CN104789824A

CN104789824A - 一种高流动性、可氧化压铸稀土铝合金

Info

Publication number: CN104789824A
Application number: CN201410019109.XA
Authority: CN
Inventors: 单巍巍; 刘金平
Original assignee: SUZHOU HAOZHUO NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: SUZHOU HAOZHUO NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-07-22

Abstract

本发明公开了一种高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，其包含按重量百分比计算的如下组分：Si:1.8～4%，Cu:0.03～0.15%，Fe:0.2～0.9%，Mn:0～0.7%，Mg:0~1.8%，Zn:0.2～1.6%，Ti:0～0.15%，Sm：0.2～0.45%，Ce：0.1～0.3%，Sr：0.01～0.15%，B：0~0.1%余量为Al和不可避免的杂质。其具有强度高、压铸性能好、氧化效果好和耐腐蚀性好且价格低廉的特点，符合汽车、家居、3C产品对材质的高要求。

Description

一种高流动性、可氧化压铸稀土铝合金

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，尤其涉及一种高强度、可阳极氧化的压铸稀土铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金是以铝为基加入其他元素组成的合金，是结构工程中最常用的材料，具有比重小、传热性好、导电性好、环保、可回收循环利用等特点，被广泛应用于3C、汽车交通运输，家居、航空航天、化工和火箭等各个领域。

现有的压铸（铸造）铝合金中，铝-硅类合金占多数。这类合金的压铸性能优良，但不能获得各种具有金属光泽的压铸件（铸件）。铝硅类合金压铸件（铸件），一经化学处理表面即发灰、发黑、机械性能较差，且脆性较大。而其它铝镁系合金虽然表面处理性能优良，但压铸性能不好，具有容易粘模、热裂、浇不足、冷隔和疏松等缺陷，机械性能和硬度也不高。传统的压铸铝合金阳极氧化性能较差，强度较低，耐腐蚀性较差，以及流动性无法满足产品材质要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种压铸铝合金，使其既有优良的机械性能和可氧化表面处理，又具有良好的流动性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，包含按重量百分比计算的如下组分：

Si:1.8～4%，

Cu:0.03～0.15%，

Fe:0.2～0.9%，

Mn:0～0.7%，

Mg:0～1.8%，

Zn:0.2～1.6%，

Ti:0～0.15%，

Sm：0.2～0.45%，

Ce：0.1～0.3%，

Sr：0.01~0.15%，

B：0～0.1%，

其余部分包含Al和不可避免的杂质。

进一步地，它包含： Mn 0.5～0.7wt%。

进一步地，它包含： Mn 0.6wt%。

进一步地，它包含： Sm 0.29～0.39wt%。

进一步地，它包含：Ce 0.18～0.23wt%。

进一步地，它包含：Sr 0～0.15 wt%。

进一步地，它包含：B 0.02wt%。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了上述一种高流动性、可氧化压铸稀土铝合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）将纯铝、纯镁、铝锰合金、铝铁合金、铝硅合金、稀土铝钛硼合金、镁钐铈合金和镁锶合金等合金预热至150～200℃；

（2）将经步骤（1）处理后的纯铝、纯镁、纯锌、铝锰合金、铝铁合金和铝硅合金加入熔炉并全部熔化，再搅拌均匀；

（3）在步骤（2）所获合金熔体中依次加入除渣剂，和用以去除杂质气体的精炼剂，所述除渣剂和精炼剂的用量均为所述合金熔体质量的0.5%；

（4）将步骤（3）所获熔体扒渣静置，再升温至700℃，而后加入经步骤（1）处理后的稀土铝钛硼合金、镁钐铈合金和镁锶合金，充分搅拌并充分熔化后，通入氩气精炼3～5min，扒去浮渣；

（5）将步骤（4）所获熔体静置降温至680～700℃后，浇注成锭，获得所述高强度、可阳极氧化的压铸稀土铝合金。

进一步地，所述的除渣剂为硅酸盐，所述的精炼剂为氯化镁或/和氯化钾。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明的稀土铝合金压铸性能好，氧化效果好，流动性高，耐腐蚀性好且价格低廉的特点，符合汽车、家居、3C产品对材质的高要求。

