本发明属于新型镁合金铸件制造技术领域，具体涉及一种耐低温抗冲击镁合金电机机壳的制造方法。
背景技术
电机在现今生活、生产中使用较为普遍，随着国家节能减排、大力发展新能源的政策背景下，电机的使用环境也更加复杂，不仅包括高腐蚀、高磨损、高震动、高污染，还包括高温、低温、高寒等特殊的工作环境，其中动车机组时速高，跨越地区温差大，运行速度要求高，其牵引电机在内的动力牵引部分，需要具有耐低温抗冲击的特性，高速动车组牵引电机壳体材质要求qt400-18l，抗拉强度400mpa，屈服强度≥240mpa，延伸率18%，球化率≥80%，且在-50℃时，需达到12j冲击功，x射线检测允许缺陷等级不得超过astme446/astme186标准中规定等级，超声波检测内部不能由超过规定的缩松，因产品结构复杂，大型内腔型芯排气不畅，特别是低温条件下耐冲击合格，室温抗拉强度要求其他性能同时达标，是生产的难点，目前我国此类产品主要依靠进口，现有技术通过合理调整合金中碳、硅等元素的含量与其他元素的含量，配合芯型造型工艺和热处理工艺使所得材料基体具有较好的外形并保证了材料与组织的力学条件；但其基体材料的主要元素为铁，导致电机壳体材料重量较重，镁合金资源丰富且具有密度低、强度高、高比刚度等优点，已经被广泛应用于工业各个领域，但在低温环境下的应用较少，而在低温环境下满足抗冲击强度要求的还没有研究，因此，需要对如何提高低温条件下镁合金的抗冲击强度进行研究。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐低温抗冲击镁合金电机机壳的制造方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种耐低温抗冲击镁合金电机机壳的制造方法，其成分组成按重量百分比为：锌2.2-2.8%、铝0.45-0.65%、铅0.12-0.16%、锰0.08-0.16%、镍0.04-0.06%、钙0.01-0.03%、钛0.12-0.16%、碳0.23-0.27%、硼0.04-0.06%、磷0.004-0.008%，余量为镁；
（1）按照上述重量百分比配置镁合金原材料，在烘箱中预热至220-240℃后，加入铁制坩埚内继续加热，加热至400℃后开始通入保护气体，加热至镁合金原材料完全熔化后继续升温至735-745℃，加入细化剂保温处理10-20分钟，完成后除渣，再将合金熔体降至680℃除气，除气完成后再升温至700℃保温20-40分钟后，降温至620-630℃，导入进行半固态流变铸造得到铸件；
（2）铸造完成后依次进行固溶处理和人工时效处理得到铸件加工品，所述固溶处理为在温度为562-568℃的条件下保持2-3小时，人工时效处理为在175-180℃的条件下保持处理8-12小时；
（3）将上述处理后的铸件加工品作为阳极，在混合处理液中进行电化学氧化-化学沉积耦合技术处理，阳极氧化电极电位为140-160v，处理温度为65-75℃，处理时间为15-25分钟；
所述混合处理液的制备方法为：将含0.028-0.036mol/l的硝酸锌和0.042-0.048mol/l磷酸铈的混合溶液，加入氧化镁调节至ph值至8.2-8.8，然后加入相当于其总重量0.04-0.08wt%的壳聚糖锌配合物，在温度为45-55℃的条件下搅拌3-4小时得到。
作为对上述方案的进一步改进，所述保护气体为二氧化碳和六氟化硫以体积比20-40:1混合得到，保护气体的通入量为2-4l/秒。
作为对上述方案的进一步改进，所述细化剂为al-ti-b或al-ti-c中的一种，细化剂的加入量为合金熔体重量的0.8-1.2%。
作为对上述方案的进一步改进，所述加入细化剂后对合金熔体进行超声波处理，所述超声波频率为32-36khz。
