CN103805817A - 具有高加工性的AlMgSi系铝合金、其制造方法及由此制造的汽车配件 - Google Patents

具有高加工性的AlMgSi系铝合金、其制造方法及由此制造的汽车配件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种AlMgSi系铝合金及其制造方法，作为AlMgSi系铝合金，包含：硅(Si)1.0-1.4重量%、镁(Mg)0.70-0.85重量%、锡(Sn)0.8-1.20重量%、锰(Mn)0.01-0.4重量%、铁(Fe)0.001-0.50重量%、铜(Cu)0.01-0.10重量%、铬(Cr)0.01-0.25重量%、锌(Zn)0.01-0.20重量%、以及余量的不可避免的杂质及铝(Al)。

Description

具有高加工性的AlMgSi系铝合金、其制造方法及由此制造的汽车配件
技术领域
本发明涉及具有高加工性的AlMgSi系铝合金、其制造方法及由此制造的汽车配件。更具体而言，本发明涉及一种针对AlMgSi系铝合金，能够改善铝合金的加工性，抑制毛刺(burr)的发生，使加工工具发生损坏的可能性实现最小化，减小加工周期，提高汽车配件质量的AlMgSi系铝合金、其制造方法及由此制造的汽车配件。
背景技术
ABS(antilock breaking system，防死锁刹车系统)或ESC(electronicstability control，电子稳定控制系统)的泵壳主要使用6000系铝锻造合金。
但是，一般而言，6000系铝锻造合金的加工屑生成较长，加工时，合金卷入加工工具，或加工时工具受到大的负荷，发生加工不良的可能性会增高，因此会降低加工速度，使加工的物品表面发生毛刺(burr)，还会降低加工的物品的质量。
因此，需要开发一种能够通过改善屑的发生来改善加工性，使加工周期实现最小化，提高加工的配件的质量的铝合金技术。
与此相关，韩国公开专利第2008-0017374号(公开日：2008.02.26，发明名称：铝合金)公开一种铝合金，作为铝合金，其特征在于，包含：4.5-6.5重量%的镁、1.0-3.0重量%的硅、0.3-1.0重量%的锰、0.02-0.3重量%的铬、0.02-0.2重量%的钛、0.02-0.2重量%的锆、0.0050-1.6重量%的一种以上的稀土类金属、最大0.2重量%的铁及其余的铝。
发明内容
（要解决的技术问题）
本发明的目的是提供一种机械物性和加工性得到改善的AlMgSi系铝合金。
本发明的另一目的是提供一种通过改善加工性来减小加工周期，使最终制造的物品不发生毛刺等缺陷，从而改善汽车配件质量的AlMgSi系铝合金。
本发明的又一目的是提供一种所述AlMgSi系铝合金的制造方法及由其制造的汽车用配件。
（解决问题的手段）
为解决所述课题，本发明一种观点的AlMgSi系铝合金，作为AlMgSi系铝合金，可以包含：硅(Si)1.0-1.4重量%、镁(Mg)0.70-0.85重量%、锡(Sn)0.8-1.20重量%、锰(Mn)0.01-0.4重量%、铁(Fe)0.001-0.50重量%、铜(Cu)0.01-0.10重量%、铬(Cr)0.01-0.25重量%、锌(Zn)0.01-0.20重量%、以及余量的不可避免的杂质及铝(Al)。
所述锰(Mn)的含量可以为0.01-0.35重量%。
所述不可避免的杂质可以为0.05-0.15重量%。
在所述AlMgSi系铝合金中，所述硅(Si)、所述镁(Mg)、所述锡(Sn)、所述锰(Mn)之和可以为3.0-3.3重量%。
在所述AlMgSi系铝合金中，所述铁(Fe)、所述铜(Cu)、所述铬(Cr)及所述锌(Zn)之和可以为0.01-0.5重量%。
本发明另一观点的AlMgSi系铝合金的制造方法可以包括：坯锭制造步骤，经连续铸造工序，把包含硅(Si)1.0-1.4重量%、镁(Mg)0.70-0.85重量%、锡(Sn)0.8-1.20重量%、锰(Mn)0.01-0.4重量%、铁(Fe)0.001-0.50重量%、铜(Cu)0.01-0.10重量%、铬(Cr)0.01-0.25重量%、锌(Zn)0.01-0.20重量%、以及不可避免的杂质及余量的铝(Al)的AlMgSi系铝合金用组合物制造成坯锭；以及处理步骤，对所述制造的坯锭进行均质化热处理、挤出、伸展及时效热处理。
所述锰(Mn)的含量可以为0.01-0.35重量%。
在所述AlMgSi系铝合金中，钛(Ti)含量可以为0重量%。
在所述AlMgSi系铝合金中，所述硅(Si)、所述镁(Mg)、所述锡(Sn)、所述锰(Mn)之和可以为3.0-3.3重量%。