附图说明

图1是本发明实施例1的合金主要元素的重量百分比含量表。

图2是本发明实施例2的合金主要元素的重量百分比含量表。

图3是本发明实施例3的合金主要元素的重量百分比含量表。

图4是本发明实施例4的合金主要元素的重量百分比含量表。

具体实施方式

以下结合优选实施例对本发明的技术方案作更为具体的说明。

实施例1

将纯铝（A00铝）、铝锰合金（AlMn10）、铝硅合金(AlSi12)、铝铁合金(AlFe20)、纯镁(99.9)、纯锌(99.95)、稀土铝钛硼合金(AlTi5BRE10)、镁钐铈合金(MgSmCe20)和镁锶合金（MgSr25），经配料计算、熔炼和浇注，最终制得的合金主要元素的重量百分比含量如图1所示。

合金压铸成2mm拉伸试样，测试室温拉伸性能：

抗拉强度= 350MPa，屈服强度= 270MPa，延伸率=7.6%。

合金氧化效果：色泽均匀，颜色鲜艳，表面光滑，氧化膜厚达到20～25μm。

实施例2

将纯铝（A00铝）、铝锰合金（AlMn10）、铝硅合金(AlSi12)、铝铁合金(AlFe20)、纯镁(99.9)、纯锌(99.95)、稀土铝钛硼合金(AlTi5BRE10)、镁钐铈合金(MgSmCe20)和镁锶合金（MgSr25），经配料计算、熔炼和浇注，最终制得的合金:主要元素的重量百分比含量如图2所示。

合金压铸成0.6mm拉伸试样，测试室温拉伸性能：

抗拉强度= 273MPa，屈服强度= 180MPa，延伸率=6.2%。

合金氧化效果：色泽均匀，颜色鲜艳，表面光滑，氧化膜厚达到25μm。

实施例3

将纯铝（A00铝）、铝锰合金（AlMn10）、铝硅合金(AlSi12)、铝铁合金(AlFe20)、纯镁(99.9)、纯锌(99.95)、稀土铝钛硼合金(AlTi5BRE10)、镁钐铈合金(MgSmCe20)和镁锶合金（MgSr25），经配料计算、熔炼和浇注，最终制得的合金主要元素的重量百分比含量如图3所示。

合金压铸成0.8mm拉伸试样，测试室温拉伸性能：

抗拉强度= 289MPa，屈服强度= 191MPa，延伸率=5.3%。

合金氧化效果：色泽均匀，颜色鲜艳，表面光滑，氧化膜厚达到30μm。

实施例4

将纯铝（A00铝）、铝锰合金（AlMn10）、铝硅合金(AlSi12)、铝铁合金(AlFe20)、纯镁(99.9)、纯锌(99.95)、稀土铝钛硼合金(AlTi5BRE10)、镁钐铈合金(MgSmCe20)和镁锶合金（MgSr25），经配料计算、熔炼和浇注，最终制得的合金主要元素的重量百分比含量如图4所示。

合金压铸成1.0mm拉伸试样，测试室温拉伸性能：

抗拉强度= 300MPa，屈服强度= 205MPa，延伸率=4.1%。

合金氧化效果：色泽均匀，颜色鲜艳，表面光滑，氧化膜厚达到25μm

下面说明以上实施例不同成分的变化，对获得的可氧化的压铸稀土铝合金机械性能变化的影响。本合金系属于Al-Mg-Si合金系列，是一种中高强合金系列，该系列合金主要合金元素为Si和Mg，其强化相为Mg₂Si，另外加入锰也有助于提升合金的强度，加入0.8%锰相当于加入1.25%的Mg，同时杂质元素铁和铜较低，不易生成对合金机械性能恶化的针状(或称片状)结构的β相(Al₉Fe₂Si₂)。所以实施例4可以获得较高的机械性能。

