一种压铸镁合金及其制作工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种压铸镁合金，其成分按重量百分比包含：Al:4.1-4.5%，Gd:0.45-.055%，Cu:0.1-0.25%，Sb:0.15-0.3%，Mn:0.8-1.2%，Fe:0.35-0.4%，Zr:0.55-0.76%，Sn:0.35-0.45%，Ti:0.25-0.36%，Be:0.12-0.16%，Bi：0.2-0.32%，Cr:0.02-0.12%，Nd：0.4-0.56%，V：0.032-0.051%，余量为Mg，该压铸镁合金的制作工艺，成本低且操作简便，获得的镁合金具有较高的强度，使得此类镁合金具有比传统商业镁合金优越的力学性能。
【专利说明】一种压铸镁合金及其制作工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于镁合金材料领域，尤其是一种压铸镁合金及其制作工艺。
【背景技术】
[0002] 人们使用金属材料已有悠久的历史，由于人类文明的快速发展，金属材料的消耗 与日俱增，某些金属矿产资源逐渐趋于枯竭。镁是地球上储量最丰富的元素之一，随着镁产 品市场开放应用空间的增大，镁资源将发挥更加重要的作用，可能会成为铜、铝后时代的第 一接力棒。
[0003] 镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，因此，在不减少零部件的强度下，可 减轻铝或铁的零部件的重量。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢 相当。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大，所以镁合金具有 良好的抗震减噪性能；近年来，由于人们对产品轻量化的要求日益迫切，镁合金性能的不 断改善及压铸技术的显著进步，压铸镁合金的用量显著增长。特别是人类对汽车提出了进 一步减轻重量、降低燃耗和排放、提高驾驶安全性和舒适性的要求，镁合金压铸技术正飞速 发展。此外，镁合金压铸件已逐步扩大到其他领域，如手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩自 动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以及一些家用电器 具等。
[0004] 得益于中国汽车工业和3C等行业的转型升级及其中国经济地位的显著提升，镁 合金行业令市场看好。其中，汽车行业的轻量化，环保化需求，尤其是新能源汽车的发展，以 及镁合金研发技术和回收利用技术的不断进步，对促使镁合金的广泛应用将是利好消息。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种压铸镁合金的制作工艺，该工艺成本 低且操作简便，获得的镁合金具有较高的强度，使得此类镁合金具有比传统商业镁合金优 越的力学性能。
[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案： 一种压铸镁合金，按照重量百分比含量含有：A1:4. 1-4. 5%，Gd:0. 45-. 055%，Cu:0. 1-0. 25%,Sb:0. 15-0.3%,Mn:0.8-1. 2%,Fe:0. 35-0. 4%,Zr:0. 55-0. 76%, Sn:0. 35-0. 45%,Ti:0. 25-0. 36%,Be:0. 12-0.16%,Bi：0. 2-0. 32%,Cr:0. 02-0. 12%,Nd： 0· 4-0. 56%，V:0· 032-0. 051%，余量为Mg。
[0007]进一步的，按照重量百分比含量含有：Α1:4· 2%，Gd:0. 5%，Cu:0. 2%，Sb:0. 25%，Mn: 0. 96%,Fe:0. 38%,Zr:0. 65%,Sn:0. 4%,Ti:0. 3%,Be:0. 14%,Bi：0. 25%,Cr:0. 06%,Nd：0. 5%, V:0· 045%，余量为Mg。
[0008] 另外，还提供一种所述的压铸镁合金的制作工艺，包括以下步骤： (1)原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、 Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe中间合金； (2) 熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在720°C温度下进行熔 炼，熔炼过程中通入体积比为C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合气体进行保护，待所有原 料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在735 °C?745 °C保温静置10分钟后，在通入体积比 为C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为30cm 和直径为Φ20cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭； (3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MD0250型 镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0. 58%， 设置保护气体的工作压力位〇. 5MPa，供气温度为375°C，等待压射时长为5s，熔室温度为 750°C，泵室温度为725°C，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料； (4)压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工 艺参数如下：模温机温度175°C，模具预热时间65min、压射低速95%、一块位置120_、二块 位置256mm、二块速度85%、增压位置372mm、增压速度56%、压射终止576min，压射时间6s、 冷却时间8s、增压压力62MPa和调模压力2IMPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进 行压铸，从而制得长35cm和Φ25mm的高强韧镁合金材料。
[0009] 该发明采用了熔炼的手法，除去表面杂质，达到提高原料纯度的技术效果；采用了 精炼和压铸的手法，达到制备高强韧镁合金的技术效果；本发明主要采用Mg和Al作原料， 镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等 优点，能够达到减重、节能、降低污染，改善环境的效果；铝是当前用途十分广泛的、最经济 适用的材料之一，重量轻和耐腐蚀是其性能的两大突出特点。
