可阳极氧化的铸造铝合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝合金，尤其涉及一种可阳极氧化的铸造铝合金及其制备方法， 属于有色金属技术领域。
【背景技术】
[0002] 铝是非常活泼的金属，铝及其合金在空气中自然形成一层Α1203 ·H20或A1203氧 化膜，可以保护铝基质在中性和弱酸性溶液中不再进一步被腐蚀，起到一定的防护作用。但 对于稍微苛刻的环境下，这种在空气中自然形成的膜，就不足以真正地保护铝基体了。随 着铝制品工业的不断完善发展，人们开始采用各种方法以达到工艺上的要求，阳极氧化法 就是其中最为常用的一种。
[0003] 近几年来，国内研究人员对铝合金阳极氧化工艺的研究很多，传统的硬质阳极氧 化是在低温（o°c左右，甚至更低）和低硫酸浓度（如小于10%H2S04)的条件下进行。其工 艺过程存在能耗大、成本低等缺点。当前对这种传统方法的改进主要由两个方面：一是通过 改变电解质的成份来实现，二是改变电源的电流波形。
[0004] 然而，上述两种提高铝合金阳极化处理的改进方法，工艺较为繁琐，效果无法保 证。由于现有的铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，存在以下问题：膜层不致密，膜 层厚度低，色泽度较差等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供可阳极氧化的铸造铝合金及其制备方法，使得材料具有较好 的综合性能。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：
[0007] 可阳极氧化的铸造铝合金，其成分的质量百分含量为：
[0008]
[0009]含有Ti、B、Re、Zr中至少一种微量元素且含量低于0· 05% ;
[0010] 余量为A1。
[0011] 进一步地，上述的可阳极氧化的铸造铝合金，其中，成分中所述
[0012] Si1. 2 ~1. 8wt% ;
[0013]Mg 0· 8 ~1. 6wt%;
[0014]Μη 0.2~0.6wt%。
[0015] 更进一步地，上述的可阳极氧化的铸造铝合金，其中，所述铝合金还含有As、Sb、 Bi、Pb、Sn、Ni元素中至少一种以上的元素且总量小于0. 05wt%，并且S含量在25ppm以下。[0016] 本发明可阳极氧化的铸造铝合金的制备方法，包括以下步骤：
[0017] 1)熔炼：按成分配比原料，投入熔炼炉，熔炼温度700~750°C;
[0018]2)除气与精炼：调整熔炼温度700~720°C，加入六氯乙烷进行除气精炼，加入量 为0. 2~0. 5%，均匀搅动10~20min，然后净化扒渣；
[0019] 3)变质与二次精炼：调整熔炼温度730~750°C，加入Al-Sr变质剂作变质处理， 加入10~30min之后，调整熔炼温度700~720°C，加入除气精炼剂，加入量0. 1~0. 3%， 均匀搅动5~lOmin，然后扒渣，准备浇注；
[0020] 4)浇注与铸造：调整合金温度在680~720°C，铸模温度180~250°C。
[0021] 再进一步地，上述的可阳极氧化的铸造铝合金，其中，主原料为纯铝，辅原料为铝 娃中间合金、镁合金、单质猛和混合稀土。
[0022] 本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
[0023] 本发明使氧化效果更佳、膜层厚，色泽均匀，通过控制主要合金元素Si、Mg的含 量，使得材料具有较高的强度和成形性能。
【具体实施方式】
[0024] 可阳极氧化的铸造错合金，成分为：Si 0· 8~2. Owt %，Mg 0· 8~3. Owt %，Μη 0· 1~0· 8wt%，Fe < 0· 3wt%，Cu < 0· 3wt%，Ζη < 0· 3wt%，含有Ti、B、Re、Zr中至少一 种微量元素且含量低于〇. 05 %，余量为A1。
[0025]优选成分中：Si1. 2 ~1. 8wt%，Mg0·8 ~1. 6wt%，Μη0·2 ~0·6wt%。
[0026] 制备可阳极氧化的铸造铝合金的具体工艺为：