本发明稀土铝合金熔炼生产过程如下：

先将纯铝（A00铝）、铝锰合金（AlMn10）、铝硅合金(AlSi12)、铝铁合金(AlFe20)、纯镁(99.9)、纯锌(99.95)、稀土铝钛硼合金(AlTi5BRE10)、镁钐铈合金(MgSmCe20)和镁锶合金（MgSr25）等合金预热至150～200℃；然后将经预热的纯铝、纯镁、纯锌、铝锰合金和铝铁合金加入熔炉中，并全部熔化，再搅拌约10min，至均匀；接着加入占合金体质量0.5%的除渣剂除渣和0.5%用以出去杂质气体的精炼剂精炼；随后，扒渣静置，待将熔体温度升到700℃后，加入稀土铝钛硼、镁钐铈和镁锶合金，充分搅拌3～5min，待充分熔化后，通入0.2Mpa氩气精炼3～5min，扒去浮渣，在熔炉不同部位取样测成分；最后静置约30min，降温至680～700℃进行浇注成锭，获得所述一种高流动性、可氧化压铸稀土铝合金。

本发明首选对普通压铸铝合金元素及其含量进行可行优选组合，加以多元稀土微合金化处理，需严格按照下述三原则进行处理：

（1）严格控制材料中对阳极氧化表面处理敏感的元素（镁、锌、铁、硅和铜）的含量，以获得光亮、具有金属质感的外观；

（2）保证对合金铸造性能良好效果的元素含量，再辅以添加适量的轻稀土元素组合，除去铝合金中的氢、氧、硫、氮、氯等非金属杂质和铁、钴、铜、镍等金属杂质以及氧化物夹渣，进一步提升合金材料的铸造性能；

（3）多种对铝合金具有强化作用的元素组合添加，利用各元素见的合金化作用生成基体强化相，再辅助添加微量（0.1%）的变质细化剂，以获得强度较高的合金材料，同时再利用添加的重稀土元素在固液界面前沿富集引起成分过冷，形成新的形核，晶粒变成细等轴晶粒，进一步提升合金产品的强度，从而获得具有良好压铸性能，高强度，具有金属质感（阳极氧化）处理的稀土铝合金材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）严格控制对氧化表面处理敏感的元素，获得了具有金属质感的外观产品

（2）在保证材料具有良好的阳极氧化条件下，合理控制保证合金具有良好的铸造性能的元素，再辅以利用轻稀土元素的除杂净化作用，进一步提升合金的铸造性能。

（3）在保证（1）和（2）的条件下，科学组合对铝合金具有强化作用的元素，利用元素间合金化作用，添加微量变质剂，获得具有较高强度的基体材料，再辅以利用轻重稀土元素，进一步提升合金材料的强度，以获得本发明的高强稀土铝合金。

本发明选用阳极氧化处理的原因之一是阳极氧化的耗能大大低于其他的表面处理技术，如微弧氧化。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，其特征在于，包含按重量百分比计算的如下组分：

Si:1.8～4%，

Cu:0.03～0.15%，

Fe:0.2～0.9%，

Mn:0～0.7%，

Mg:0～1.8%，

Zn:0.2～1.6%，

Ti:0～0.15%，

Sm：0.2～0.45%，

Ce：0.1～0.3%，

Sr: 0.01～0.15%，

B：0～0.1%，

其余部分包含Al和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，其特征在于，它包含： Mn 0.5～0.7wt%。

3.根据权利要求2所述的高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，其特征在于，它包含： Mn 0.6wt%。

4.根据权利要求1所述的高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，其特征在于，它包含： Sm 0.29～0.39wt%。

5.根据权利要求1所述的高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，其特征在于，它包含：Ce 0.18～0.23wt%。

6.根据权利要求1所述的高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，其特征在于，它包含：B 0.02wt%。

7.权利要求1-6中任一项述的高流动性、可氧化压铸稀土铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的高流动性、可氧化压铸稀土铝合金的制备方法，其特征在于，所述的除渣剂为硅酸盐，所述的精炼剂为氯化镁或/和氯化钾。