在所述AlMgSi系铝合金中，所述铁(Fe)、所述铜(Cu)、所述铬(Cr)及所述锌(Zn)之和可以为0.01-0.5重量%。
本发明又一观点的汽车用配件可以由所述AlMgSi系铝合金制造。
(发明的效果)
根据本发明的实施例，能够提供机械物性和加工性得到改善的AlMgSi系铝合金。另外，能够提供通过改善加工性来减小加工周期，使最终制造的物品中不发生毛刺等缺陷，从而改善了表面质量的AlMgSi系铝合金。
具体实施方式
本发明一种观点的AlMgSi系铝合金，作为AlMgSi系铝合金，可以包含：硅(Si)1.0-1.4重量%、镁(Mg)0.70-0.85重量%、锡(Sn)0.8-1.2重量%、锰(Mn)0.01-0.4重量%、铁(Fe)0.001-0.5重量%、铜(Cu)0.01-0.10重量%、铬(Cr)0.01-0.25重量%、锌(Zn)0.01-0.20重量%、以及不可避免的杂质及余量的铝(Al)。
下面对本发明的AlMgSi系铝合金中的各种元素进行详细说明。
在AlMgSi系铝合金中，硅(Si)可以包含1.0-1.4重量%，例如包含1.2-1.4重量%，例如包含1.21-1.4重量%，例如包含1.22-1.4重量%，例如包含1.23-1.4重量%，例如包含1.24-1.4重量%，例如包含1.25-1.4重量%，例如包含1.2-1.3重量%，例如包含1.21-1.3重量%，例如包含1.22-1.3重量%，例如包含1.23-1.3重量%，例如包含1.24-1.3重量%，例如包含1.25-1.3重量%，例如包含1.21-1.29重量%，例如包含1.21-1.28重量%，例如包含1.21-1.27重量%，例如包含1.21-1.26重量%，例如包含1.21-1.25重量%，例如包含1.2-1.25重量%。如果包含不足1.0重量%，则发生合金的硬度低下的问题，如果超过1.4重量%，则在制造连续铸造坯锭时，发生高合金的铸造速度减小，使生产率降低，在挤出时，随着材料流动应力增加从而降低了挤出速度和导致表面的质量下降。另外，由于过度的硅（Excess-Si）的影响造成硬度值上升，因而发生使工具磨损量增加的问题。
在AlMgSi系铝合金中，镁(Mg)与硅反应，形成Mg2Si的金属间化合物，因此，借助于析出现象而诱导合金强化。镁可以包含0.70-0.85重量%，例如包含0.7-0.8重量%，例如包含0.71-0.8重量%，例如包含0.72-0.8重量%，例如包含0.73-0.8重量%，例如包含0.74-0.8重量%，例如包含0.75-0.8重量%，例如包含0.7-0.79重量%，例如包含0.7-0.78重量%，例如包含0.7-0.77重量%，例如包含0.7-0.76重量%，例如包含0.7-0.75重量%，例如包含0.71-0.79重量%，例如包含0.72-0.78重量%，例如包含0.73-0.76重量%，例如包含0.74-0.75重量%。当镁含量不足0.70重量%时，在发生加工屑时，附着可能性升高，与锡生成析出相，作为物性强化机构的MgSi析出相相对减少，因而材料物性将会下降。当镁含量超过0.85重量%时，使合金分支内的纤维状组织得到强化，加工屑长度加长，同时缺少加工性改善效果。
在AlMgSi系铝合金中，锡(Sn)与镁元素反应，生成镁-锡(Mg-Sn)系析出相，该析出相在加工中起到屑破坏作用，能够改善加工性。因此，根据锡的含量，所述特性将会过度或不足。根据锡的含量，观察加工时发生的屑的形状与长度的结果，锡的含量可以包含0.8-1.2重量%，例如包含0.8-0.9重量%，例如包含0.8-0.89重量%，例如包含0.8-0.88重量%，例如包含0.8-0.87重量%，例如包含0.8-0.86重量%，例如包含0.8-0.85重量%，例如包含0.81-0.89重量%，例如包含0.82-0.86重量%，例如包含0.83-0.87重量%，例如包含0.84-0.86重量%。当锡含量不足0.8重量%时，会缺乏铝合金的加工性改善效果。当锡含量超过1.20重量%时，加工屑的大小较小，但因加工屑间的附着，加工时工具发生损伤的可能性将会升高。
在AlMgSi系铝合金中，锰(Mn)使针状β-AlFeSi变成球状α-AlFeSi，从而能够提高挤出性与挤出表面。为此，锰可以包含0.01-0.40重量%，例如包含0.3-0.4重量%，例如包含0.31-0.39重量%，例如包含0.32-0.38重量%，例如包含0.33-0.37重量%，例如包含0.34-0.36重量%，例如包含0.3-0.35重量%。当锰含量不足0.01重量%时，会生成AlFeSi等化合物的针状形状，晶粒微细化效果将会小。当锰含量超过0.40重量%时，铝合金的强度将会下降。
