Состав для легирования алюминия бором

ОП ИСАНИЕ ИЗОВРЕТЕН Ия Сото з СоветсиикСфциапистическикРеспублик ц 912765 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 22 С 1/03 111 вулврвтккккыб кеивтвт ИФР ав делен ввебрвтеннй в открытия У(54) СОСТАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ АЛОМИНИЯ БОРОМ Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к п 1 тоизводству 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 111.фторборат калия дорогостоящее и дефицитное химическое соединение. Извлечение бора в лигатуру не превышает 30-40, так как фториды бора суб 2лимируют в образующиеся шлаки, приэтом создаются неблагоприятные санитарно-гигиенические условия.Известен также состав для получения лигатуры путем введения бора подб зеркало металла в виде предварительно укупоренной порошкообраэной смеси,содержащей бор, алюминий и графит прюсоотношении 1:1:2 2.Однако использование этого состатф ва для широкого внедрения. в производстве не представляется возможным изза дефицитности бора и его высокойстоимости,Известен состав для легированияалюминия бором, содержащий борнуюкислоту и криолит. Алюминий легируютбором путем алюминотермического восстановления бора из его окисла 3.Борная кислота является более де.шевым материалом и содержит 183 бора.Недостаток известного состава заглючается в том, что усвоение бора не3 912765превышает МО"50 при перегреве алюминия до 1300- 1500 фС, а также имеетместо насыщение лигатуры окислами,а следовательно, понижение качества,обрабатываемых сплавов. %Кроме того, высокое содержаниекриолита увеличивает плотность соста"ва смеси, приближая к плотности жидкого алюминия, что затрудняет удаление образующихся твердых неметалли- еческих включений из расплава, а криолиФ, взаимодействуя с алюминием, при,водит к значительным безвозвратнымпотерям металла.Цель изобретения - улучшение ка зчества обрабатываемых алюминиевыхсплавов и повцшение усвоения бора.Поставленная цель достигается тем,.что состав для легирования алюминиябором, содержащий борную кислоту 26и криолит; дополнительно содержитнатрий, фтористый калий и хлористцймарганец при следующем соотношениикомпонентов,вес,Ф:Хлористый Инатрий 5-10Фтористый ка"лий 5-;10Хлористый марганец 1 О,5 ЭЭКриолит 15-20Ьорная кислота ОстальноеУвеличение содежания борной кислоты (до 603) в составе солей уменьшает объем вводимых солей, снижаетпродолжительность плавки лигатуры.Понижение содержания криолита,во"первых, понижает плотность состава солей и улучщает удаление неме-.таллических включений из расплава,во-вторых, снижает безвозвратные. потери алюминия. Введение хлористого натрия пони,жает плотность состава, компенсирует содержание натрия в лигатуре взамен .криолита; хлор, .взаимодействуя с алюминием, образует пузырьки хлористогоалюминия, которые поглощают в распла.ве водород и удаляют окислы и другие неметаллические включения.С введением фтористого калия пони- жается плотность состава, компенсируется содержание фтора в лигатуре вза- И мен криолита.Добавка хлористого марганца в предложенный состав улучшает очисткуПри обработке алюминиевого расплава исключено насыщение его водородом,так как состав вводится в алюминий врасплавленном состоянии,Для выплавки лигатуры алюминий-борготовят три состава, отличающихся .друг от друга содержанием компонентов, вес.Ф:2 3 1 60 20Борная кислота 55 50 Криолит 17 5 15 Хлористыйнатрий .5 7,5 10 фтористый калий 5 7,5 10 Хлористцй марганец 10 12,5 15 Каждый состав в виде расплава вводится в жидкий алюминий при 900, 1000 и 110 ОфС с целью сравнения влияния температуры на процент усвоения фрасплава от окиси алюминия и другихнеметаллических включений.Включение в состав солей хлористого натрия, фтористого калия и хлористого марганца в количестве 2035 за счет уменьшения содержаниякриолитя понижает температуру.плавления состава солей на 250-300 ЗС, чтозначительно повышает процент усвоения бора из его окислов при одновременном снижении перегрева алюминиядо 1000-1100 фС.Увеличение процента усвоения бораиз его окислов позволяет сократитьобьем вводимой борной кислоты и снизить продолжительность плавки, чтопонижает насыщение лигатуры алюминийбор неметаллическими включениями.