耐蚀性得到改善的压铸用铝合金的制作方法

文档序号:11293197阅读:314来源:国知局
耐蚀性得到改善的压铸用铝合金的制造方法与工艺
本发明涉及耐蚀性得到改善的压铸用铝合金,具体地,涉及一种将特定组合的多样的合金元素混合于铝,从而以适合于压铸的方式构成的耐蚀性优秀的铝合金。
背景技术
:一般而言,铝因轻、容易铸造、可与其他金属很好地形成合金、常温及高温加工容易、电及热传导性好,从而广泛用于所有产业。尤其是,近来为了汽车及电子产品等的燃油经济性提升及重量减低等,广泛使用在铝中混合其他金属的铝合金。通常用铝合金制造产品的方法为通过冲压成型形成外壳并在外壳表面阳极氧化涂层,根据此方法可获得即使长期使用也不会受损并具有美丽的颜色表面的外壳,但因为有无法通过冲压加工成型的形状,从而具有外壳的设计有限的问题。因此,作为用铝合金制造产品的方法,更多地采用压铸(diecasting)方法,压铸是向根据所需铸造形状,进行精确地机械加工的模具注入熔融金属,由此获得与模具完全相同的铸件的精密铸造法。根据上述压铸方法,因所生产的产品的尺寸正确,几乎不需要精加工,并且机械性能优秀,可大量生产,生产费用低廉,从而具有高的量产性,正广泛用于汽车部件、电器、光学仪器、测量仪等各种领域。目前广泛使用的压铸用铝合金为铸造性优秀的aldc3牌号、aldc10牌号、aldc12牌号等al-si系合金和aldc5牌号或aldc6牌号等al-mg系合金。但是上述铝压铸材料因耐蚀性低劣,在扩大应用范围方面存在限制。为改善上述低劣的耐蚀性,虽然有利用物理性蒸镀法而在合金表面形成保护涂层的方法,但该方法需要真空设备等昂贵的附加设备,而且也难以重新利用。另外,作为另一种方法有将具有抗腐蚀性的元素的离子注入合金表面的离子注入法、在合金表面照射激光以在表面层形成亚稳定状态的激光退火法等,但因电子在离子注入深度上存在限制,因此存在若使用过程中离子注入层受损,则抗腐蚀性急剧下降的问题,而后者因在处理过程中产品的大小发生变化,从而具有需要另外的机械加工的缺点。因此,需要开发出一种新的压铸用铝合金,从而能够容易地以轻且耐久性优秀的铝合金来成型各种形状的产品,同时即使不经过产品表面的后续处理工艺,也具有比以往技术更优秀的耐蚀性。据此,为了在纯铝中按照一定量来混合si、fe、cu、mn、mg、cr、ni、zn、ti、pb、be、co、sn等多种合金元素,从而通过各成分特性,在维持铝合金的物性的同时,寻求轻且耐蚀性得到改善的方法,经本发明人不断努力的结果,发现了即使不经过如同以往的阳极氧化(anodizing)等另外表面处理过程,也具有相比于以往压铸铝合金而言耐蚀性得到改善,并可大幅减少成型件的重量的合金的组合及最佳组合比,从而完成了本发明。技术实现要素:解决的技术问题本发明提供一种压铸用铝合金,其使镁、硅、铁、锰、铜及钛与铝进行合成,从而无需另外的表面处理工艺也能够使耐蚀性得到改善。而且,本发明提供一种用于制作同时要求产品的轻量化和高耐蚀性的电子或通信用仪器的压铸用铝合金。技术方案作为本发明的一个样态,本发明提供一种压铸用铝合金,其包括镁(mg)6-8.5重量%、硅(si)4-6重量%、铁(fe)0.4-0.8重量%、锰(mn)0.2-0.5重量%、铜(cu)0.01-0.1重量%、钛(ti)0.05-0.15重量%及剩余量的铝(al)。另外,上述压铸用铝合金还可包括0.001-0.01重量%的且从由铍(be)及钴(co)构成的组中选择的一种以上者。并且,本发明提供一种由上述压铸用铝合金制造的滤频器(外壳)。