在AlMgSi系铝合金中，硅(Si)、镁(Mg)、锡(Sn)、锰(Mn)之和可以包含3.0-3.3重量%，例如包含3.1-3.3重量%，例如包含3.1-3.2重量%，例如包含3.15-3.25重量%。在所述范围内，能够提供机械物性与加工性得到改善的AlMgSi系铝合金。另外，能够提供通过改善加工性来减小加工周期，使最终制造的物品中不发生毛刺等缺陷，从而改善了表面质量的AlMgSi系铝合金。
在AlMgSi系铝合金中，铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)及锌(Zn)应在不损伤结晶的合金性质的范围内，作为不可避免的杂质进行添加。铁、铜、铬及锌的含量越高，合金性质越会受到损伤。为此，具体而言，铁(Fe)可以包含0.50重量%以下，例如包含0.001-0.5重量%，例如包含0.1-0.3重量%，例如包含0.15-0.25重量%，例如包含0.2-0.25重量%。铜(Cu)可以包含0.10重量%以下，例如包含0.01-0.1重量%，例如包含0.01-0.05重量%，例如包含0.01-0.04重量%，例如包含0.01-0.03重量%，例如包含0.02-0.04重量%。铬(Cr)可以包含0.25重量%以下，例如包含0.01-0.25重量%，例如包含0.1-0.2重量%，例如包含0.1-0.15重量%，例如包含0.11-0.15重量%，例如包含0.12-0.15重量%，例如包含0.13-0.15重量%，例如包含0.14-0.15重量%，例如包含0.14-0.16重量%。锌(Zn)可以包含0.20重量%以下，例如包含0.01-0.2重量%，例如包含0.01-0.1重量%，例如包含0.01-0.09重量%，例如包含0.01-0.08重量%，例如包含0.01-0.07重量%，例如包含0.01-0.06重量%，例如包含0.01-0.05重量%，例如包含0.01-0.04重量%，例如包含0.01-0.03重量%，例如包含0.01-0.02重量%。在所述范围内，合金性质不会受到损伤。
在AlMgSi系铝合金中，铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)及锌(Zn)之和可以包含0.01-0.5重量%，例如包含0.1-0.5重量%，例如包含0.1-0.4重量%，例如包含0.35-0.45重量%。在所述范围内，合金性质不会受到损伤。
在AlMgSi系铝合金中，钛(Ti)含量可以为0重量%。本发明的AlMgSi系铝合金即使不包含钛，也能够确保充分的加工性。
在AlMgSi系铝合金中，所述不可避免的杂质可以意味着为获得上述元素而采集的原料中包含的杂质。
在AlMgSi系铝合金中，所述不可避免的杂质可以分别包含0.05重量%以下，优选包含0.01-0.05重量%，杂质的总和可以包含0.15重量%以下，优选包含0.05-0.15重量%。在所述范围内，能够在不损伤铝合金的物性的同时，抑制不同种金属间的金属间化合物生成。
包含具有本发明的重量份率的元素的AlMgSi系铝合金，具有优秀的机械加工性和强度，因而能够减小加工周期，改善加工性，从而使毛刺的残存量减小。
本发明另一观点的AlMgSi系铝合金的制造方法可以包括以下步骤：
坯锭制造步骤，经连续铸造工序，把包含硅(Si)1.0-1.4重量%、镁(Mg)0.70-0.85重量%、锡(Sn)0.8-1.20重量%、锰(Mn)0.01-0.4重量%、铁(Fe)0.001-0.50重量%、铜(Cu)0.01-0.10重量%、铬(Cr)0.01-0.25重量%、锌(Zn)0.01-0.20重量%、以及不可避免的杂质及余量的铝(Al)的AlMgSi系铝合金用组合物制造成坯锭；以及
处理步骤，对所述制造的坯锭进行均质化热处理、挤出、伸展及时效热处理。
在所述制造方法中，经连续铸造工序把AlMgSi系铝合金用组合物制造成坯锭的步骤、以及对制造的坯锭进行均质化热处理、挤出、伸展的步骤，可以根据所属技术领域的技术人员公知的方法实施。
所述时效热处理会因要求物性而采用不同的热处理温度。具体而言，由于添加锡导致化合物的析出行为相异等，优选在130-180℃下，更优选在130-150℃下执行热处理工序，这在均一的析出相分布与防止粗大析出方面将会更为有利。
所述制造方法中，关于各成份的详细内容与如上所述相同。