[0027] 1)熔炼：按成分配比原料，投入熔炼炉，熔炼温度700~750°C;
[0028] 2)除气与精炼：调整熔炼温度700~720°C，加入六氯乙烷进行除气精炼，加入量 为0. 2~0. 5%，均匀搅动10~20min，然后净化扒渣；
[0029] 3)变质与二次精炼：调整熔炼温度730~750°C，加入Al-Sr变质剂作变质处理， 加入10~30min之后，调整熔炼温度700~720°C，加入除气精炼剂，加入量0. 1~0. 3%， 均匀搅动5~lOmin，然后扒渣，准备浇注；
[0030] 4)浇注与铸造：调整合金温度在680~720°C，铸模温度180~250°C。
[0031] 主原料为纯铝，辅原料为铝硅中间合金、镁合金、单质锰和混合稀土。
[0032]Si是改善流动性能的主要成份，与Mg形成Mg2Si化合物，从而提升阳极氧化膜耐 久性。低于0.8%，流动性较差，铸件无法成形。若高于2. 0%，Mg2Si化合物组织粗大，阻碍 氧化膜的形成，降低氧化膜的光滑度，氧化膜呈灰色甚至灰黑色。因此Si的含量的下限是 0. 8%，其上限是2. 0%。
[0033]Mg是提高铸件抗腐蚀性的主要成份，与Si形成Mg2Si化合物，从而提升氧化膜耐 久性；低于0. 8%，铸件内部性能差，抗拉强度低；若高于3. 0%，Mg2Si化合物组织粗大，阻 碍氧化膜的形成，降低氧化膜的光滑度；因此Mg的含量的下限是0. 8%，其上限是3. 0%。
[0034]Μη能提尚错合金再结晶温度，细化晶粒，并溶解杂质铁，形成Al6Fe减少铁的有 害影响；低于〇. 1 %时，几乎不会形成这些化合物，因此得不到氧化膜期望的耐久性提高效 果；另一方面，当超过0. 8%时，合金的强度反而随Μη含量的进一步增加而降低，延伸率也 随之下降。因此，Μη的含量的下限为0. 1%，其上限为0.8%。
[0035] 在铝合金阳极氧化过程中，Fe、Cu和Ζη元素会成为氧化的起点，成膜效率低。若 含量超过〇. 3%，其中Fe、Cu和会与合金中的铝发生置换反应，沉积到工件表面，氧化膜表 面会出现暗色条纹、黑色斑点等缺陷，氧化膜透明度、硬度、耐磨性等性能降低。因此，Fe、Cu 和Ζη的各含量低于0.3%。
[0036] 余量Α1和其他微量元素，由于其他微量元素不可避免存在，为了实现更低污染 化，优先含有Ti、B、Re、Zr成份中之任一种或任二种以上的微量元素含量低于0. 05%。
[0037] 实施例1:
[0038]Si:8kg、Mg:8kg、Mn:lkg、Al:983kg放入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度 700 ~730°C;
[0039]除气与精炼：调整熔炼温度700~720°C，加入六氯乙烷进行除气精炼，加入量为 0. 4%，均匀搅动lOmin，然后净化扒渣；
[0040] 变质与二次精炼：调整熔炼温度730~740°C，加入Al-Sr变质剂作变质处理， 加入30min之后，调整熔炼温度700~710°C，加入除气精炼剂，加入量0. 1%，均匀搅动 lOmin，然后扒渣，准备饶注；
[0041] 浇注与铸造：调整合金温度在680~720°C，铸模温度180~250°C。
[0042] 所得的合金力学性能为：抗拉强度为300MPa、延伸率为10%、屈服强度210MPa。
[0043] 实施例2:
[0044]Si: 20kg、Mg: 30kg、Mn: 8kg、Fe: 3kg、Cu: 3kg、Zn: 3kg、A1:933kg放入恪炼炉进行恪 炼，熔炼温度700~720°C;
[0045] 除气与精炼：调整熔炼温度700~720°C，加入六氯乙烷进行除气精炼，加入量为 0. 5%，均匀搅动20min，然后净化扒渣；
[0046] 变质与二次精炼：调整熔炼温度730~740°C，加入Al-Sr变质剂作变质处理，加 入20min之后，调整熔炼温度700~720°C，加入除气精炼剂，加入量0. 2%，均匀搅动8min， 然后扒渣，准备浇注；
[0047] 浇注与铸造：调整合金温度在680~720°C，铸模温度180~250°C。
[0048] 所得的合金力学性能为：抗拉强度为290MPa、延伸率为5%、屈服强度230MPa。
[0049] 实施例3:
