Состав для легирования алюминия бором

ОПИСАНИЕ(912765

ИЗО6РЕТЕН Ия

Сотоз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) 3a s e o 09. 04. 80 (2l ) 2905270/22-02 (SI)M. Кл. с присоединением заявки М (23) Приоритет

С 22 С 1/03

9кударвтккхкыб вонвтвт

CCCP ао аман ваебрвтеннй в открытой ю

Опубликовано 15 ° 03 ° 82. Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 1 5 . 03. 82 (53) УДК 669. 71. . 018 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И. Б. Гилевич и Е. И. Глазунов

1 (71) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ АЛОМИНИЯ БОРОМ

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к п1тоизводству алюминиевых сплавов, содержащих бор.

Алюминиевые сплавы с добавками бора получили широкое распространение благодаря эффекту измельчения зерна, улучшения литейных и физико-механических свойств.

Введение бора в алюминиевые сплавы с помощью лигатуры дает возможность уменьшить попадание окисных плен, снизить угар бора, избежать перегрева алюминиевого сплава при плавке.

Известны различные составы для введения бора в лигатуру на основе алюминия. Наибольшее применение в качестве источника бора находит в этих составах фторбораг калия ll).

Фторборат калия дорогостоящее и дефицитное химическое соединение. Извлечение бора в лигатуру не превышает 30-403, так как фториды бора суб2 лимируют в образующиеся шлаки, при этом создаются неблагоприятные санитарно-гигиенические условия.

Известен также состав для получения лигатуры путем введения бора под зеркало металла в виде предварительно укупоренной порошкообраэной смеси, содержащей бор, алюминий и графит при соотношении 1:1:2 (21.

Однако использование этого состава для широкого внедрения. в производстве не представляется возможным изза дефицитности бора и его высокой стоимости.

Известен состав для легирования алюминия бором, содержащий борную кислоту и криолит. Алюминий легируют бором путем алюминотермического восстановления бора из его окисла 3).

Борная кислота является более де.шевым материалом и содержит 18г, бора.

Недостаток известного состава заглючается в том, что усвоение бора не

5 10

Введение хлористого натрия пони.жает плотность состава, компенсирует содержание натрия в лигатуре взамен .криолита; хлор, .взаимодействуя .с алюминием, образует пузырьки хлористого алюминия, которые поглощают в распла.ве водород и удаляют окислы и другие неметаллические включения.

С введением фтористого калия понижается плотность состава, компенсируется содержание фтора в лигатуре вза- И мен криолита.

Добавка хлористого марганца в предложенный состав улучшает очистку

3 912765 превышает 40"50Ô при перегреве алюминия до 1300- 1500 С, а также имеет место насыщение лигатуры окислами, а следовательно, понижение качества ,обрабатываемых сплавов. S

Кроме того, высокое содержание криолита увеличивает плотность соста"

sa смеси, приближая к плотности жидкого алюминия, что затрудняет удаление образующихся твердых неметалли- }р ческих включений из расплава, а криолит, взаимодействуя с алюминием, при,водит к значительным безвозвратным потерям металла. Цель изобретения - улучшение ка- 1з чества обрабатываемых алюминиевых сплавов и повышение усвоения бора.

Поставленная цель достигается тем,что состав для легирования алюминия бором, содержащий борную кислоту 2ф и криолит; дополнительно содержит натрий, фтористый калий и хлористый марганец при следующем соотношении компонентов, вес,3:

Хлористый «2$ натрий

Фтористый ка" лий 5-;10

Хлористый марганец 1О- 1.5, 3О

Криолит 15-20

Ьорная кислота Остальное

Увеличение содежания борной кислоты (до 603) в составе солей уменьшает об«ьем вводимых солей, снижает продолжительность плавки лигатуры.

Понижение содержания криолита, во"первых, понижает плотность состава солей и улучщает удаление неме-. щ таллических включений из расплава, во-вторых, снижает безвозвратные потери алюминия.

При обработке алюминиевого расплава исключено насыщение его водородом, так как состав вводится в алюминий в расплавленном состоянии, Для выплавки лигатуры алюминий-бор готовят три состава, отличающихся . друг от друга содержанием компонентов, вес.3:

2 3

20

Борная кислота 55 50

Криолит 17 5 15

Хлористый натрий . 5 7,5 10

Фтористый калий 5 7,5 10

Хлористый марганец 10 12 5 15

Каждый состав в виде расплава вводится в жидкий алюминий при 900, 1000 и 110Q C с целью сравнения влияния температуры на процент усвоения

4 расплава от окиси алюминия и других. неметаллических включений..

Включение в состав солей хлористого натрия, фтористого калия и хлористого марганца в количестве 20353 за счет уменьшения содержания криолитя понижает температуру.плавления состава солей на 250-300ЗС, что значительно повышает процент усвоения бора из его окислов при одновременном снижении перегрева алюминия до 1000-1100 С.