本发明又一观点的汽车用配件可以由所述AlMgSi系铝合金制造。所述汽车用配件的示例并非限定，例如可以为ABS、ESC泵壳等。
下面通过本发明的优选实施例，进一步详细说明本发明的构成及作用。不过，这只是作为本发明的优选示例提出，无论从任何意义上，均不得解释为本发明限定于此。
此处未记载的内容是该技术领域的技术人员能够在技术上充分类推的，因而省略其说明。
实施例1与比较例1-3
为评价铝合金特性，制造了按下述表1的成份组成(单位：重量份)的铝合金组合物。经连续铸造工序，按成份组成制造坯锭，进行均质化热处理、挤出、伸展，在150℃下进行时效热处理，制造了试片。
<表1>
Figure BDA00003408924100071
针对所述制造的试片，评价加工性与硬度，将其结果显示于下述表2。
<表2>
Figure BDA00003408924100072
如所述表2所示，本发明的铝合金无屑卷入现象和毛刺残存量，加工性优秀，试片的强度也优秀。
相反，锰含量不足0.01重量%的比较例1的铝合金，AlFeSi等化合物的针状形状生成的可能性高，晶粒微细化效果微小，硬度值发生降低。
另外，镁含量超过0.85重量%的比较例2的铝合金，使合金分支内的纤维状组织得到强化，加工屑长度加长，同时缺乏加工性改善效果，发生了屑卷入。
另外，镁含量不足0.07重量%的比较例3的铝合金，在发生加工屑时，附着升高，发生了小口径钻头的破损，由于与锡生成析出相，作为物性强化机构的MgSi析出相相对减少，因而材料物性会下降。
本发明的单纯的变形及至变更可以由所属技术领域的技术人员容易地实施，这种变形或变更可视为均包含于本发明的领域。

Claims (12)

1.一种AlMgSi系铝合金，其特征在于，包含：
硅(Si)1.0-1.4重量%、镁(Mg)0.70-0.85重量%、锡(Sn)0.8-1.20重量%、锰(Mn)0.01-0.4重量%、铁(Fe)0.001-0.50重量%、铜(Cu)0.01-0.10重量%、铬(Cr)0.01-0.25重量%、锌(Zn)0.01-0.20重量%、以及余量的不可避免的杂质及铝(Al)。
2.根据权利要求1所述的AlMgSi系铝合金，其特征在于，
所述锰(Mn)的含量为0.01-0.35重量%。
3.根据权利要求1所述的AlMgSi系铝合金，其特征在于，
所述不可避免的杂质为0.05-0.15重量%。
4.根据权利要求1所述的AlMgSi系铝合金，其特征在于，
在所述AlMgSi系铝合金中，钛(Ti)含量为0重量%。
5.根据权利要求1所述的AlMgSi系铝合金，其特征在于，
在所述AlMgSi系铝合金中，所述硅(Si)、所述镁(Mg)、所述锡(Sn)、所述锰(Mn)之和为3.0-3.3重量%。
6.根据权利要求1所述的AlMgSi系铝合金，其特征在于，
在所述AlMgSi系铝合金中，所述铁(Fe)、所述铜(Cu)、所述铬(Cr)及所述锌(Zn)之和为0.01-0.5重量%。
7.一种AlMgSi系铝合金的制造方法，其特征在于，包括：
坯锭制造步骤，经连续铸造工序，把包含硅(Si)1.0-1.4重量%、镁(Mg)0.70-0.85重量%、锡(Sn)0.8-1.20重量%、锰(Mn)0.01-0.4重量%、铁(Fe)0.001-0.50重量%、铜(Cu)0.01-0.10重量%、铬(Cr)0.01-0.25重量%、锌(Zn)0.01-0.20重量%、以及不可避免的杂质及余量的铝(Al)的AlMgSi系铝合金用组合物制造成坯锭；以及
处理步骤，对所述制造的坯锭进行均质化热处理、挤出、伸展及时效热处理。
8.根据权利要求7所述的AlMgSi系铝合金的制造方法，其特征在于，
所述锰(Mn)的含量为0.01-0.35重量%。
9.根据权利要求7所述的AlMgSi系铝合金的制造方法，其特征在于，
在所述AlMgSi系铝合金中，钛(Ti)含量为0重量%。
10.根据权利要求7所述的AlMgSi系铝合金的制造方法，其特征在于，
在所述AlMgSi系铝合金中，所述硅(Si)、所述镁(Mg)、所述锡(Sn)、所述锰(Mn)之和为3.0-3.3重量%。
11.根据权利要求7所述的AlMgSi系铝合金的制造方法，其特征在于，
在所述AlMgSi系铝合金中，所述铁(Fe)、所述铜(Cu)、所述铬(Cr)及所述锌(Zn)之和为0.01-0.5重量%。
12.一种汽车用配件，其特征在于，以权利要求1～6中任意一项的AlMgSi系铝合金制造。
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