铝合金变质剂的变质效果和特点

铝合金变质剂的变质效果和特点1）钠盐变质剂变质方法Na可使共晶硅的结晶由短圆针状变为细粒状，并降低共晶温度，增加过冷度，细化晶粒。其细化效果，对冷的慢的砂型、石膏型铸件而言比较好，还有分散铸件（铸锭）缩窝的作用，这对要求气密性好的铸件有重要的作用。钠盐变质法的成本低，制备也比较简单，适合批量小、要求不很高的产品，其缺点是：钠是化学活泼性元素，在变质处理中氧化、烧损激烈、冒白色烟雾，对人体和环境都有危害，操作也不太安全，特别是易使坩埚腐蚀损坏，它的充分变质有效时间短，一般不超过1h。钠还使Al-Mg系合金的粘性增加，恶化铸造性能，当钠量多时，还会使合金的晶粒催化，所以Al-Mg系合金和含Mg量高于2%的Al-Si合金，一般都不用钠盐变质剂来进行变质处理，以免出现所谓“钠脆”现象2）铝锶中间合金变质法这是国外使用的较多的一种长效变质方法。加入量为炉料总重量的0.04-0.05%的Sr。其优点是变质效果比钠盐好，氧化烧损也比钠盐小，有效变质持续时间长，对坩埚的腐蚀性也比钠盐小，因而可使坩埚的使用寿命延长。这种变质法操作也比使用钠盐安全卫生，不产生对人体和环境有害的气体，变质效果也比钠盐好，一般有80-90%的良好变质合格率。其缺点是：成本比钠盐高，要预先配制成中间合金（否则就要采用锶盐变质剂），没有钠盐那样的有分散铸件缩窝的作用。3）铝锑中间合金变质法这种方法也是用的较多的一种长效变质方法。加入量为炉料总重量的0.2-0.3%的Sb，可获得长效变质效果，即使到铝合金重熔，此变质效果仍起作用。其变质效果与合金的冷却速度有关，冷却速度快（如在金属型中铸造），变质效果好；冷却速度慢（如在石膏型、砂型中铸造），则变质效果差。但应注意，已经过钠盐或锶盐或铝锶中间合金变质过的铝合金不能再加Sb来变质，因为这样会形成Na3Sb化合物而使合金的晶粒粗大、性能变坏，从而反使钠、锶的变质效果降低。4）SR813磷复合细化剂和SR814磷盐复合细化剂孕育法这是近年开发的一种适合过共晶型铝硅合金的初晶Si的细化剂。因为P在铝合金液中形成AlP的微细结晶核种，细化晶粒的效果很好，有效持续孕育时间也长，但它会与Na、Sr、Sb形成化合物，降低它们对共晶硅结晶的细化效果，所以，已经使用Na、Sr、Sb作过变质处理的铝合金，不要再加P来作变质处理。5）铝钛中间合金变质法其中含有4%左右的钛，钛是细化晶粒效果很好的元素，形成的TiAl3成为初晶α枝晶的异质结晶核种，能有效地细化晶粒和防止铸造裂纹，对易产生铸造裂纹的Al-Cu-Mg合金（如ZL207）很合适。由于钛量太多，又是通过与炉料一起熔化、扩散、融合来细化晶粒的，故其细化效果虽没有钛硼熔剂好，但仍可达到一级晶粒的效果。其次是TiAl3的密度比铝合金液大，如合金保温时间过长，就有可能沉降，凝聚成夹杂物，要严格注意。6）钛硼熔剂细化法由于钛硼熔剂中同时含有Ti和B两种细化晶粒作用很强的元素，它们在铝合金液中形成TiAl3和TiB2，未熔化的TiAl3和不熔化的TiB2（其相对密度4.4，熔点为2900℃）都残留在铝合金液中，成为铝合金的初晶α枝晶组织的有效异质结晶种。这种熔剂细化晶粒的优点是：①因为有Ti、B两个细化晶粒的元素和Ti含量为Al-Ti中间和金的8倍，故细化晶粒的效果非常好，比Al-Ti中间合金的效果大很多；②处理成本比用Al-Ti中间合金低很多；③熔剂成块状，省去了熔化配制中间合金的许多费用，烧损也少；④储存省面积，很简便，且块重标准化，用前无需称重；⑤熔剂块自沉降、自扩散、利用率高、简化了操作，改善了劳动条件和减轻了劳动强度；⑥适用范围广，既适用铸造铝合金，又适用变形铝合金；既适用纯铝，又适用铝合金。其缺点是：TiB2和TiAl3一样，密度也比铝合金大，如保温时间过长，也会自沉降，凝聚成夹杂物。7）铝钛硼丝细化法这是一种最先进的细化晶粒的现代科技方法。其优点是：①细化效果好，细化剂实际利用率高，使用量大大节省；②由于细化剂均匀地进入所有待细化的铝合金液，故细化后的组织均匀，无粗细晶粒交错的混晶区，从而大大提高了合金的强度和延伸率，减少了裂纹等废品；③避免了上述TiAl3和TiB2的沉降，凝集所引起的夹杂和熔炉的结瘤，减少了清炉和洗炉的工作量；④很适合长时间大批量的连续铸造；⑤实现了细化处理自动化无人化，省人省事；⑥使细化处理和合金液凝固时间大为缩短，提高了生产效率；⑦因无TiAl3和TiB2等夹杂物的沉降、凝集，使产品在阳极氧化处理后的表面质量好，特别是箔材、印刷板、激光全息膜、饮料罐和食品罐等薄或超薄铝材的最理想的细化剂。很适用作变形铝合金的晶粒细化处理。8）稀土变质法利用Al-RE中间合金的稀土变质法，是在铝合金液温度为720-760℃时，加入占炉料总重量的0.2-1.0%的Al-RE中间合金。其优点是它对α（Al）及共晶组织均有明显的细化效果，还兼有较好的精炼净化作用，可显著提高合金的机械性能，变质有效时间也长。缺点是当操作不当时，会使稀土氧化，烧损也较大，还可能产生高熔点的偏聚物沉降。9）铝钡中间合金变质法这是利用1-4%Ba-Al中间合金或钡盐来对铝合金液进行变质处理的方法。其优点是变质过程中无吸气倾向，合金经变质处理强度高，不腐蚀坩埚，也不污染环境。缺点是变质效果不如钠，变质效果受冷却速度的影响大，变质后合金的延伸率提高不多。10）纯碲变质法其加入量为炉料总重量的0.05-0.1%，处理温度为740℃左右。其优点是变质后合金的性能与钠变质的相当，合金重熔后其变质效果基本不变。缺点是变质效果也受合金的冷却速度的影响，且变质效果不够稳定。11）用K2ZrF6变质法用含K2ZrF698%的锆盐来对铝合金作变质处理，加入量为炉料总重量的0.5-1%，在730-750℃时加入。它对α（Al）及共晶硅均有细化作用，也有精炼作用，K2ZrF6不吸潮，储存使用都很方便，对铸件壁厚不敏感。缺点是处理时对环境有一定的污染，容易产生夹杂。