[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[21]申请号200910087743.6
[51]Int.CI.
C22C 21/04 (2006.01)C22C 1/06 (2006.01)
[43]公开日2009年11月18日[22]申请日2009.06.24[21]申请号200910087743.6
[71]申请人中国铝业股份有限公司
地址100082北京市海淀区西直门北大街62号[72]发明人张英 任智森 肖阳
[11]公开号CN 101580908A
[74]专利代理机构中国有色金属工业专利中心
代理人李迎春
权利要求书 1 页 说明书 4 页
[54]发明名称
一种磷化物变质剂
[57]摘要
一种磷化物变质剂，涉及一种汽车活塞用耐磨铝硅合金的磷变质剂。其特征在于该变质剂的重量百分比组成为：铝粉5％－30％，氯化物10％－50％，氟化物5％－20％，余量为磷化物。本发明的一种磷化物变质剂，由于原位生成磷原子，活性高，反应速度快，加入时无烟气放出，显著减少环境污染；操作温度低，反应速度快，制备流程短，能耗低，效率高，生产成本低；毒性小，变质效果稳定，试剂常见，易于获得。
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权 利 要 求 书
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1.一种磷化物变质剂，其特征在于该变质剂的重量百分比组成为：铝粉5％-30％，氯化物10％-50％，氟化物5％-20％，余量为磷化物。 2.根据权利要求1所述的一种磷化物变质剂，其特征在于所述的磷化物为碱金属或碱土金属的磷化物。
3根据权利要求1所述的一种磷化物变质剂，其特征在于所述的氯化物为氯化钾或氯化钠。
4.根据权利要求1所述的一种磷化物变质剂，其特征在于所述的氟化物为选自氟化钾、氟化钠、氟硼酸钾、氟硼酸钠、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟铝酸钾或氟铝酸钠中的一种或一种以上的混合物。
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说 明 书一种磷化物变质剂
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技术领域
一种磷化物变质剂，涉及一种汽车活塞用耐磨铝硅合金的磷变质剂。背景技术
过共晶铝硅合金比重小、热膨胀系数低、尺寸稳定性好、导热能力强、耐磨性能优异，是一种重要的铸造合金，广泛应用在航天航空、交通运输、机械加工行业，尤其是汽车行业，是理想的活塞材料，可替代钢铁，显著减轻零件重量，符合国家大力提倡的“节能减排”的需要。早在30年代，日本就将过共晶铝硅合金用于车辆制造，在澳大利亚，该合金用于制作全铝汽车汽缸铸件，美国、德国、法国、前苏联也有类似牌号。
由于原始组织的硅相粗大，材料的性能严重降低，采用磷进行变质是迄今为止最常用和有效的解决方法。磷变质剂的种类主要有：赤磷、磷化物、含磷中间合金等。
赤磷虽有较好的细化作用，但由于磷的燃点和升华温度低，细化处理时燃烧激烈，产生大量有毒的P2O5烟雾，虽与熔剂等其它成分混合压块后压入熔体，但仍会冒出大量烟气，致使吸收率低，环境污染大。同时赤磷燃点低储运也不安全，因此已逐渐被淘汰。
含磷的中间合金主要是磷-铜中间合金，以及铝-磷-铜、镍-磷-铜(-X)等在前者基础上改进的中间合金，主要用于含铜过共晶铝硅合金。破碎成一定块度后尽快使用，以防止其表面氧化。刘相法等(中国专利，铝-磷-铜中间合金及其制备方法，专利号ZL 01107704.2)发明了一种含铜的铝磷中间合金，变质剂加入温度高达1000℃。刘相法等(中国专利，一种低熔点铜-磷基中间合金及其制备方法，ZL 200310105444.3)在铜-磷中间合金的基础上，1100-1400℃时在纯铜中，加入硅、磷、镍、锑、铋、锰或银等，制备熔点较低(0-700℃)的中间合金。中间合金的缺点是熔点高，流程长，能耗高。
另外，还可以采用磷的化合物来变质初晶硅，如PNC1、P2O3+A1PO4等。吴树森等(中国专利，铸造高硅铝硅合金的双重变质剂，专利号ZL 00131196.4)发明了一种含磷和锶的变质剂，采用磷盐(如PCl5或PNCl2)加磷。这些磷盐变质剂毒性大、变质效果不稳定，实际生产中很少使用。
由于以上变质剂的使用并不理想，制约了国内过共晶铝硅合金的工业化生
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产。因此，急需开发新的高效绿色磷变质剂。发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效提高磷的活性，减少磷的氧化，加快磷与铝的反应，降低加入温度，提高磷吸收率，减小污染的磷化物变质剂。
