Комплексный модификатор для алюминиево-кремниевых заэвтектических сплавов

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к получению модифицированных заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов. Модификатор содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: фосфат алюминия 19-20, хлористый калий 65-68,5, гексахлорэтан 11-13, сера 1-2. Техническим результатом изобретения является разработка состава модификатора, позволяющего более стабильно измельчить кристаллы первичного кремния, повысить быстродействие модификатора и увеличить время, при котором сохраняется модифицирующий эффект.1 табл.

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к получению модифицированных алюминиево-кремнистых сплавов, содержащих кремния более 13%.

В современном литейном производстве заэвтектические силумины перед заливкой очищаются от окисных плен и растворенных газов и модифицируются с целью измельчения структуры.

Известен комплексный модификатор для обработки заэвтектических силуминов в виде таблеток и содержащий гексахлорэтан 10-25%, стронций - остальное (авторское свидетельство СССР №376472, МПК С 22 С 21/04, B 22 D 21/04).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному составу модификатора является модификатор, который содержит следующие компоненты, мас.%: гексахлорэтан 30-36%, фосфористая медь 55-65%, фтористый натрий 3-75% и криолит 1-2,5% (авторское свидетельство СССР №532644, МПК С 22 С 21 /04).

Недостатком данных модификаторов является то, что при модифицировании алюминиево-кремнистых сплавов происходит нестабильное измельчение кристаллов первичного кремния; эффект модифицирования сохраняется недостаточно продолжительное время; необходимо производить выдержку после обработки с целью полного растворения лигатуры и кроме того, входящие в состав модификатора соли натрия значительно снижают эффект модифицирования.

Цель изобретения - улучшение качества металла за счет получения более стабильного измельчения кристаллов первичного кремния, повышения быстродействия модификатора, увеличения времени, при котором сохраняется модифицирующий эффект.

Поставленная цель достигается за счет того, что взамен лигатуры в качестве фосфорсодержащего элемента в сплав вводятся фосфат алюминия с добавлением хлористого калия, гексахлорэтана и чистой серы в следующем соотношении компонентов, %

Фосфат алюминия	19-20
Хлористый калий	65-68,5
Гексахлорэтан	11-13
Сера	1-2

Пределы содержания компонентов во флюсе выбраны исходя из следующих соображений:

Фосфат алюминия. При содержании фосфата алюминия меньше 19% эффект измельчения зерна первичного кремния не дает нужного результата, что связано с недостатком введения фосфора. В случае же когда содержание фосфата алюминия более 20%, эффект модифицирования не усиливается в значительной степени в связи с тем, что усвояемость фосфора в алюминии ограничена (не более 0,08%).

Хлористый калий. При содержании хлористого калия менее 65% не достигается максимального быстродействия модификатора, увеличение массовой доли более 70%, не целесообразно по причине значительного увеличения массы модификатора.

Гексахлорэтан. Присутствие гексахлорэтана обусловлено его высокой рафинирующей способностью.

Сера. Содержание серы в заданных пределах необходимо для осушения шлака.

Составные компоненты модификатора в виде порошков просушивались и спрессовывались в таблетки. Модификатор в количестве 1,5% от веса обрабатываемого металла вводился колокольчиком при температуре 850-870°С.

Фосфат алюминия и хлористый калий образуют легкоплавкую смесь, и в процессе химической реакции высвобождается фосфор. Гексахлорэтан является основным рафинирующим элементом, а сера осушает шлак (авторское свидетельство СССР №530913, МПК С 22 В 9/00). Благодаря введению в состав модификатора хлористого калия стало возможным снижение содержания гексахлорэтана, а следовательно, и уменьшение вредных выбросов в атмосферу в процессе модифицирования.

Новый модификатор дает стабильный эффект сразу после окончания реакции и сохраняет его продолжительное время (см. табл.). По окончании образуется сухой шлак, который легко снимается с минимальными потерями металла.

Для определения оптимального состава модификатора проведены испытания результаты, которых приведены в таблице. Опробование проводилось на сплаве АК21М3Н.

Таблица. Примеры составов модификаторов
Состав модификатора, %	Усредненная величина кристаллов первичного кремния, мкм (200-300 замеров)	Разброс размеров кристаллов первичного кремния, мкм (200-300 замеров)	Время действия модификатора, ч	Время выдержки после ввода модификатора. ч
Al(РО3)3	KCl	C2Cl6	S
19,0	69	11	1	50	30-70	1,5	0,03
19,5	68,5	11	1	55	30-80	1,5	0,03

19,5	67,5	11	1,5	40	30-50	1,5	0,03
19,5	67	12	1,5	35	30-40	1,5	0,03
19,5	66	12,5	2	35	30-40	1,5	0,03
20,0	65	13	2	40	30-50	1,5	0,03
Прототип
CuP	С2Cl6	NaF	Na3AlF4
60	36	3	1	55	30-80	1	0.3

Из таблицы видно, что модификатор, применение которого дает максимальное измельчение кристаллов первичного кремния, имеет следующий состав:

Фосфат алюминия 19,5%

Хлористый калий 67%

Гексахлорэтан 12%

Сера 1,5%

Предлагаемый модификатор может найти применение при производстве алюминиево-кремниевых заэвтектических сплавов.

Комплексный модификатор для алюминиево-кремниевых заэвтектических сплавов, содержащий гексахлорэтан, хлористый калий и фосфорсодержащий элемент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серу, а в качестве фосфорсодержащего элемента - фосфат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфат алюминия	19-20
Хлористый калий	65-68,5
Гексахлорэтан	11-13
Сера	1-2