Увеличение процента усвоения бора из его окислов позволяет сократить обьем вводимой борной кислоты и снизить продолжительность плавки, что понижает насыщение лигатуры алюминийбор неметаллическими включениями.

Рафинирование хлористым марганцем и хлористым натрием снижает содержание окисных плен и других неметаллических включений в лигатуре.

Снижение в лигатуре алюминий-бор неметаллических включений, в том числе и окиси алюминия, положительно отражается иа качестве обрабатываемых алюминиевых сплавов, а именно, на по вышении пластических и прочностных свойств сплавов.

Благодаря низкой температуре плавления состав обладает значительной легирующей и рафинирующей способностью, поэтому при нагреве алюминия до 100011000С происходит активное усвоение бора из окислов при одновременном рафинировании расплава от неметаллических включений.

5 91276 бора в лигатуре, а также изменения механическйх свойств сплава АЛ9И, обработанного полученной лигатурой алюминий-бор. Жидкий алюминий после слива в него испытываемого состава выдерживают под солями в течение 5-6 мин, затем замешивают соли в сплав в течение 6-8 мин, выдерживают около

10 мин, после чего с зеркала металла удаляют шлак и производят рафинирова- з

we лигатуры продувкой аргона в тече-. ние 3-5 мин. Лигатуру после рафинирования и снятия шлака с зеркала металла разливают при 720-750 С.

Для сравнения проводят выплавку лигатуры с известным составом (503 борной кислоты и 503 криолита) при, тех же температурах жидкого алюминия и обрабатывают сплав марки АЛ9И полученной лигатурой алюминий-бор. 20

Сплав марки АЛ9И заливают в метал лическую форму литьем под низким дав-. лением. Из тела отливки толщиной 1522 мм .вырезают образцы для испытания механических свойств. Отливки предва->S рительно подвергают термической обработке по режиму Т5.

Из данных сравнительных испытаний следует, что максимальный процент ус" воения бора в жидком алюминии (92-.

934) наблюдается для состава 2 при

1000-1100оС, более высокий уровень механических свойств сплава АЛ9И,обработанного полученной лигатурой, наблюдается также для состава 2 при тем-3s

:, пературе перегрева сплава 1000-1100

Перегрев алюминия до 1000-1100 С является оптимальным, позволяющим достигнуть максимального процента усвоения бора из его окислов при высоком уровне механических свойств сплава АЛ9И, обработанного получен: ной лигатурой.

В лигатуре, выплавленной с использованием предложенного состава, содержание бора выше в 1,8 раза, предел прочности на растяжение на 5"103; а относительное удлинение на 25-;303 выше свойств, полученных при обработке сплава АЛ9И лигатурой, вып- 50 лавленной с использованием известного состава солей.

° Оптимальная добавка .хлористого натрия, фтористого калия и хлористого марганца находится соответственно 55 в пределах 5-10, 5-10 и 10-15 вес.4, 5 6 что позволяет получить лигатуру с наибольшим процентом содержания бора . (92-93 ) и достичь высокого уровнй. механически.; свойств сплава АЛ9И (d B = 35-37 кгс/мм, Ф 3,7-4,6 ), обработанного данной лигатурой.

Применение состава с содержанием вышеперечисленных компонентов ниже нижнего предела позволяет достигнуть лишь 60-703 усвоения бора при незначительном понижении механических свойств сплава АЛ9И.

Использование состава с содержанием хлористого натрия, фтористого калия и хлористого марганца выше верхнего предела не дает дополнительного повышения механических свойств сплава АЛ9И, а только ведет к повышенному расходу солей, что сказыЬается на ухудшении санитарно-гигиенических условий труда плавильщиков.

Предложенный состав позволяет получить лигатуру с высоким содержанием бора (около 13) при хорошем его усвоении, надежно очистить расплав от вредных примесей„в частности от окиси алюминия, что в конечном итоге сказывается на улучшении качества обрабатываемых алюминиевых сплавов.

Формула изобретения

Состав для легирования алюминия бором, содержащий барную кислоту и криолит, отличающийся тем, что,с целью улучшения качества обрабатываемых сплавов и повышения усвоения бора, он дополнительно со-, держит хлористый натрий, фтористый калий и хлористый марганец при следующем соотношении компонентов,вес.ь: Хлористый натрий 5-10

Фтористый калий 5-10

Хлористый марганец 10-15

Крио.пит 15 20

Борная кислота Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Технология легких сплавов.

Труды ВИЛСа, 1974, И 1, с. 12-14.

2. Авторское свидетельство СССР

N 463733, кл. С 22 C 1/06, 1975 °

3. IOp,êèí В;С. Производство и литье сплавов цветных металлов. M., "Иеталлу ргия", часть 1, 1976, с. 149.

ВНИИПИ Заказ 1320/35 Тираж 657 llo писное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4