用于型铸的铝合金、由其制造的用于洗涤机的铝法兰轴和其制造方法与流程

对相关申请的交叉引用本申请涉及在2016年9月29日提交的no.10-2016-0125390并且要求其优先权，将其内容引入本文作为参考。根据本公开内容的设备和方法涉及用于型铸(模铸，压铸)的铝合金，且更具体地，涉及如下的用于型铸的铝合金：其以重量％计包括，3≤si≤10，3≤mg≤10，0.01≤fe≤1.3，0.01≤zn≤2，0.01≤cu≤1.5，0.01≤mn≤0.5，0.05≤ti≤0.15，0.01≤la≤2，0.01≤sr≤2，余量的al，和不可避免的杂质，并且具有改善的机械性质和抗腐蚀性。
背景技术：
：通常，由于铝是轻的、容易铸造、容易与其它金属合金化、在室温和高温下容易加工、并且具有良好的导热性和导电性，因此其遍及工业广泛地使用。特别地，近来，为了机动车和电子设备等的改善的燃料效率、降低的重量，经常使用其中铝与其它金属混合的铝合金。典型地，用铝合金制造产品的方法是通过压制成型而形成壳(case)、和在所述壳的表面上形成正极氧化物膜，并且根据该方法，可获得即使在长期使用之后也未被破坏并且具有漂亮地着色的表面的壳，但是由于通过压制加工不能成型的形状，所述壳的设计是受限的。因此，作为用铝合金制造产品的方法，广泛使用型铸方法，并且型铸是将熔融金属注入到被精确地机加工成铸件形状的模具中，从而获得与模具相同的铸件的精确铸造。根据该型铸方法，所制造的产品具有准确的尺寸，并且因此，不需要熨平(变薄拉伸，iron)，并且具有优异的机械性质，并且在由于大规模制造可能性和低制造成本的高的大规模生产率的情况下，该方法目前多数用在在多种领域例如汽车部件、电气设备、光学仪器和测量仪器中。作为目前广泛使用的用于型铸的铝合金，一直使用基于al-si的合金例如aldc3、aldc10或aldc12，和al-mg合金例如aldc5或aldc6，其具有良好的铸造性。然而，这些铝型铸材料具有以下问题：由于在型铸期间空气进入而在内部出现孔；机械性质由于所述孔的出现而劣化；当以大的量包括镁时，熔融的金属沉积在模具表面上以缩短模具寿命；并且在加工期间由于切屑卷曲(螺旋)，加工时间增加和工具被破坏。此外，由于所述铝型铸材料具有差的抗腐蚀性，它们已经限制了适用范围的扩展。为了改善该差的抗腐蚀性，已经提出了使用物理沉积在合金表面上形成保护性涂覆膜的方法，然而，该方法具有以下问题：其需要昂贵的辅助设备，并且难以再循环。已经提出了其它方法，例如将具有抗腐蚀性的元素的离子注入到合金表面中的离子注入和将激光注入到合金表面中以在表面层上形成亚稳态的激光退火。然而，前者在离子注入深度方面有限制并且因此，当在使用期间离子注入层被破坏时，抗腐蚀性快速恶化。后者需要单独的机加工，因为在处理过程期间，产品的尺寸改变。因此，出现对于新的用于型铸的铝合金的需要，所述铝合金具有优异的机械性质和抗腐蚀性，并且在型铸过程中在模具表面上不具有沉积物，即使在包括大量镁的情况下也是如此。技术实现要素：为了解决以上讨论的缺点，主要目的是提供包括镧(la)和锶(sr)以具有改善的机械性质和抗腐蚀性的用于型铸的合金、以及其制造方法。根据本公开内容的示例性实施方式的用于型铸的铝合金以重量％计包括，3≤si≤10，3≤mg≤10，0.01≤fe≤1.3，0.01≤zn≤2，0.01≤cu≤1.5，0.01≤mn≤0.5，0.05≤ti≤0.15，0.01≤la≤2，0.01≤sr≤2，余量的al，和不可避免的杂质。在此情况下，可满足0.1≤sr≤1.0。在此情况下，可满足0.01≤la≤0.5。同时，所述用于型铸的铝合金可具有240-270n/mm2的拉伸强度、230-260n/mm2的内力、和90-110kj/m2的冲击值。