CN102876947A - 镁合金及制造工艺及其制作的轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁合金，主要有镁、铝、镍、锰、锌组成，所述各种元素重量的百分比为：铝元素：7.2～8.5％，镍元素：0.007～0.01％，锰元素：0.30～0.70％，锌元素：0.20～0.30％，其余为镁元素；其制作工艺包括以下步骤：1)按重量百分比将各种元素加入熔炉里，加热到665±5℃，搅拌3～5分钟；2)每4小时一次，每次取精炼剂2KG，置于除碴机内，接上氮气压力约4.5KG，再通过钢管打入熔液中，至使熔液翻滚3～5分钟，取出钢管，静止5～10分钟，再将表面残碴扒出即可；3)灌模；4)冷却、脱模；5)成型。

Description

镁合金及制造工艺及其制作的轮毂

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体涉及一种专门使用在汽车镁合金轮毂制造领域的镁合金及制造工艺及其制作的轮毂。

背景技术

镁合金作为最轻的工程金属材料，具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强、以及减振性好和易于回收等一系列独特的性质，成为现代汽车和3C产业的首选材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。

随着我国加入WTO后国内、国际两个市场日益增长的需求以及国家西部大开发战略的实施，镁工业面临着重大的发展机遇。目前在国产的计算机、通讯设备上几乎没有质轻、耐用、具有减振、屏蔽等功能的镁合金零部件，产品的质量和销路受到很大的影响。可见我国镁合金压铸产品有广阔的应用市场，发展潜力非常大。近年来，镁合金压铸件在应用中显示出的巨大优势，得到了我国政府及相关部门的高度重视。科技部在“九五”期间就会同有关部门开展了“镁合金材料在轿车上的应用研究”。机遇与挑战并存，面对国际和国内市场对镁材料的巨大需求和竞争压力，中国镁产业迫切需要从技术、资源角度进行全面的整合，以适应21世纪新兴高新技术产业发展的需求，特别是在现有历史条件下，更应加快丰富、优质、廉价的镁资源的开发，走规模化、集团化、产品深度加工和道路；通过采用高新技术，特别是具有自主知识产权的关键技术和装备，全面提升传统产业技术水平和产品档次，为汽车和电子信息、通讯、家电行业提供镁合金材料和制品，并努力扩大出口，以低成本、高附加值产品参与国际市场竞争。

目前市场上的镁合金多数运用在航天、航空及汽车零部件上。但市场上的镁合金还不能用于汽车轮毂上，因镁合金的成份及特性问题，不适合目前的工艺制造或成本太高。

发明内容

本发明的目的是提出一种镁合金及制造工艺及其制作的轮毂，不仅克服了上述技术缺陷，而且其用锻压机一次冲压成型，制作简单、方便，不仅节约了能源，还大大减少了对环境的污染。同时，填补了国内技术的创新及市场空白；其次，解决了镁合金车轮产品在市场的推广及应用。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种镁合金，主要有镁、铝、镍、锰、锌组成，所述各种元素重量的百分比为：铝元素：7.2～8.5％，镍元素：0.007～0.01％，锰元素：0.30～0.70％，锌元素：0.20～0.30％，其余为镁元素。

进一步，所述各种元素重量的百分比为：铝元素：8％，镍元素：0.008％，锰元素：0.50％，锌元素：0.25％，其余为镁元素。

一种镁合金的制作工艺，包括以下步骤：

1)将镁熔液加热到665±5℃，按铝元素7.2～8.5％、镍元素0.007～0.01％、锰元素0.30～0.70％、锌元素0.20～0.30％的重量百分比直接往熔炉里加入铝、镍、锰、锌元素，并使用搅拌机搅拌3～5分钟即可。

2)每4小时一次，每次取精炼剂2KG，置于除碴机内，接上氮气压力约4.5KG，再通过钢管打入熔液中，至使熔液翻滚3～5分钟，取出钢管，静止5～10分钟，再将表面残碴扒出即可。