作为对上述方案的进一步改进，所述半固态流变铸造在预热至300-340℃的半固态浆料制备装置或模具中进行半固态制备。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（4）中阴极为钴、铜、镍、不锈钢中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述壳聚糖锌配合物由脱乙酰度为90%的壳聚糖和氯化锌为原料制备得到，其具体制备方法按照《壳聚糖cu（ⅱ）、zn（ⅱ）配合物的合成及性能研究》，赵宇一文中提供的制备方法。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中混合处理液在镁合金表面形成结构稳定的氧化薄膜，能够防止镁合金被进一步氧化，同时能提高镁合金的耐腐蚀性、硬度和耐磨性，同时具有在低温条件下具有较强的耐冲击性；通过合理调整镁合金各元素的组成，增强了其在室温的延展性，配合相应的加工条件，使其在低温条件下具有较好的延展性，降低了低温条件下镁合金铸件裂开的几率，同时通过加入钛、硼、锰、镍元素，并利用超声波处理以及细化剂配合处理，使镁合金晶粒得以细化，增强原子间的结合力，提高镁合金的强度和高温蠕变性能，在低温条件下能够提高镁合金电机机壳的安全使用性能，延长其使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一种耐低温抗冲击镁合金电机机壳的制造方法，其成分组成按重量百分比为：锌2.5%、铝0.55%、铅0.14%、锰0.12%、镍0.05%、钙0.02%、钛0.14%、碳0.25%、硼0.05%、磷0.006%，余量为镁；
（1）按照上述重量百分比配置镁合金原材料，在烘箱中预热至230℃后，加入铁制坩埚内继续加热，加热至400℃后开始通入保护气体，加热至镁合金原材料完全熔化后继续升温至740℃，加入细化剂保温处理15分钟，完成后除渣，再将合金熔体降至680℃除气，除气完成后再升温至700℃保温30分钟后，降温至625℃，导入进行半固态流变铸造得到铸件；
（2）铸造完成后依次进行固溶处理和人工时效处理得到铸件加工品，所述固溶处理为在温度为565℃的条件下保持2.5小时，人工时效处理为在178℃的条件下保持处理10小时；
（3）将上述处理后的铸件加工品作为阳极，在混合处理液中进行电化学氧化-化学沉积耦合技术处理，阳极氧化电极电位为150v，处理温度为70℃，处理时间为20分钟；
所述混合处理液的制备方法为：将含0.032mol/l的硝酸锌和0.045mol/l磷酸铈的混合溶液，加入氧化镁调节至ph值至8.5，然后加入相当于其总重量0.06wt%的壳聚糖锌配合物，在温度为50℃的条件下搅拌3.5小时得到。
其中，所述保护气体为二氧化碳和六氟化硫以体积比30:1混合得到，保护气体的通入量为3l/秒；所述细化剂为al-ti-b，细化剂的加入量为合金熔体重量的1%；所述加入细化剂后对合金熔体进行超声波处理，所述超声波频率为32-36khz；所述半固态流变铸造在预热至320℃的半固态浆料制备装置或模具中进行半固态制备；所述步骤（4）中阴极为钴；所述壳聚糖锌配合物由脱乙酰度为90%的壳聚糖和氯化锌为原料制备得到，其具体制备方法按照《壳聚糖cu（ⅱ）、zn（ⅱ）配合物的合成及性能研究》，赵宇一文中提供的制备方法。
实施例2
一种耐低温抗冲击镁合金电机机壳的制造方法，其成分组成按重量百分比为：锌2.2%、铝0.65%、铅0.12%、锰0.16%、镍0.04%、钙0.03%、钛0.12%、碳0.27%、硼0.04%、磷0.008%，余量为镁；