Рафинирование хлористым марганцем ихлористым натрием снижает содержаниеокисных плен и других неметаллических включений в лигатуре.Снижение в лигатуре алюминий-борнеметаллических включений, в том числе и окиси алюминия, положительноотражается иа качестве обрабатываемыхалюминиевых сплавов, а именно, на повышении пластических и прочностныхсвойств сплавов,Благодаря низкой температуре плавления состав обладает значительной легирующей и рафинирующей способностью,поэтому при нагреве алюминия до 10001100 ОС происходит активное усвоениебора из окислов при одновременномрафинировании расплава от неметаллических включений.5 91276 бора в лигатуре, а также изменения механическйх свойств сплава АЛ 9 И, 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 рафинирование лигатуры продувкой аргона в тече-. ние 3-5 мин. Лигатуру после раинирования и снятия шлака с зеркала металла разливают при 720-750 С.Для сравнения проводят выплавку лигатуры с известным составом (50 борной кислоты и 50 криолита) при , тех же температурах жидкого алюминия и обрабатывают сплав марки АЛ 9 И полученной лигатурой алюминий-бор. 20Сплав марки АЯ 9 И заливают в металлическую форму литьем под низким дав-. лением. Из тела отливки толщиной 15- 22 мм .вырезают образцы для испытания механических свойств. Отливки предва- рительно подвергают термической обработке по режиму Т 5.Из данных сравнительных испытаний следует, что максимальный процент ус"воения бора в жидком алюминии (92-. З 0934) наблюдается для состава 2 при 1000-11000 С, более высокий уровень механических свойств сплава АЛ 9 И,обработанного полученной лигатурой, наблюдается также для состава 2 при тем , пературе перегрева сплава 1000-1100Перегрев алюминия до 1000-1100 С является оптимальным, позволяющим достигнуть максимального процента усвоения бора из его окислов при вы- ф 0 соком уровне механических свойств сплава АЛ 9 И, обработанного получен ной лигатурой.В лигатуре, выплавленной с использованием предложенного состава, со- фз держание бора выше в 1,8 раза, предел прочности на растяжение на 5"10; а относительное удлинение на 25-; .303 выше свойств, полученных при обработке сплава АЛ 9 И лигатурой, вып лавленной с использованием известного состава солей.Оптимальная добавка .хлористого натрия, фтористого калия и хлористого марганца находится соответственно ы в пределах 5-10, 5-10 и 10-15 вес.4,5 Ьчто позволяет получить лигатуру с наибольшим процентом содержания бора .(92-934) и достичь высокого уровнймеханически свойств сплава АЛЭИФ в = 35 37 кгс/ммф, Ф3 ф 7"4,6 Ф),обработанного данной лигатурой.Применение состава с содержаниемвышеперечисленных компонентов ниженижнего предела позволяет достигнутьлишь 60-70 усвоения бора при незначительном понижении механическихсвойств сплава АЛ 9 И.Использование состава с содержанием хлористого натрия, Фтористого калия и хлористого марганца выше верхнего предела не дает дополнительногоповышения механических свойств сплава АЛ 9 И, а только ведет к повышенному расходу солей, что сказываетсяна ухудшении санитарно-гигиеническихусловий труда плавильщиков.Предложенный состав позволяет получить лигатуру с высоким содержанием бора (около 13) при хорошем егоусвоении, надежно очистить расплавот вредных примесейв частности отокиси алюминия, что в конечном итогесказывается на улучшении качестваобрабатываемых алюминиевых сплавов,Формула изобретенияСостав для легирования алюминиябором, содержащий барную кислоту икриолит, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что,с целью улучшения качестваобрабатываемых сплавов и повышенияусвоения бора, он дополнительно со-,держит хлористый натрий, фтористыйкалий и хлористый марганец при следующем соотношении компонентов,вес.Ф:Хлористый натрий 5-10Фтористый калий 5 10Хлористый марганец 10-15Крио.пит 15-20Борная кислота ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе.1, Технология легких сплавов.Труды ВИЛСа, 1974, Иф 1, с. 12-14.2. Авторское свидетельство СССРМ 463733, кл. С 22 С 1/06, 1975.3, Юр,кин В;С. Производство илитье сплавов цветных металлов. И.,ВНИИПИ Заказ 1320/35 Тираж 657 По писноеФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4