3)用测量温度仪测量熔液温度，当熔液达到660±5℃时，即可灌模。

4)针对模具接上冷却风管，每次冷却2～3分钟，即可脱模。

5)成型：打开模具，取出镁合金型材。

一种镁合金制作的汽车轮毂，其制作工艺为：

(1)原材料：选择上述镁合金型材；

(2)切割成段：按需求进行切割成段；

(3)加热锻压成坯：由原材料切割成段后，装进模具内进行加热，到425±5℃，锻压成粗坯；

(4)旋压轮辋：按需求，边加热边旋压轮辋成型；

(5)数控铣：按需求，进行数控铣外形结构；

(6)机加工：按需求，进行车床加工，得到产品形状；

(7)涂装：在轮毂表面喷涂金属粉沫的涂料；

(8)罩光：采用罩光喷涂，在面层上涂一道或几道清漆；

(9)终检入库：按要求进行终检并包装入库。

进一步，涂装前在工件上进行除油、除锈、磷化等处理。

本发明所述的镁合金及制造工艺及其制作的轮毂的有益效果是：密度小，相对强度较高(铝合金和铁)，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。

质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。

另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，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。镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢，远高于工程塑料。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一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPa，最高可达600多MPa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100％。镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。

在振动源附近的零件上使用镁合金可减小振动达到低噪音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在轮毂上使用镁合金。其延伸率和抗冲击力大。

经济和社会影响分析：

项目建成后，年可新增销售额9000万元，年平均上缴销售税金及附加520万元，年可实现平均利润总额800万元。可增加就业人数300人，节省能耗2200吨标准煤。项目投资回收期5年。如经济效益较好，各项经济指标应远高于行业标准。本项目完成后具有良好的综合社会效益。20世纪70年代以来，各国尤其是发达国家对汽车的节能和尾气排放提出了越来越严格的限制，1993-1994年欧洲汽车制造商提出“3公升汽油轿车”的新概念。美国提出了“PNGV”(新一代交通工具)的合作计划。其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油3公升的轿车，且整车至少80％以上的部件可以回收。这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车。镁作为实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视。

具体实施方式

下面对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

实施例1：

所述镁合金主要有镁、铝、镍、锰、锌组成，所述各种元素重量的百分比为：铝元素：7.2％，镍元素：0.01％，锰元素：0.70％，锌元素：0.30％，其余为镁元素。

所述的镁合金的制作工艺，包括以下步骤：

1)将镁熔液加热到665℃，按铝元素：7.2％，镍元素：0.01％，锰元素：0.70％，锌元素：0.30％的重量百分比直接往熔炉里加入铝、镍、锰、锌元素，并使用搅拌机搅拌3分钟即可。

2)每4小时一次，每次取精炼剂2KG，置于除碴机内，接上氮气压力约4.5KG，再通过钢管打入熔液中，至使熔液翻滚3分钟，取出钢管，静止5分钟，再将表面残碴扒出即可。

3)用测量温度仪测量熔液温度，当熔液达到660℃时，即可灌模。

4)针对模具接上冷却风管，每次冷却2分钟，即可脱模。

5)成型：打开模具，取出镁合金型材。

镁合金制作的汽车轮毂，其制作工艺为：

(1)原材料：选择上述镁合金型材；

(2)切割成段：按需求进行切割成段；

(3)加热锻压成坯：由原材料切割成段后，装进模具内进行加热，到425℃，锻压成粗坯；

(4)旋压轮辋：按需求，边加热边旋压轮辋成型；

(5)数控铣：按需求，进行数控铣外形结构；

(6)机加工：按需求，进行车床加工，得到产品形状；

(7)涂装：在轮毂表面喷涂金属粉洙的涂料，提高其运行可靠性和耐久性，提高其外观装饰性；

(8)罩光：为达到产品表面装饰性、耐久性的要求，采用罩光喷涂，在面层上涂一道或几道清漆增加或改善涂面光泽；

(9)终检入库：按要求进行终检并包装入库。

上述过程，涂装前在工件上进行除油、除锈、磷化等处理。

实施例2：

所述镁合金主要有镁、铝、镍、锰、锌组成，所述各种元素重量的百分比为：铝元素：8.5％，镍元素：0.007％，锰元素：0.30％，锌元素：0.20％，其余为镁元素。