（1）按照上述重量百分比配置镁合金原材料，在烘箱中预热至240℃后，加入铁制坩埚内继续加热，加热至400℃后开始通入保护气体，加热至镁合金原材料完全熔化后继续升温至745℃，加入细化剂保温处理20分钟，完成后除渣，再将合金熔体降至680℃除气，除气完成后再升温至700℃保温40分钟后，降温至620℃，导入进行半固态流变铸造得到铸件；
（2）铸造完成后依次进行固溶处理和人工时效处理得到铸件加工品，所述固溶处理为在温度为568℃的条件下保持2小时，人工时效处理为在180℃的条件下保持处理12小时；
（3）将上述处理后的铸件加工品作为阳极，在混合处理液中进行电化学氧化-化学沉积耦合技术处理，阳极氧化电极电位为160v，处理温度为75℃，处理时间为25分钟；
所述混合处理液的制备方法为：将含0.028mol/l的硝酸锌和0.048mol/l磷酸铈的混合溶液，加入氧化镁调节至ph值至8.2，然后加入相当于其总重量0.04wt%的壳聚糖锌配合物，在温度为55℃的条件下搅拌4小时得到。
其中，所述保护气体为二氧化碳和六氟化硫以体积比40:1混合得到，保护气体的通入量为2l/秒；所述细化剂为al-ti-c，细化剂的加入量为合金熔体重量的1.2%；所述加入细化剂后对合金熔体进行超声波处理，所述超声波频率为36khz；所述半固态流变铸造在预热至300℃的半固态浆料制备装置或模具中进行半固态制备；所述步骤（4）中阴极为铜；所述壳聚糖锌配合物由脱乙酰度为90%的壳聚糖和氯化锌为原料制备得到，其具体制备方法按照《壳聚糖cu（ⅱ）、zn（ⅱ）配合物的合成及性能研究》，赵宇一文中提供的制备方法。
实施例3
一种耐低温抗冲击镁合金电机机壳的制造方法，其成分组成按重量百分比为：锌2.8%、铝0.45%、铅0.16%、锰0.08%、镍0.06%、钙0.01%、钛0.12-0.16%、碳0.23%、硼0.06%、磷0.004%，余量为镁；
（1）按照上述重量百分比配置镁合金原材料，在烘箱中预热至220℃后，加入铁制坩埚内继续加热，加热至400℃后开始通入保护气体，加热至镁合金原材料完全熔化后继续升温至735℃，加入细化剂保温处理10分钟，完成后除渣，再将合金熔体降至680℃除气，除气完成后再升温至700℃保温20分钟后，降温至630℃，导入进行半固态流变铸造得到铸件；
（2）铸造完成后依次进行固溶处理和人工时效处理得到铸件加工品，所述固溶处理为在温度为562℃的条件下保持3小时，人工时效处理为在175℃的条件下保持处理8小时；
（3）将上述处理后的铸件加工品作为阳极，在混合处理液中进行电化学氧化-化学沉积耦合技术处理，阳极氧化电极电位为140v，处理温度为65℃，处理时间为15分钟；
所述混合处理液的制备方法为：将含0.036mol/l的硝酸锌和0.042mol/l磷酸铈的混合溶液，加入氧化镁调节至ph值至8.8，然后加入相当于其总重量0.08wt%的壳聚糖锌配合物，在温度为45℃的条件下搅拌3小时得到。
其中，所述保护气体为二氧化碳和六氟化硫以体积比20:1混合得到，保护气体的通入量为4l/秒；所述细化剂为al-ti-b，细化剂的加入量为合金熔体重量的0.8%；所述加入细化剂后对合金熔体进行超声波处理，所述超声波频率为32khz；所述半固态流变铸造在预热至340℃的半固态浆料制备装置或模具中进行半固态制备；所述步骤（4）中阴极为镍；所述壳聚糖锌配合物由脱乙酰度为90%的壳聚糖和氯化锌为原料制备得到，其具体制备方法按照《壳聚糖cu（ⅱ）、zn（ⅱ）配合物的合成及性能研究》，赵宇一文中提供的制备方法。
上述各组完成制备后，对产品进行低温冲击试验及其他性能测试，具体检测结果如下：
表1
通过表1中数据可以看出，本发明中镁合金用于制备电机机壳，-20℃、-40℃、-50℃均满足冲击功≥12j，室温抗拉强度、硬度、化学成分、金相均合格，镁合金相比铁合金材料质量轻，能够增加产品的适用范围。