金用钛添加剂呈圆饼形的块状。该形状的钛添加剂在铝水中能慢慢熔融，从而形成更加优良的铝合金材料。可以通过设置块状结构的尺寸等来控制钛添加剂在铝液中的溶解速度。

当然，钛添加剂也可以制备成其他的块状结构，例如，方形块状、椭圆形块状等。

在一个例子中，采用压力机将所述混合料压制成圆饼形的块状。该设备形成的圆饼形块状结构具有结构强度高的特点。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种铝合金用钛添加剂的制备方法。该制备方法包括：

s1、原料破碎：将海绵钛粉、氢化脱氢钛粉、铝粉在真空条件或者惰性气体保护条件下粉碎成设定的粒度。例如，采用球磨、破碎机等进行粉碎。各组分以质量份计算分别为：

海绵钛粉20-30份、

氢化脱氢钛粉60-65份、

铝粉3-10份、

制热剂0.5-1.0份、

成型剂0.2-0.5份。

s2、混料：将粉碎后的海绵钛粉、氢化脱氢钛粉、铝粉、制热剂和成型剂加入卧式滚筒混料机中进行搅拌。在该步骤中，各种组分被进一步地混合，从而使分钟物料变得更加均匀、细腻。

s3、压制成型：将搅拌后的物料加入压力机中，以压制成块状。在该步骤中，物料被加入模具中，通过压力机压实，以形成块状结构。

例如，经上述制备方法，形成圆饼形的钛添加剂，其密度为2.8-3.0g/cm³。该范围内的钛添加剂的熔溶性良好。圆饼形的钛添加剂的直径为60-100mm，高度为20-50mm。

进一步地，圆饼形的钛添加剂的直径为70mm，高度为40mm。该尺寸的钛添加剂，在铝液中的溶解速度适中。

该制备方法形成的钛添加剂的结构完整，不易破损，便于长途运输。

以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。