所述的镁合金的制作工艺，包括以下步骤：

1)将镁熔液加热到670℃，按铝元素：8.5％，镍元素：0.007％，锰元素：0.30％，锌元素：0.20％的重量百分比直接往熔炉里加入铝、镍、锰、锌元素，并使用搅拌机搅拌5分钟即可。

2)每4小时一次，每次取精炼剂2KG，置于除碴机内，接上氮气压力约4.5KG，再通过钢管打入熔液中，至使熔液翻滚5分钟，取出钢管，静止10分钟，再将表面残碴扒出即可。

3)用测量温度仪测量熔液温度，当熔液达到670℃时，即可灌模。

4)针对模具接上冷却风管，每次冷却3分钟，即可脱模。

5)成型：打开模具，取出镁合金型材。

镁合金制作的汽车轮毂，其制作工艺为：

(1)原材料：选择上述镁合金型材；

(2)切割成段：按需求进行切割成段；

(3)加热锻压成坯：由原材料切割成段后，装进模具内进行加热，到430℃，锻压成粗坯；

(4)旋压轮辋：按需求，边加热边旋压轮辋成型；

(5)数控铣：按需求，进行数控铣外形结构；

(6)机加工：按需求，进行车床加工，得到产品形状；

(7)涂装：在轮毂表面喷涂金属粉洙的涂料，提高其运行可靠性和耐久性，提高其外观装饰性；

(8)罩光：为达到产品表面装饰性、耐久性的要求，采用罩光喷涂，在面层上涂一道或几道清漆增加或改善涂面光泽；

(9)终检入库：按要求进行终检并包装入库。

实施例3：

所述镁合金主要有镁、铝、镍、锰、锌组成，所述各种元素重量的百分比为：铝元素：8％，镍元素：0.008％，锰元素：0.50％，锌元素：0.25％，其余为镁元素。

所述的镁合金的制作工艺，包括以下步骤：

1)将镁熔液加热到660℃，按铝元素：8％，镍元素：0.008％，锰元素：0.50％，锌元素：0.25％的重量百分比直接往熔炉里加入铝、镍、锰、锌元素，并使用搅拌机搅拌4分钟即可。

2)每4小时一次，每次取精炼剂2KG，置于除碴机内，接上氮气压力约4.5KG，再通过钢管打入熔液中，至使熔液翻滚5分钟，取出钢管，静止7分钟，再将表面残碴扒出即可。

3)用测量温度仪测量熔液温度，当熔液达到655℃时，即可灌模。

4)针对模具接上冷却风管，每次冷却3分钟，即可脱模。

5)成型：打开模具，取出镁合金型材。

镁合金制作的汽车轮毂，其制作工艺为：

(1)原材料：选择上述镁合金型材；

(2)切割成段：按需求进行切割成段；

(3)加热锻压成坯：由原材料切割成段后，装进模具内进行加热，到420℃，锻压成粗坯；

(4)旋压轮辋：按需求，边加热边旋压轮辋成型；

(5)数控铣：按需求，进行数控铣外形结构；

(6)机加工：按需求，进行车床加工，得到产品形状；

(7)涂装：在轮毂表面喷涂金属粉洙的涂料，提高其运行可靠性和耐久性，提高其外观装饰性；

(8)罩光：为达到产品表面装饰性、耐久性的要求，采用罩光喷涂，在面层上涂一道或几道清漆增加或改善涂面光泽；

(9)终检入库：按要求进行终检并包装入库。

实施例4：

所述镁合金主要有镁、铝、镍、锰、锌组成，所述各种元素重量的百分比为：铝元素：7.2％，镍元素：0.007％，锰元素：0.30％，锌元素：0.20％，其余为镁元素。