同时，所述用于型铸的铝合金可具有3.5-4.5μa的腐蚀电流、-660到-645v的电位、和4.9-5.6ω的抗腐蚀性(腐蚀电阻)，如通过在包含5％氯化钠的环境中的动电位加速试验测量的。同时，用于洗涤机(洗衣机)的铝法兰轴可由根据本公开内容的示例性实施方式的用于型铸的合金制造。同时，用于制造根据本公开内容的示例性实施方式的用于型铸的铝合金的方法包括：制备包括la和sr的母合金；将al、si、mg、fe、zn、cu、mn和ti在坩埚中熔融以基于所述用于型铸的铝合金的总重量以重量％计包括3≤si≤10，3≤mg≤10，0.01≤fe≤1.3，0.01≤zn≤2，0.01≤cu≤1.5，0.01≤mn≤0.5和0.05≤ti≤0.15；和将由此制备的母合金添加至所述坩埚以基于所述用于型铸的铝合金的总重量以重量％计包括0.01≤la≤2和0.01≤sr≤2。在此情况下，可进一步包括当所述熔融完成时向所述坩埚添加助熔剂。同时，所述母合金可为al-la-sr三元母合金、或者al-mg-la-sr四元母合金。同时，所述熔融可在600-700℃进行。在开始以下的详细描述之前，阐明本专利文件中使用的一些措辞和短语的定义可为有利的：术语“包括”和“包含”以及其派生词意味着包括而没有限制；术语“或”是包容性的，意味着和/或；短语“与...关联的”和“与其关联的”以及其任何派生词可意味着包括、被包括在...内、与...互连、包含、被包含容纳在...内、连接至...或者与...连接、耦合至...或者与...耦合、与...能通信的、与...合作、交织、并置、邻近于、结合至...或者与...结合、具有、具有...的性质等；和术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统或者其部分，这样的设备可以硬件、固件或者软件、或者其至少两种的一些组合来执行。应注意，无论是当地地还是远程地，与任何具体的控制器关联的功能性可为集中式的或分布式的。此外，以下描述的各种功能可由一个或多个计算机程序执行或者支持，所述计算机程序各自由计算机可读程序代码形成并且在计算机可读介质中体现。术语“应用”和“程序”指的是适合于以合适的计算机可读程序代码执行的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据、或者其部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、对象代码、和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、硬盘驱动器、光盘(cd)、数字视频盘(dvd)、或者任何其它类型的存储器。“非临时性”计算机可读介质排除传输临时性电信号或者其它信号的有线、无线、光学、或者其它通信链路。非临时性计算机可读介质包括其中数据可永久存储于的介质和其中数据可存储和之后被重写的介质例如可重写光盘或者可擦除存储器件。在本专利文件中提供了一些措辞和短语的定义，本领域普通技术人员应理解，在许多(即使不是大多数)情况下，这样的定义适用于这样定义的措辞或短语的在先、以及将来的使用。附图说明为了本公开内容和其优点的更完全理解，现在介绍与附图一起考虑的以下描述，其中相同的附图标记表示相同的部分：图1a、1b、2a和2b是表示作为用于型铸的常规铝合金的adc12和根据本公开内容制造的用于型铸的铝合金的抗腐蚀性实验结果的图；图3a-3d是表示作为用于型铸的常规铝合金的adc12和根据本公开内容制造的用于型铸的铝合金的取决于sr含量的抗腐蚀性实验结果的图；图4a-4c是用于比较和描述作为用于型铸的常规铝合金的al6061和根据本公开内容制造的用于型铸的铝合金的强度的图；和图5是用于描述根据本公开内容的用于型铸的铝合金的制造方法的流程图。