[0010] 本发明的有益效果：减轻了重量、适用范围广、特别是针对于手提电脑外壳，手提 电锯机壳，鱼钩自动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以 及一些家用电器具等，具有良好的适配性，且质量较佳，制备工艺也相对较为简单，仅通过 四个步骤即可完成，反向的减少了成本，效益较高，同时具有比传统商业镁合金优越的力学 性能，能够进行大面积的推广和适用。
【具体实施方式】
[0011] 实施例1 一种压铸镁合金，按照重量百分比含量含有：A1:4. 2%，Gd:0. 5%，Cu:0. 2%，Sb:0. 25%，Mn：0.96%,Fe:0. 38%,Zr:0. 65%,Sn:0. 4%,Ti:0.3%,Be:0. 14%,Bi：0. 25%,Cr:0. 06%,Nd： 0· 5%，V:0· 045%，余量为Mg。
[0012] 压铸镁合金的制作工艺，包括以下步骤： (1) 原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯 Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、 Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe 中间合金； (2) 熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在720°C温度下进行熔 炼，熔炼过程中通入体积比为C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合气体进行保护，待所有原 料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在735°C?745°C保温静置10分钟后，在通入体积比 为C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为30cm 和直径为Φ20cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭； (3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MD0250型 镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0. 58%， 设置保护气体的工作压力位〇. 5MPa，供气温度为375°C，等待压射时长为5s，熔室温度为 750°C，泵室温度为725°C，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料； (4)压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工 艺参数如下：模温机温度175°C，模具预热时间65min、压射低速95%、一块位置120_、二块 位置256mm、二块速度85%、增压位置372mm、增压速度56%、压射终止576min，压射时间6s、 冷却时间8s、增压压力62MPa和调模压力2IMPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进 行压铸，从而制得长35cm和Φ25mm的高强韧镁合金材料。
[0013] 实施例2: 一种镁合金，按照重量百分比含量含有：A1:4. 1%，Gd:0. 45%，Cu:0. 1%，Sb:0. 15%，Mn: 0.8%,Fe:0. 35%,Zr:0. 55%,Sn:0. 35%,Ti:0. 25%,Be:0. 12%,Bi：0. 2%,Cr:0. 02%,Nd：0. 4%, V:0· 032%，余量为Mg。
[0014] 所述的压铸镁合金的制作工艺，包括以下步骤： (1) 原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯 Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、 Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe 中间合金； (2) 熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在700°C温度下进行熔 炼，熔炼过程中通入体积比为C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合气体进行保护，待所有原 料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在720°C?735°C保温静置10分钟后，在通入体积比 为C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为25cm 和直径为ΦIOcm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭； (3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MD0250型 镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0. 64%， 设置保护气体的工作压力位〇. 68MPa，供气温度为350°C，等待压射时长为5s，熔室温度为 720°C，泵室温度为715°C，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料； (4) 压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工 艺参数如下：模温机温度165°C，模具预热时间60min、压射低速92%、一块位置105mm、二块 位置226mm、二块速度82%、增压位置352mm、增压速度50%、压射终止556min，压射时间6s、 冷却时间8s、增压压力52MPa和调模压力16MPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进 行压铸，从而制得长26cm和Φ18mm的高强韧镁合金材料。
[0015] 实施例3: 一种压铸镁合金，按照重量百分比含量含有：A1:4. 5%，Gd:0. 55%，Cu:0. 25%，Sb:0. 3%，Mn：1.2%,Fe:0. 4%,Zr:0. 76%,Sn:0. 45%,Ti:0. 36%,Be:0. 16%,Bi：0. 32%,Cr:0. 12%,Nd： 0· 56%，V:0· 051%，余量为Mg。