所述的镁合金的制作工艺，包括以下步骤：

1)将镁熔液加热到660℃，按铝元素：7.2％，镍元素：0.007％，锰元素：0.30％，锌元素：0.20％的重量百分比直接往熔炉里加入铝、镍、锰、锌元素，并使用搅拌机搅拌4分钟即可。

2)每4小时一次，每次取精炼剂2KG，置于除碴机内，接上氮气压力约4.5KG，再通过钢管打入熔液中，至使熔液翻滚4分钟，取出钢管，静止8分钟，再将表面残碴扒出即可。

3)用测量温度仪测量熔液温度，当熔液达到665℃时，即可灌模。

4)针对模具接上冷却风管，每次冷却2.5分钟，即可脱模。

5)成型：打开模具，取出镁合金型材。

镁合金制作的汽车轮毂，其制作工艺为：

(1)原材料：选择上述镁合金型材；

(2)切割成段：按需求进行切割成段；

(3)加热锻压成坯：由原材料切割成段后，装进模具内进行加热，到430℃，锻压成粗坯；

(4)旋压轮辋：按需求，边加热边旋压轮辋成型；

(5)数控铣：按需求，进行数控铣外形结构；

(6)机加工：按需求，进行车床加工，得到产品形状；

(7)涂装：在轮毂表面喷涂金属粉沫的涂料，提高其运行可靠性和耐久性，提高其外观装饰性；

(8)罩光：为达到产品表面装饰性、耐久性的要求，采用罩光喷涂，在面层上涂一道或几道清漆增加或改善涂面光泽；

(9)终检入库：按要求进行终检并包装入库。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术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简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种镁合金，其特征在于：主要有镁、铝、镍、锰、锌组成，所述各种元素重量的百分比为：铝元素：7.2～8.5％，镍元素：0.007～0.01％，锰元素：0.30～0.70％，锌元素：0.20～0.30％，其余为镁元素。

2.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于：所述各种元素重量的百分比为：铝元素：8％，镍元素：0.008％，锰元素：0.50％，锌元素：0.25％，其余为镁元素。

3.一种权利要求1所述的镁合金的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1)将镁熔液加热到665±5℃，按铝元素7.2～8.5％、镍元素0.007～0.01％、锰元素0.30～0.70％、锌元素0.20～0.30％的重量百分比直接往熔炉里加入铝、镍、锰、锌元素，并使用搅拌机搅拌3～5分钟即可。

2)每4小时一次，每次取精炼剂2KG，置于除碴机内，接上氮气压力约4.5KG，再通过钢管打入熔液中，至使熔液翻滚3～5分钟，取出钢管，静止5～10分钟，再将表面残碴扒出即可。

3)用测量温度仪测量熔液温度，当熔液达到660±5℃时，即可灌模。

4)针对模具接上冷却风管，每次冷却2～3分钟，即可脱模。

5)成型：打开模具，取出镁合金型材。

4.一种权利要求1至3任意一项所述的镁合金制作的汽车轮毂，其特征在于：其制作工艺为：

(1)原材料：选择上述镁合金型材；

(2)切割成段：按需求进行切割成段；

(3)加热锻压成坯：由原材料切割成段后，装进模具内进行加热，到425±5℃，锻压成粗坯；

(4)旋压轮辋：按需求，边加热边旋压轮辋成型；

(5)数控铣：按需求，进行数控铣外形结构；

(6)机加工：按需求，进行车床加工，得到产品形状；

(7)涂装：在轮毂表面喷涂金属粉沫的涂料；

(8)罩光：采用罩光喷涂，在面层上涂一道或几道清漆；

(9)终检入库：按要求进行终检并包装入库。

5.根据权利要求4所述的汽车轮毂，其特征在于：涂装前在工件上进行除油、除锈、磷化等处理。