具体实施方式本专利文件中用于描述本公开内容的原理的各种实施方式和以下讨论的图1a-5仅是举例说明并且绝不应被解释为限制本公开内容的范围。本领域技术人员将理解，本公开内容的原理可以任何合适地布置的系统或者设备执行。此外，除非另外明确地描述，‘包括’任何成分应被理解为暗示着包括另外的成分，但是不排除任何另外的成分。此外，附图中的各种要素和范围是示意性地绘制的。因此，本公开内容的技术思想不受附图中所描绘的相对尺寸和间距限制。本公开内容的用于型铸的铝合金包括3-10重量％的硅(si)、3-10重量％的镁(mg)、0.01-1.3重量％的铁(fe)、0.01-2重量％的锌(zn)、0.01-1.5重量％的铜(cu)、0.01-0.5重量％的锰(mn)、0.05-0.15重量％的钛(ti)、0.01-2重量％的镧(la)、0.01-2重量％的锶(sr)、余量的al、和不可避免的杂质。所述合金中包括的不可避免的杂质可为痕量，并且可存在于其中的附带(伴随)杂质可为b、cr、sn、pb、ni、cd、ag、zr、ca、mo、其它过渡金属元素、另外的稀土元素等，但不限于此。所述附带杂质可随着铸件(铸造)而变化，但是它们的存在对本公开内容没有影响，并且杂质的总量可小于0.01重量％。本公开内容的用于型铸的铝合金包括3-10重量％的镁(mg)。镁成分改善拉伸强度，而且比si轻，因此对于产品的重量降低是有利的。在镁的含量小于3重量％的情况下，可得不到提高拉伸强度的效果，和在镁的含量大于10重量％的情况下，抗腐蚀性恶化并且熔融金属的粘性增加以降低流动性，导致恶化的可加工性。特别地，与常规的基于al-si的合金相比，本公开内容的铝合金包括显著大的量的镁，其比基于al-mg的合金中的镁的量大。本公开内容的这样的镁量具有以下技术意义(重要性)：可实现产品的更高强度的目的，同时抗腐蚀性和可加工性不恶化。由于这些特性，本公开内容的合金可应用于家用电器的需要强度和高抗腐蚀性两者的部件，并且特别地，对于这样的产品是有利的：冲击被反复地施加向其并且其与水或空气接触。例如，根据本公开内容的铝合金可用于例如将洗涤机的滚筒固定成旋转的法兰轴的部件中。进一步地，本公开内容的用于型铸的铝合金包括硅(si)。si成分改善所述铝合金的流动性以改善成型性，降低凝固收缩率以降低收缩量，和起到改善硬度的作用。在本公开内容的用于型铸的铝合金中，si可以基于整个合金的总重量的3-10重量％的量添加。在si成分的含量小于3重量％的情况下，添加效果可忽略不计，而在si成分的含量大于10重量％的情况下，热膨胀系数和伸长率可降低，并且在表面上可出现瑕疵(污斑，stain)。此外，本公开内容的用于型铸的铝合金包括铁(fe)。fe成分使在用于型铸的模具中的粘附降低以具有良好的铸造性，并且起到使模具的侵蚀降低(恶化)的作用。在本公开内容的用于型铸的铝合金中，fe可以基于整个合金的总重量的0.01-1.3重量％的量添加。在基于整个合金的总重量，fe成分的含量小于0.01重量％的情况下，难以将铸造制品脱模，而在fe成分的含量大于1.3重量％的情况下，al和si可结合以产生易受攻击的析出物，并且使所述铝合金的抗腐蚀性降低。进一步地，本公开内容的用于型铸的铝合金包括锌(zn)。zn成分具有改善合金的强度和铸造性的效果。在本公开内容的用于型铸的铝合金中，zn可以基于整个合金的总重量的0.01-2重量％的量添加。在基于整个合金的总重量，zn成分的含量小于0.01重量％的情况下，机械性质的改善可忽略不计，而在zn成分的含量大于2重量％的情况下，合金的密度降低以导致裂纹。进一步地，本公开内容的用于型铸的铝合金包括锰(mn)。