本发明的目的通过以下技术方案实现的。
一种磷化物变质剂，其特征在于该变质剂的重量百分比组成为：铝粉5％-30％，氯化物10％-50％，氟化物5％-20％，余量为磷化物。 本发明的一种磷化物变质剂，其特征在于所述的磷化物为碱金属或碱土金属的磷化物。
本发明的一种磷化物变质剂，其特征在于所述的氯化物为氯化钾或氯化钠。 本发明的一种磷化物变质剂，其特征在于所述的氟化物为选自氟化钾、氟化钠、氟硼酸钾、氟硼酸钠、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟铝酸钾或氟铝酸钠中的一种或一种以上的混合物。
本发明的一种磷化物变质剂，适用于亚共晶铝硅合金，共晶铝硅合金及过共晶铝硅合金的变质，及含铜及不含铜的铝硅合金的变质，可用于制备铝-磷-X中间合金。
本发明的一种磷化物变质剂，由于原位生成磷原子，活性高，反应速度快，加入时无烟气放出，显著减少环境污染；操作温度低，反应速度快，制备流程短，能耗低，效率高，生产成本低；毒性小，变质效果稳定，试剂常见，易于获得。
具体实施方式
一种磷化物变质剂，该变质剂的重量百分比组成为：铝粉5％-30％，氯化物10％-50％，氟化物5％-20％，余量为磷化物。其中磷化物为碱金属或碱土金属的磷化物；氯化物为氯化钾或氯化钠；氟化物为选自氟化钾、氟化钠、氟硼酸钾、氟硼酸钠、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟铝酸钾或氟铝酸钠中的一种或一种以上的混合物。
使用时把粉末状的磷化物与其它化合物混合均匀、在4-6MPa压力下压块后，尽快使用，最好用时现配。变质及随后的熔炼过程中，可用惰性气体覆盖在熔体表面，减少磷的失效。 实施例1
在坩埚中放入5.00Kg铝硅合金锭，加热。取磷化钙粉末46克，铝粉10
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克，氯化钾50克，氟钛酸钾20克，混匀，在5MPa下压制成块，装入塑料袋，放在干燥器中保存。待铝合金锭熔化完全，扒去浮渣，升温至750℃。用压板压入块状变质剂，并轻轻摆动，待燃烧的火苗熄灭后，提起压板。用预热过的工具搅拌合金熔液，静置30分钟，取样1。再静置30分钟，浇铸，取样2。对样品1和样品2进行金相分析，硅相分布均匀，样品1中初晶硅平均大小35微米，样品2中初晶硅平均大小30微米，两个样品均符合以下条件：100倍下，同一视野中，大于50微米的初晶硅不超过1个，无超过70微米的初晶硅。 实施例2
在坩埚中放入10.00Kg铝硅合金锭，加热。取磷化钠粉末25克，铝粉5克，氯化钾27.5克，氯化钠22.5克，氟硼酸钾10克，氟铝酸钾10克，混匀，在6MPa下压制成块，装入塑料袋，放在干燥器中保存。待铝合金锭熔化完全，扒去浮渣，升温至750℃。用压板压入块状变质剂，并轻轻摆动，待燃烧的火苗熄灭后，提起压板。用预热过的工具搅拌合金熔液，静置30分钟，取样1。再静置30分钟，浇铸，取样2。对样品1和样品2进行金相分析，硅相分布均匀，样品1中初晶硅平均大小32微米，样品2中初晶硅平均大小30微米，两个样品均符合以下条件：100倍下，同一视野中，大于50微米的初晶硅不超过1个，无超过70微米的初晶硅。 实施例3
在坩埚中放入20.00Kg铝硅合金锭，加热。取磷化钙粉末59克，铝粉44克，氯化钠15克，氟钛酸钾15克，氟铝酸钾15克，混匀，在5MPa下压制成块，装入塑料袋，放在干燥器中保存。待铝合金锭熔化完全，扒去浮渣，升温至750℃。在熔体表面通入氩气，用压板压入块状变质剂，并轻轻摆动，待燃烧的火苗熄灭后，提起压板。用预热过的工具搅拌合金熔液，静置30分钟，取样1。再静置30分钟，浇铸，取样2。对样品1和样品2进行金相分析，硅相分布均匀，样品1中初晶硅平均大小33微米，样品2中初晶硅平均大小28微米，两个样品均符合以下条件：100倍下，同一视野中，大于50微米的初晶硅不超过1个，无超过70微米的初晶硅。 实施例4
在坩埚中放入3.00Kg铝硅合金锭，加热。取磷化钙粉末18克，铝粉36克，氯化钾60克，氟铝酸钾6克，混匀，在4MPa下压制成块，装入塑料袋，放在干燥器中保存。待铝合金锭熔化完全，扒去浮渣，升温至720℃。在熔体表面通入氩气，用压板压入块状变质剂，并轻轻摆动，待燃烧的火苗熄灭后，提起压
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板。用预热过的工具搅拌合金熔液，把熔液升温至800℃，静置30分钟，降温至700℃取样1。再静置30分钟，浇铸，取样2。对样品1和样品2进行金相分析，硅相分布均匀，样品1中初晶硅平均大小25微米，样品2中初晶硅平均大小22微米，两个样品均符合以下条件：100倍下，同一视野中，大于50微米的初晶硅不超过1个，无超过70微米的初晶硅。
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