而且,本发明提供一种耐蚀性得到改善的通信仪器部件的制造方法,包括:铸块制造步骤,上述铸块由镁(mg)6-8.5重量%、硅(si)4-6重量%、铁(fe)0.4-0.8重量%、锰(mn)0.2-0.5重量%、铜(cu)0.01-0.1重量%、钛(ti)0.05-0.15重量%及剩余量的铝(al)构成;熔解步骤,将上述铸块熔解成熔融金属;及压铸步骤,利用压铸模具将上述熔融金属制作成成型件。发明效果本发明的压铸用铝合金由镁(mg)6-8.5重量%、硅(si)4-6重量%、铁(fe)0.4-0.8重量%、锰(mn)0.2-0.5重量%、铜(cu)0.01-0.1重量%、钛(ti)0.05-0.15重量%及剩余量的铝(al)构成,从而在维持与以往类似的物性的同时,因相对低的比重,相比于以往产品,较轻且即使不经另外的表面处理工艺也具有优秀的耐蚀性,从而可用作以低的费用要求轻量化及高耐蚀性的飞机、铁路车辆、汽车、电子或通信仪器用部件的制作的压铸用材料。附图概述图1a为对根据本发明制造的试片,在盐水喷雾试验条件下,分别经过120小时、264小时、576小时及774小时之后,在未经任何表面处理的状态下,测量表面状态变化的照片。图1b为对作为以往的压铸用铝合金的aldc3牌号产品,在盐水喷雾试验条件下,分别经过120小时、264小时、576小时及774小时之后,在未经任何表面处理的状态下,测量表面状态变化的照片。图1c为对作为以往的压铸用铝合金的aldc12牌号产品,在盐水喷雾试验条件下,分别经过120小时、264小时、576小时及774小时之后,在未经任何表面处理的状态下,测量表面状态变化的照片。图2为考察本发明的压铸用铝合金对气体的耐蚀性的试验结果示意图。(上端左侧:试片照片、上端右侧:腐蚀试验腔(weiss,wk11-340-40)照片、下端:试验结果照片)。图3为表示制造本发明的压铸用铝合金并对其进行利用从而制造成型件的全部过程的顺序图。具体实施方式本发明的压铸用铝合金包括镁(mg)6-8.5重量%、硅(si)4-6重量%、铁(fe)0.4-0.8重量%、锰(mn)0.2-0.5重量%、铜(cu)0.01-0.1重量%、钛(ti)0.05-0.15重量%及剩余量的铝(al)。上述合金可包含极微量的附带的杂质,可存在附带杂质可以是b、cr、sn、sr、pb、zn、ni、cd、ag、zr、ca、其他过渡金属元素、其他稀土类元素等,但非限于此。附带的杂质根据每次的铸造都有所不同,但杂质的存在不对本发明产生影响,优选地,杂质的总量可小于0.01重量%。本发明的压铸用铝合金包含6-8.5重量%的镁(mg)。镁成分不仅提高拉伸强度,且因比si轻而具有有利于产品的轻量化的优点。若镁的含量少于6重量%,则无法获得拉伸强度增加效果,而若镁的含量超过8.5重量%,则耐蚀性降低,而且因熔融金属粘附性的增加而降低流动性,成为降低作业性的原因。尤其是,本发明的铝合金较之以往的al-si系合金的情况下,包含明显多量的镁,而且,较之al-mg系合金也包含更多量的镁,而上述本发明的镁含量为在不降低耐蚀性和作业性的同时,达到产品的轻量化目的的组合,从而具有技术上的意义。因这种特征,可用于同时要求轻量化和高耐蚀性的电子仪器或通信仪器的部件中,尤其有利于便携式产品。硅成分具有通过增加铝合金的流动性提高成型性,提高硬度的作用。在本发明的压铸用铝合金中,优选地,上述si的含量以全部合金总重量为基准在4-6重量%的范围进行添加。若si的成分少于4重量%,则添加效果微乎其微,而与此相反地,若超过6重量%,则会使热膨胀系数及延伸率降低,有可能在表面产生斑痕。