mn成分起到在所述合金中析出mn-al6相以通过细的析出物的分散和固溶体增强而改善所述合金的机械性质的作用。在本公开内容的用于型铸的铝合金中，mn可以基于整个合金的总重量的0.01-0.5重量％的量添加。在基于整个合金的总重量，mn成分的含量小于0.01重量％的情况下，机械性质的改善可忽略不计，而在mn成分的含量大于0.5重量％的情况下，由于粘附，可加工性可恶化，所述粘附还由mg导致。进一步地，本公开内容的用于型铸的铝合金包括铜(cu)。cu成分具有改善合金的强度和硬度的效果。在本公开内容的用于型铸的铝合金中，cu可以基于整个合金的总重量的0.01-1.5重量％的量添加。在基于整个合金的总重量，cu成分的含量小于0.01重量％的情况下，机械性质的改善可忽略不计，而在cu成分的含量大于1.5重量％的情况下，抗腐蚀性和伸长率可恶化。进一步地，本公开内容的用于型铸的铝合金包括钛(ti)。ti成分可添加至所述铝合金以起到将晶粒细化的作用，和获得防裂效果，并且在本公开内容的用于型铸的铝合金中，ti可以基于整个合金的总重量的0.05-0.15重量％的量添加。在ti成分的含量小于0.05重量％的情况下，可得不到晶粒细化的效果，而在ti成分的含量大于0.15重量％的情况下，伸长率可降低。进一步地，本公开内容的用于型铸的铝合金包括镧(la)。la成分添加至所述铝合金以具有如下效果：改善所述铝合金的流动性以改善成型性，改善熔融的合金在模具上的沉积性质，和改善抗腐蚀性。特别地，la通过与合金元素例如cu和fe形成金属间化合物而具有使铝基质中的微晶相稳定化的效果。同时，在本公开内容的用于型铸的铝合金中，la可以基于整个合金的总重量的0.01-2重量％的量添加。在la成分的含量小于0.01重量％的情况下，效果可忽略不计，而在la成分的含量大于2.0重量％的情况下，在合金表面上出现气泡。可以基于整个合金的总重量的0.01-0.5重量％包括la。进一步地，本公开内容的用于型铸的铝合金包括锶(sr)。sr成分可通过降低由在型铸过程中的空气进入产生的孔而具有改善合金的强度的效果，并且在本公开内容的用于型铸的铝合金中，sr可以基于整个合金的总重量的0.01-2重量％的量添加。在sr成分的含量小于0.01重量％的情况下，机械性质的改善可忽略不计，而在sr成分的含量大于2.0重量％的情况下，孔的分布降低，但是孔的尺寸增加。可以基于整个合金的总重量的0.05-1.0重量％包括sr。也可以基于整个合金的总重量的0.1-0.5重量％包括sr。各成分例如铝、硅、铁、铜和钛可具有至少约99％的纯度。虽然本公开内容的用于型铸的铝合金与型铸的常规铝合金相比包括大量的mg(镁)，但是其具有改善抗腐蚀性的效果。进一步地，本公开内容的用于型铸的铝合金不沉积在模具上，并且因此，容易加工，可提高模具寿命，和降低在型铸过程中产生的孔以改善机械性质例如强度、内力和冲击值。因此，可解决在加工常规铝合金期间由于切屑卷曲引起的增加的加工时间和破坏的加工工具的问题。下文中，将通过具体实施例、参照附图更详细地描述本公开内容。然而，这些实施例仅用于说明本公开内容，并且本公开内容的范围不限于这些实施例。用于型铸的铝合金的物理性质测试在本公开内容中，由硅、铁、铜、锰、镁、锶、镧、锌、钛和铝制造具有优异的抗腐蚀性和机械性质的用于型铸的铝合金以具有如下表1中所示组成(实施例)。参照所附的图5详细地描述制造用于型铸的铝合金的具体方法。进一步地，作为本公开内容的对比例，制造具有如下表1中所示组成(adc12(实测))的adc12合金。[表1]实施例1：抗腐蚀性评价(1)将制造成具有如上表1中所示组成的作为根据本公开内容的实施例的铝合金和作为对比例的adc12分别融化，保持在600-700℃，然后根据已知方法，使用型铸设备添加至模具并且经历注射和冷却，从而制备各试样。