Модификатор для заэвтектических силуминов Советский патент 1980 года по МПК C22C1/06 C22B21/06 

I Изобретение относится к цветной металлургии и литейному производству машиностроительной промышленности и может быть использовано для модифицирования и рафинирования заэвтектичёс ких силуминов. Для получения качественного литья из алюминиево-кремниевых сплавов необходимо очищение расплава от газообразных и твердых неметаллических вклю чений (рафинирование) и изменение струк турных составляющих сплава J(HX (})Ормы и размеров) для повышения механических и других свойств (модифицирование) Известен комплексный модификатор для алюмо-«ремниевых заэвтектических сплавов, включающий фосфористую медь, фтористый натрий, криолит и гексатслорэтан i Недостатком известного модификатора является то, что в результате взаимодей ствия фосфористой меди и алюминиевого сплава образуется фосфид алюминия с температурой плавления 180СгС, который не растворим ни в твердом, ни в жидком сплаве. Медь в алюмокремниевых заэвтектических сплавах считается нежелательной примесью, так как ведёт к увеличению газонасыщенности силумина, отрицательно .сказывающейся на механической прочности сплава. При модифицировании алюмокремниевых сплавов медьсодержащими модификаторами со временем происходит насыщение пор тигля медью и возникает возможность увеличения содержания меди в сплаве за счет ее перехода из пор тигля в расплав. При Данном составе модификатора для получения достаточно мелкозернистой структуры сплав необходимо выдерживать при 850 С в течение температуре порядка 15-20 мин. , Более эффективным модификатором является реакционная смесь, содержащая (|юсфор и реакционные соли. Известен запатентованный ФРГ препа рат Альфозит, состоящий из 20% крас3ного фосфора, 70% хлористого калия и 1О% фтортиганата калия ,2j. К недостаткам модификатора относитс необходимость длительной выдержки при 76О-77О С и дополнительного рафиниро вания расплава газообразным хлором со значительным расходом высокотоксичног хлора, что усложняет процесс литья (необходимость тщательной герметизации и местного отсоса). Наиболее близкий предлагаемому мо дификатор для заэвтектических силуминов содержит фосфор, серу и гексахлорэтан при следующем соотношении компонентов, вес.%: Фосфор15-20 Сера15-20 Гек ахлорэтанОстальное Для введения в сплавы модификатор заключают в оболочку из порошкообразной меди для образования брикета модификатора 1 Недостатком этого модификатора заэвтектических силуминов является допол нительное присутствие меди в брикете модификатора, ведущей к увеличению газовой пористости расплава и затрудняющей равномерное быстрое распределение модифицирующих агентов в расплаве. Наличие нежелательной оболочки из меди связано с необходимостью снижения выбросов и сильйого бурления в момент введения в расплав высокореакционных элементарных красного фосфора и серы, поэтому появляется необходимость после выделения фосфора и серы из брикета модификатора удалить медную оболочку. Увеличение предела прочности при рас тяжении для заэвтектических силуминов, модифицированных этим модификатором, составляет 4 кг/мм , т. е. 19% (предел прочности при растяжении для немодифицйрованного Силумина «-17 кг/мм , для модифицированного - 21 кг/мм ). Цель изобретения - получение состава модификатора с улучшенными рафинирующими и модифицирующими свойствами обеспечивающего повышение механических свойств заэвтектических силуминов, снижение газовой пористости, а также упрощение приготовления модификатора, Для достижения указанной цели в модификатор, который содержит фосфор, серу, гексахлЛэрэтан, допо тнительно вводят фторцирконат калия и калий хлористый, а фосфор и серу при этом вводят в состав модификатора в виде химического соединения - пятисернистого фосфора, при этом содержание всех указанных ком 23 понентов должно быть в следующих соотношениях, ве.с.%: Пятисернистый фосфор25-35 Фторцирконат калия6-8 Гексахлорэтан18-40 Хлористый калийОстальное При приготовлении модификатора используют Пятисернистый фосфор Ри Sto . ГОСТ 72ОО-54, фторцирконат калия ОСТ 48 - 23 - 72, калий хлористый гост 4234 - 69 и гексахлорэтанСгСС ГОСТ 9991-74. Дпя выбора оптимального состава модификатора для заэвтектических силуминов подготовлены, смеси компонентов предлагаемого состава с различным весовым соотношением ингредиентов. В настоящее время предлагаемый модификатор испытан для модифицирования заэвтектического сплава АК21М2, 5Н2,5(ГОСТ 1583-73), идущего на изготовление поршней ЯМЗ-236. Его мож;но также рекомендовать для модифицирования сплава А К 18. Готовый модификатор выпускается в виде таблеток цилиндрической формы с диаметром 60 - 80 мм, плотностью 2-3 г/см весом 200 ±. 10 г. Результаты лабораторных и промышленных исследований модификатора приводятся в таблице. Приведенные в таблице данные подтверждаются результатами лабораторных и промышленных исследований. Применение модификатора предлагаемого состава улучшает механические, и технологические свойства силумина вследствие уменьшения размеров крис- . таллов кремния с 75 до 12 мкм, изменения эвтектики и уменьшения газовой пористости, а также увеличивает предел прочности на растяжени.е.на 6,2 кг/мм по сравнению с немодифицированным сплавом и на 4,7 кг/мм по сравнению с модифицированным по существующей технологии (см. примеры 1-12 сплавов). Использование предлагаемого модификатора для сплава АК21М2, 5Н2,5 позволяет уменьшить литейный брак, который выявляется при механической обработке поршней, на 7% за счет снижения газовой пористости и изменения структуры сплава. Кроме того, упроц ается само приготовление модификатора, так как предлагаемый состав обеспечивает равномерное, спокойное (без выбросов) распределение его в расплаве, вследствие чего отпадает необходимость заклю

5781223

чать модификатор в оболочку. Модифи- безопасность работы модифицировакатер данно1 о состава обеспечивает так-ния.

Таблица

Сплав без модифицирования

р с

0,125 20-6030

15 Ч 10

0,125 10-30 2О

0,125 12-32 22

ОД25 4-159

0,125 4г2012

12,6

Ликвация

6О-100 75 кремния

Небольшая 14,5 ликвация

14,9

Равномерно

+5,6

18,8

Равно- 18,2 мерно

,, -

. -1 Ч-1Ч f-..

8

Продолжение таблицы

Формула изобретения

Модификатор для ааэвтектических силуминов, содержащий фосфор, серу, гексахлорэтан, отличаюшийс тем, что, с целью повышения эффектив ности модифицирования и рафинирования сплавов и упрощения приготовления модификатора, он дополнительно содержит фторцирконат калия и хлористый калий, а фосфор и серу - в виде пятисернисто го фосфора при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Пятисернистый фосфор 25-35 Фторцирконат калия6-8

Гексахлорэтан18-4 О

Хлористый калийОстальное

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

NS 532644, кл. С 22 С 21/04, 1976,

1977, :с. 218.

№ 419568, кл. С 22 С 21/О4, 1974.