并且,本发明的压铸用铝合金包含0.4-0.8重量%的铁(fe)。fe成分具有减少压铸用模具中的粘性,降低模具的侵蚀的作用。若fe成分以全部合金总重量为基准的情况下少于0.4重量%,则铸造品的脱模较难,而与此相反,若超过0.8重量%,则有可能降低铝合金的耐蚀性。另外,本发明的压铸用铝合金包含0.2-0.5重量%的锰(mn)。mn成分具有在合金中析出mn-al6相,通过固溶强化现象和微细析出物的分散提高合金的机械特性的作用。若mn成分以全部合金总重量为基准的情况下少于0.2重量%,则上述机械特性的提高微乎其微,而若超过0.5重量%,则因粘性有可能与mg一起降低作业性。另外,本发明的压铸用铝合金包含0.01-0.1重量%的铜(cu)。cu成分具有在合金中提高强度及硬度的作用。若cu成分以全部合金总重量为基准的情况下少于0.01重量%,则上述机械特性的提高微乎其微,而若超过0.1重量%,则有可能降低耐蚀性及延伸率。钛(ti)成分具有添加至铝合金中起到细化晶粒的作用,优选地,在本发明的压铸用铝合金中,上述ti的含量以全部合金总重量为基准在0.05-0.15重量%的范围进行添加。若ti成分少于0.05重量%,则无法获得晶粒细化效果,而与此相反地,若超过0.15重量%,则会成为降低延伸率的原因。此时,优选地,前述的铝、硅、铁、铜及钛使用纯度为99%者。另外,上述合金选择性地还可包括0.001-0.01重量%的从由铍(be)及钴(co)构成的组中选择的一种以上的者。上述be成分起到细化晶粒的作用,当添加到如本发明的镁的含量高的合金中时,可延缓氧化的速度,但存在价格非常昂贵的缺点。另外,co成分具有在进行添加时,可提高合金的机械强度,防止模具烧结的作用。作为另一形态,本发明提供一种耐蚀性得到改善的通信仪器部件的制造方法,包括:铸块生产步骤,上述铸块由镁(mg)6-8.5重量%、硅(si)4-6重量%、铁(fe)0.4-0.8重量%、锰(mn)0.2-0.5重量%、铜(cu)0.01-0.1重量%、钛(ti)0.05-0.15重量%及剩余量的铝(al)构成;熔解步骤,将上述铸块熔解成熔融金属;及压铸步骤,利用压铸模具将上述熔融金属制作成成型件。本发明的压铸用铝合金可通过一般的合金制造方法制造而成。例如,可通过在电炉中熔解纯铝并将预先制造的其他合金成分投入上述纯铝熔融金属中进行熔解,在进行熔融金属搅拌和除气处理之后,获得压铸用铝合金铸块的方法制造。图3为用于说明本发明的压铸用铝合金铸块的制造过程及将铸块再熔解并注入于压铸装置,注塑所注入的熔解物冷却凝固以制造成型件的全过程的工艺流程图。上述熔解步骤可在700-780℃的温度下进行,而上述再熔解步骤可在680-700℃以下的温度下进行。另外,上述注塑可在将具备于上述压铸装置的模具的温度预热至150℃的温度之后进行,可以0.4-1.2m/s的速度和100-120kg/cm2的压力进行。本发明的压铸用铝合金因不粘附于模具而容易进行作业,对于物性维持与以往类似或更好,轻且耐蚀性优秀,从而可适用于同时要求产品的轻量化及高耐蚀性的电子或通信用仪器的部件的制造。优选地,上述通信用仪器的部件可以是滤频器。这种滤频器为过滤特定频带的频率的移动通信基站用收发设备,不仅要求低插入损耗和高衰减量,而且,通过大幅减少其大小和重量实现小型化及轻量化也是重要的技术课题之一,而本发明的压铸用铝合金可以满足这样的要求。下面,通过具体实施例对本发明进行更详细地说明。但是,这些实施例旨在示例性地说明本发明,而本发明的范围不受这些实施例的限制。