将型铸之后的各试样在25℃下在具有10-11的ph的氢氧化钾(koh)溶液中浸渍480小时，然后使用数字显微镜对各试样的表面进行分析。图1a和1b表示由作为用于型铸的常规铝合金的adc12形成的试样的表面的分析。具体地，图1a和1b分别为试样的表面的50倍和200倍放大。进一步地，图2a和2b表示根据本公开内容的示例性实施方式的被制造成具有如表1中所示的组成的用于型铸的铝合金的试样的表面的分析。具体地，图2a和2b分别为试样的表面的50倍和200倍放大。参照图1a和1b，可证实，在由adc12形成的试样的表面上出现麻点(孔蚀)腐蚀。此处，麻点腐蚀可具有60-100μm的深度。进一步地，在由adc12形成的试样中还发现剥蚀。然而，参照图2a和2b，可证实，在根据本公开内容的示例性实施方式的具有所述组成的所制造试样的表面上，麻点腐蚀具有小的数量和浅的深度。即，根据图2a和2b，认识到，包括la和sr的根据本公开内容的示例性实施方式的用于型铸的铝合金具有优异的抗腐蚀性，尽管其mg含量比用于型铸的常规铝合金高。实施例2：抗腐蚀性评价(2)将制造成具有如上表1中所示组成的作为根据本公开内容的实施例的铝合金和作为对比例的adc12分别融化，保持在600-700℃，然后使用型铸设备添加至模具并且经历注射和冷却，从而制备各试样。将型铸之后的各试样切割成1cm2的暴露面积，然后通过在包含5％氯化钠(nacl)的环境中的动电位加速实验评价试样的腐蚀耐久性。此处，动电位加速实验是使用由在电产生过程中产生的电位移差决定的极性的实验，并且可通过该实验分析电流、电压、电阻等。参照下表2，由根据本公开内容的示例性实施方式的铝合金形成的试样的腐蚀电流(i腐蚀)为4.12μa，这意味着所述试样具有由adc12形成的试样的腐蚀耐久性的三倍大的腐蚀耐久性。此外，由根据本公开内容的示例性实施方式的铝合金形成的试样表现出由adc12形成的试样的抗腐蚀性(腐蚀电阻)的1.7倍大的抗腐蚀性(zre)，并且因此可被证实为具有与用于型铸的常规铝合金的腐蚀耐久性相比更好的腐蚀耐久性。同时，下表2中表示腐蚀耐久性的值仅是实例，并且因此不限于此，和取决于各成分的含量的变化，根据本公开内容的铝合金可具有约3.5-4.5μa的腐蚀电流、约-660到-645v的电位、和约4.9-5.6ω的抗腐蚀性。[表2]分类i腐蚀[μa]e[mv]zre[ω]adc1212.68-6083.1实施例4.12-6515.3图3a-3d为表示作为用于型铸的常规铝合金的adc12和根据本公开内容制造的用于型铸的铝合金的取决于sr的含量的抗腐蚀性实验结果的图。具体地，图3a中所说明的对比例由具有如以上表1中所示组成的adc12制备，并且图3b-3d中所说明的根据本公开内容的实施例是通过将如以上表1中所示组成中的sr的含量分别改变成0重量％、0.15重量％和0.5重量％而制备的。参照图3a-3d，可证实，当sr的含量为0.15重量％时，孔尺寸最小。此外，当sr的含量为0重量％时的孔尺寸为5-10μm，如图3b中所示，然而，当sr的含量为0.15重量％时的孔尺寸降低至小于5μm，如图3c中所示。因此，认识到，包括la和sr的根据本公开内容的示例性实施方式的用于型铸的铝合金具有优异的抗腐蚀性，尽管其mg含量比用于型铸的常规铝合金高。同时，可证实，当sr的含量为0.5重量％时，孔分布是最小的。然而，如图3d中所示，孔尺寸与当sr的含量为0.15重量％时的孔尺寸相比增加。因此，sr的含量可为约0.15重量％。实施例3：物理性质评价将制造成具有如上表1中所示组成的作为根据本公开内容的实施例的铝合金和作为对比例的adc12分别融化，保持在600-700℃，然后根据已知方法，使用型铸设备添加至模具并且经历注射和冷却，从而制备各试样。