[0016] 所述的压铸镁合金的制作工艺，包括以下步骤： (1) 原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯 Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、 Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe 中间合金； (2)熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在750°C温度下进行熔 炼，熔炼过程中通入体积比为C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合气体进行保护，待所有原 料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在745°C?765°C保温静置10分钟后，在通入体积比 为C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为45cm 和直径为Φ25cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭； (3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MD0250型 镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0.68%， 设置保护气体的工作压力位〇. 65MPa，供气温度为385°C，等待压射时长为5s，熔室温度为 765°C，泵室温度为735°C，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料； (4) 压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工 艺参数如下：模温机温度185°C，模具预热时间75min、压射低速105%、一块位置126mm、二块 位置265mm、二块速度95%、增压位置382mm、增压速度65%、压射终止586min，压射时间6s、 冷却时间8s、增压压力72MPa和调模压力32MPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进 行压铸，从而制得长45cm和Φ30mm的高强韧镁合金材料。
[0017] 实施例1-3得到的合金的性能列于下表
【权利要求】
1. 一种压铸镁合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：A1:4. 1-4. 5%， Gd:0. 45-. 055%, Cu:0. l-〇. 25%, Sb:0. 15-0. 3%, Μη :0. 8-1. 2%, Fe:0. 35-0. 4%, Zr:0.55-0.76%, Sn:0.35-0. 45%, Ti:0.25-0. 36%, Be :0. 12-0. 16%, Bi ：0.2-0. 32%, Cr:0. 02-0. 12%，Nd :0· 4-0. 56%，V :0· 032-0. 051%，余量为 Mg。
2. 如权利要求1所述的镁合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：A1:4. 2%， Gd:0. 5%,Cu:0. 2%,Sb:0. 25%, Μη ：0. 96%,Fe:0. 38%,Zr:0. 65%,Sn:0. 4%,Ti:0. 3%, Be :0. 14%, Bi :0· 25%，Cr:0. 06%，Nd :0· 5%，V :0· 045%，余量为 Mg。
3. -种如权利要求1或2所述的压铸镁合金的制作工艺，其特征在于： (1) 原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯A1锭、纯 Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg_Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、 Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe 中间合金； (2) 熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在720°C温度下进行熔 炼，熔炼过程中通入体积比为C02:SF6=150:1. 5的C02/ SF6混合气体进行保护，待所有原 料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在735 °C?745 °C保温静置10分钟后，在通入体积比 为C02:SF6=150:1. 5的C02/ SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为30cm 和直径为Φ20cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭； (3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MD0250型 镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF 6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0. 58%， 设置保护气体的工作压力位〇. 5MPa，供气温度为375°C，等待压射时长为5s，熔室温度为 750°C，泵室温度为725°C，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料； (4) 压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工 艺参数如下：模温机温度175°C，模具预热时间65min、压射低速95%、一块位置120_、二块 位置256mm、二块速度85%、增压位置372mm、增压速度56%、压射终止576min，压射时间6s、 冷却时间8s、增压压力62MPa和调模压力2IMPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进 行压铸，从而制得长35cm和Φ 25mm的高强韧镁合金材料。
【文档编号】C22C1/03GK104278183SQ201410598891
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】杨攀 申请人:杨攀