实施例1:压铸用铝合金的制造及物性测试为制造本发明的耐蚀性优秀的压铸用铝合金,准备纯铝和其他合金元素,以使镁、硅、铁、锰、铜、钛及铝的七种成分具备下述表1的合金组合,并在炉中以约740℃的温度进行熔解而变成熔融金属,进行熔融金属的搅拌及除气处理之后,经过稳定化过程制得铝合金铸块。另外,在保温炉中再熔解上述铸块并将熔融金属维持在690℃之后,根据已公知的方法利用压铸装置投入至模具中进行注塑及冷却,从而制造出如图1a所示的盐水试验用试片,而在制造上述试片时未经阳极氧化过程。即图1a为在未经任何表面处理的状态下测量表面状态的变化的照片。另外,作为比较例准备了aldc3牌号及aldc12牌号合金产品。用于比较实施例中的aldc12牌号的具体合金组合如表2所示。[表1]合金(重量%)mgsifemncutial实施例1-17.824.600.570.3240.0360.096剩余量实施例1-27.884.500.590.3410.0790.093剩余量实施例1-37.914.600.580.3040.0350.095剩余量[表2]为考察上述试片的机械特性,利用拉伸试验机(shimadzu,ag-1)根据ksb0802在常温下测量拉伸强度,结果上述本发明的试片及比较实施例(aldc12.1)的试片的拉伸强度各为101mpa和116mpa,表现出相近水准的高强度。另外,为了考察热特性,利用热膨胀试验机并按照astme1461测量的热传导性为99w/m-k,较之作为一般的aldc12.1的基准值的96.2w/m-k略高,而且,为了考察电气特性,利用低电阻表(mitsubish,mcp-t610)并按照astmd991测量电阻率的结果为1.07×10-5ohm-cm,较之作为一般aldc12.1的基准值的0.75×10-5ohm-cm高。通过上述试验可知,本发明的压铸用铝合金在物性方面较之以往,具有类似或更好的物性。实施例2:盐水试验为了考察根据上述实施例1的组合制得的铝合金试片和作为比较例的aldc3牌号及aldc12牌号合金产品的耐蚀性,利用盐水试验机进行盐水试验。上述盐水喷雾试验按照astmb117规定进行,溶液使用5wt.%nacl溶液,将盐水试验机内的温度一定地维持在35℃的同时连续进行喷射,经过120小时、264小时、576小时及774小时之后,以是否出现针孔和膨胀(swelling)为中心测量表面腐蚀情况(请参照图1a至图1c)。另外,比较用肉眼观察的表面腐蚀情况结果整理成表3。[表3]从图1a至图1c及表3的结果可知,本发明的压铸用铝合金即使经过750小时,只有轻微的表面变色,没有出现任何腐蚀,而以往的压铸用铝合金aldc3牌号经过120小时之后就开始腐蚀,而aldc12牌号被腐蚀了相当部分,而且,随着时间的推移,这样的腐蚀程度变得越来越严重。因此,可确认到本发明的压铸用铝合金在维持合金的物性的同时,较之以往,轻且作业性好,耐蚀性也得到了改善。实施例3:对气体的耐蚀性试验为了考察本发明的压铸用铝合金对气体的耐蚀性,按照试验标准iec60068-2-60,method3,利用腐蚀试验腔(weiss,wk11-340-40)以35℃,rh75%,240小时的试验条件进行试验。如图2所示,且结果表示对气体的耐蚀性也良好。本发明的保护范围仅受权利要求书中记载的事项的限制,本发明的
技术领域
中的普通技术人员,可以将本发明的技术思想改良变更为多样的形态。因此,对于普通技术人员而言是显而易见的这种改良及变更将属于本发明的保护范围。当前第1页12
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