高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其压力铸造制备方法

文档序号:9703298阅读:402来源:国知局
高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其压力铸造制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其压力铸造制备方法,属于工业用 铝合金及制造领域。
【背景技术】
[0002] Al-Si系合金的流动性好、铸件致密、不易产生铸造裂纹,具有良好的铸造性能、抗 蚀性能和中等的切削加工性能,是比较理想的铸造合金,己成为制造业中最受重视的结构 材料之一。但目前铸造Al-Si合金的力学性能不尽如人意,强度和硬度一般,韧性较低。A380 铝合金是美国牌号的压铸铝合金,也是最广泛使用的Al-Si系合金,其Si含量高达7.5wt% ~9.5wt%,有良好的铸造性能,而高的Cu含量(3.Owt%~4.Owt% )可获得高的强度和良好 的可加工性,现已被广泛应用于交通运输行业(汽车、摩托车等工业)、航天航空、电子/电器 等各个领域。同时,也因为A380中Cu含量高,生成的富Cu相的标准电极电位高,在潮湿或者 液体环境中易于腐蚀。A360铝合金也是使用较为广泛的Al-Si系压铸合金,跟A380相比最显 著的区别是Cu含量低,最大值为0.6%,形成的富铜相比A380少很多,耐腐蚀性能也略好于 A380合金,但由于其熔焊和铜焊性能差,限制了在工业生产中的应用,一般用作盖板和仪器 外壳。
[0003]因此,开发研制新型能够替代部分铝合金的高强韧铸造铝合金压铸材料及其铸造 工艺才是铝合金未来的发展方向

【发明内容】

[0004]针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种高强度、耐腐蚀性的铸造铝合金及其压 力铸造的制备方法,以解决上述问题。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]第一方面,本发明提供了一种高强、高耐腐蚀的压铸铝合金,其包括按重量百分数 计的如下元素:Si7.0~15%,Mg0.2~0·6%,Μη0.2~1·0%,Ζη0~1.0%,Sr0.02~ 0.1%,Fe0.4~1.0%,Cu0~0·5%,Μ0.01~1.5%,余量为A1和不可避免的杂质,其中, Α1的重量分数不低于78%,Μ为RE或含有Ti、Zr和V中的至少一种元素的组合元素。
[0007] 作为优选方案,所述RE选自6(1、1^、¥、恥、31114^¥13、〇6中的至少一种。
[0008] 作为优选方案,所述组合元素中,按合金中的所有元素总量计,Ti的重量分数为0 ~0.5%、Zr的重量分数为0~0.5%、V的重量分数为0~0.5%。
[0009]第二方面,本发明还提供了一种如前述的高强、高耐腐蚀的压铸铝合金的制备方 法,其包括如下步骤:
[0010] 将铝源、镁源、锌源和含有硅、锰和锶的至少一种中间合金均去除氧化层并烘干预 热至200°C;
[0011 ] 将占铝源总质量5~15%的铝源在710~720°C下熔化成熔池后,加入剩余错源;
[0012]待铝源全部熔化后,升温至720°C,将含铝和硅的中间合金分2~4次加入,并保持 温度恒定在710~720°C;
[0013] 待所述含有铝和硅的中间合金全部熔化后,升温至740°C,依次加入含有铝和锰的 中间合金、含有铝和锶的中间合金、含有铝和铜的中间合金、含有铝、钛和硼的中间合金、含 有铝和锆的中间合金、含有铝和钒的中间合金、含有铝和铁的中间合金及稀土中间合金,待 所有中间合金都加入完毕后在740°C保温15~20分钟;
[0014] 待所有中间合金都熔解完毕,将熔体温度降至695~705°C加入镁源和锌源,待所 述镁源和锌源都完全熔化后,在715~725°C时加入精炼剂进行精炼,精炼后静置10~20分 钟,在710~730°C撇去表面浮渣,得到铝合金熔体;
[0015]将所述铝合金熔体降温至630~680°C之间,以0.5~8m/s的速度压射到预热至240~270°C的模具中,冷却后得到所述高强、高耐腐蚀的压铸铝合金。
[0016] 作为优选方案,所述含有铝和硅的中间合金为AlSi23,所述含有铝和锰的中间合 金为AlMnlO,所述含有铝和锶的中间合金为AlSrlO、所述含有铝和铜的中间合金为AlCu50、 所述含有铝、钛和硼的中间合金为Α1??5Β1、所述含有铝和锆的中间合金为AlZr4、所述含有 铝和钒的中间合金A1V5、所述含有铝和铁的中间合金为AlFe20,所述稀土中间合金为 A1RE10中间合金。
[0017] 作为优选方案,所述精炼剂的添加量为原料总重量的0.5~1.5%。
[0018] 作为优选方案,所述精炼剂由按重量百分数计的如下组分组成:碳酸钙为50~ 70%,氯化钠为10~30%,氯化钾为10~30%。
[0019]作为优选方案,所述精炼的温度不超过730°C,搅拌时间不超过lOmin。
[0020]本发明中,其主要原理是对于压力铸造Al-Si系合金而言,Fe作为有害元素会在基 体中形成粗大的片状和针状相,使合金的强度和塑性降低,但对于压力铸造Al-Si系合金而 言,Fe含量须2 0.4wt. %以防止粘模及提高合金的高温性能,因此在合金中加入适量的Μη 元素可以降低Fe对合金的有害影响,且适量的Μη也能提高合金的耐热性和致密性。发明中 的合金成分去降低了Cu元素含量,即降低了Cu元素对合金耐腐蚀性能的影响,同时在Al-Si 合金中加入Mg等元素,可以形成室温强化相Mg2Si,保证合金的力学性能,在压力铸造在生 产过程中,不需要庞大的加工设备,可以浇注成形状复杂的零件,节约金属、降低成本以及 减少工时等,提高了中间合金的市场竞争力,适合推广到规模化工业生产中。
[0021] 与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
[0022] 1、合金原料均为纯金属和中间合金,来源广泛,整个制备过程无杂质元素渗入,制 备的错合金杂质含量极低;
[0023] 2、铸造过程中精炼剂的使用可有效去除铝合金熔液中杂质,有效改善了铝合金的 机械性能和耐腐蚀性能;
[0024] 3、适量的RE可有效提高已有高强铝合金的性能。稀土与Al,Si,Mg等元素形成稀土 化合物,大大提高了合金的室温和高温强度。使用稀土处理,细化了初晶硅和共晶硅,延伸 率也得到提高。
[0025] 4、本方法制备的合金材料具有高的抗拉强度,屈服强度和高的延伸率,并具有耐 腐蚀性能好等特点,符合汽车铝合金零部件的使用要求,满足汽车轻量化发展的需求;
[0026] 5、综上所述,采用本工艺制备的铝合金材料力学性能优异,制成的材料无气孔缺 陷,且工艺简单,安全可靠,操作方便,具有较高的市场竞争力,适合推广到规模化工业生产 中。
【附图说明】
[0027] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显:
[0028] 图1为实施例1中制备压铸铝合金铸态金相组织图;
[0029] 图2为实施例2中制备压铸铝合金铸态金相组织图;
[0030] 图3为实施例3中制备压铸铝合金铸态金相组织图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术 人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0032] 实施例1
[0033] 一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金的重量百分比为:按理论配比,Si12%,Mg0.4%,Μη0.5%,Ζη0.5%,Sr0.04%,Cu0.25%,Ti0.3%,Zr
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