将型铸之后的各试样切割成2.9mmx23.7mm，并且根据astm标准使用万能测试机测量试样的拉伸强度、屈服强度、变形量、内力、冲击值等。参照下表3，可证实，由根据本公开内容的示例性实施方式的合金形成的试样具有与由adc12形成的试样相比全部改善的拉伸强度、0.2％内力和冲击值。同时，由于下表3的机械性质值仅是实例，并且因此不限于此，和根据本公开内容的铝合金可具有约240-270n/mm2的拉伸强度、约230-260n/mm2的内力、和约90-110kj/m2的冲击值。[表3]图4a-4c是用于比较和描述作为常规铝合金的al6061和根据本公开内容制造的铝合金的强度的图。具体地，图4a-4c各自表示当加工常规的al6061、黄铜和根据本公开内容的合金时产生的碎片。此处，al6061和黄铜可为能商购获得的合金产品。参照图4a，可证实，al6061不具有高的硬度，使得切屑卷曲发生。此处，切屑卷曲指的是，由合金加工产生而未从工具上落下的碎片卷曲，并且这导致增加的加工时间和缩短的工具寿命。然而，由于黄铜具有高的强度和硬度，因此当合金加工时碎片以粉末形式出现，并且因此，未出现切屑卷曲，如图4b中所示。同时，参照图4c，类似于图4b，在加工根据本公开内容的铝合金时产生的碎片为粉末形式。这样，根据本公开内容的铝合金与常规铝合金al6061相比具有改善的硬度和强度，并且具有减少的切屑卷曲，和因此，可预计所述合金缩短的加工时间和延长的工具寿命。图5是用于描述根据本公开内容的用于型铸的铝合金的制造方法的流程图。首先，制备包括la和sr的母合金(s501)。具体地，将la和sr根据组成添加至al，并且在600-700℃一起熔融以制备al-la-sr三元母合金。此处，进一步添加mg以制备al-mg-la-sr四元母合金。接着，将本公开内容的铝合金中的除了la和sr之外的成分根据组成添加至坩埚，并且在600-700℃熔融(s502)。具体地，可将al、si、mg、fe、zn、cu、mn和ti添加至坩埚以基于所述用于型铸的铝合金的总重量以重量％计包括3≤si≤10，3≤mg≤10，0.01≤fe≤1.3，0.01≤zn≤2，0.01≤cu≤1.5，0.01≤mn≤0.5和0.05≤ti≤0.15。此处，所述坩埚可为石墨坩埚。同时，在完成所述熔融之后，可进一步进行如下过程：添加助熔剂以在熔融的金属表面上形成氧化防止膜。接着，可将由此制备的母合金根据组成添加至所述熔融的金属，并且一起熔融(s503)。具体地，可将制备成基于所述用于型铸的铝合金的总重量以重量％计包括0.01≤la≤2和0.01≤sr≤2的母合金添加至所述熔融的金属。此处，在添加至所述熔融的金属之后，所述母合金可被加热至600-700℃达30-60分钟以完全融化。之后，可根据已知方法使用型铸设备将该熔融的合金添加至模具，并且经历注射和冷却以制造产品。这样，通过使用包括la和sr的母合金制备铝合金，可稳定地制造所述合金而不损失成分。同时，以上描述的是在制备包括la和sr的母合金之后将不包括la和sr的铝合金熔融，然而，本公开内容不限于此，并且可在将不包括la和sr的铝合金熔融之后制备包括la和sr的母合金，或者两个过程可同时或者单独地进行。根据如以上描述的本公开内容的多种示例性实施方式，通过在铝合金中包括la和sr，可获得这样的铝合金：其具有优异的流动性以容易地铸造，在模具表面上具有很少的沉积物，并且具有改善的机械性质和抗腐蚀性。虽然已经使用示例性实施方式描述了本公开内容，但是多种变化和改动可被暗示给本领域技术人员。意图是，本公开内容涵盖落在所附权利要求的范围内的这样的变化和改动。当前第1页12