[0050] 1吨国内牌号为6061的错合金材料，抽取一块对测试其内娃含量，得测试值后将 国内牌号为6061的铝合金放入熔铝炉，待铝合金溶化后再向熔铝炉内加入硅或铝硅合金， 使热熔状态下铝合金中的硅含量处于〇. 8~2. 0%，熔炼温度700~750°C;
[0051]除气与精炼：调整熔炼温度700~720°C，加入六氯乙烷进行除气精炼，加入量为 0. 2%，均匀搅动15min，然后净化扒渣；
[0052] 变质与二次精炼：调整熔炼温度730~750°C，加入Al-Sr变质剂作变质处理，加 入lOmin之后，调整熔炼温度700~720°C，加入除气精炼剂，加入量0. 3%，均匀搅动5min， 然后扒渣，准备浇注；
[0053] 浇注与铸造：调整合金温度在680~720°C，铸模温度180~250°C。
[0054]所得的合金力学性能为：抗拉强度为280MPa、延伸率为3%、屈服强度220MPa。
[0055] 本发明使氧化效果更佳、膜层厚，色泽均匀，通过控制主要合金元素Si、Mg的含 量，使得材料具有较高的强度和成形性能。
[0056] 以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用 等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
【主权项】
1. 可阳极氧化的铸造铝合金，其特征在于其成分的质量百分含量为： Si 0.8~2.0 wt%; Mg OJ ~.'3 .'Owt %; Mn 0.1 ~0.8 wt% ; Fe < 0.3 wt% ； Cu < 0.3 wt% ： Zn < OJwt % ； 含有Ti、B、Re、Zr中至少一种微量元素且含量低于0. 05% ; 余M为Al。2. 根据权利要求1所述的可阳极氧化的铸造铝合金，其特征在于：成分中所述 Si 1. 2 ~I. 8wt% ; Mg 0. 8 ~I. 6wt% ; Mn 0. 2 ~0. 6wt%。3. 根据权利要求1所述的可阳极氧化的铸造铝合金，其特征在于：所述铝合金还含有 As、Sb、Bi、Pb、Sn、Ni元素中至少一种以上的元素且总量小于0. 05wt%，并且S含量在25ppm 以下。4. 权利要求1所述的可阳极氧化的铸造铝合金的制备方法，其特征在于包括以下步 骤： 1) 熔炼：按成分配比原料，投入熔炼炉，熔炼温度700~750°C ; 2) 除气与精炼：调整熔炼温度700~720°C，加入六氯乙烷进行除气精炼，加入量为 0. 2~0. 5%，均匀搅动10~20min，然后净化扒渣； 3) 变质与二次精炼：调整熔炼温度730~750°C，加入Al-Sr变质剂作变质处理，加入 10~30min之后，调整熔炼温度700~720°C，加入除气精炼剂，加入量0. 1~0. 3%，均匀 搅动5~lOmin，然后扒渣，准备浇注； 4) 浇注与铸造：调整合金温度在680~720°C，铸模温度180~250°C。5. 根据权利要求4所述的可阳极氧化的铸造铝合金的制备方法，其特征在于：主原料 为纯铝，辅原料为铝硅中间合金、镁合金、单质锰和混合稀土。
【专利摘要】本发明涉及可阳极氧化的铸造铝合金及制备方法，其成分：Si0.8～2.0wt％，Mg0.8～3.0wt％，Mn0.1～0.8wt％，Fe﹤0.3wt％，Cu﹤0.3wt％，Zn﹤0.3wt％，含有Ti、B、Re、Zr中至少一种微量元素且含量低于0.05％，余量为Al；制备时：先熔炼，然后除气与精炼，调整熔炼温度，加入六氯乙烷进行除气精炼，净化扒渣；再变质与二次精炼：调整熔炼温度730～750℃，加入Al-Sr变质剂作变质处理，调整熔炼温度700～720℃，加入除气精炼剂，扒渣；最后浇注与铸造。使氧化效果更佳、膜层厚，色泽均匀，通过控制主要合金元素含量，使得材料具有较高强度和成形性能。
【IPC分类】C22C21/00, C22C1/03
【公开号】CN105420555
【申请号】CN201510765518
【发明人】孙珏, 孟祥豹, 杨青, 许若震
【申请人】苏州三基铸造装备股份有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月11日