CN105603269A - 一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法，该变速箱壳体由按重量百分比计由下列组分组成的铝合金制成：Zn：7-9％，Si：12-14％，Cu：6-8％，Mn：2-4％，Ti：0.8-1.2％，Re：0.3-0.5％，Mg：3-5％，Zr：1-3％，Ni：0.6-0.8％，余量为Al和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：1)配料；2)熔炼；3)准备模具；4)压铸；5)热处理；6)电镀：所述电镀方法包括：(1)前处理；(2)沉锌处理；(3)电镀镍处理；(4)表层镀镍、铬或铜。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法。
背景技术
在各种金属产量中，我国的铝产量仅次于钢铁，我国又是世界上电解铝的生产大国。铝及其合金具有比强度高，导热、导电性好，以及可塑性和易成型等优点，已广泛应用于各行业，其中采用铝制的变速箱壳体越来越受到市场的关注及认可。随着市场铜、锌金属的涨价，五金行业原以锌、铜为基材的产品利润已减少很多，而铝的价格上涨较缓慢，更由于铝及其合金的密度小(铝的密度为2.7g/cm3)，与其它常用金属相比，同样重量的材料可多制造约三倍的零部件。很多厂家都在准备用铝合金基材代替铜、锌基材，但是铝是两性金属，即溶于碱又溶于酸，其化学性质比较活泼，与氧的亲合力较强，在大气中极易在其表面生成一层氧化膜，是铝合金电镀的头号难题。
公开号为CN1844480的发明专利申请提供一种铝合金产品的电镀方法，主要包括涂装和电镀两个步骤，对铝合金先涂装再电镀。该发明采用先涂装后电镀的先进工艺对铝合金产品进行电镀，电镀前取消了抛光工序，采用机加工仿镜面车方式达到外观要求；只对产品的部分表面电镀，比整体电镀的原材料成本大大降低；镀层避免了多次烘烤，大大降低了报废率；由于电镀时有特殊的油漆、粉末作保护，在电镀槽液中油漆不会褪色，涂装时不需要粘贴胶带纸，降低了原材料成本；产品的电镀合格率提高了10％左右；退镀返修时只需退铬，再返机加工车削，每只产品退镀费用比全退后重新电镀大大降低。
公开号为CN10348930的发明专利申请提供一种铝合金电镀方法，该方法包括下述步骤：1)将铝合金基材化学除油，水洗，吹干；2)将化学除油，水洗，吹干后的铝合金基材氧化，水洗，吹干；3)将氧化，水洗，吹干后的铝合金基材活化，水洗，吹干；4)将活化，水洗，吹干后的铝合金基材除膜，水洗；5)将除膜，水洗后的铝合金基材第1次中和，水洗；6)将第1次中和，水洗后的铝合金基材第1次沉锌，水洗，退锌；7)将第1次沉锌，水洗，退锌后的铝合金基材再第2次沉锌，水洗，退锌；8)将第2次沉锌，水洗，退锌后的铝合金基材第2次中和，水洗；9)将第2次中和，水洗后的铝合金基材镀瓦特镍，即得目标产品。经实践发现，该工艺批次之间性能不稳定，有的批次出现气泡，表面不平整的现象，表明该工艺整体不稳定，造成废品率高，因而，不能满足实际需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法，该变速箱壳体采用的铝合金为在现有技术的基础上通过调整成分而进行了改进，提高了强度设计，并在壳体外面电镀镀覆层，所述镀层结合力好，外观平整，耐腐蚀，耐摩擦，耐热及导热性好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法，该变速箱壳体由按重量百分比计由下列组分组成的铝合金制成：Zn：7-9％，Si：12-14％，Cu：6-8％，Mn：2-4％，Ti：0.8-1.2％，Re：0.3-0.5％，Mg：3-5％，Zr：1-3％，Ni：0.6-0.8％，余量为Al和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：
1)配料：按上述成分配料，选择相应的单质原料或与铝的中间合金；
2)熔炼：在770-790℃熔炼步骤1)准备好的原料，并进行精炼和细化，然后保持温度约为720-740℃准备浇注；
3)准备模具：将模具预热至240-260℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂，涂层厚度25-30微米；
4)压铸：铸造工艺参数为：挤压压力130-150MPa，保压时间50-60s，充型速度0.6-0.8m/s，充型时间3-5s，冷却后取出铸件，得壳体毛坯；
5)热处理：将毛坯置于热处理炉中，随炉加温2小时至510-520℃，保温6-8小时出炉，在水温约25℃中进行淬火；再进行165-170℃×6小时的时效处理；
6)电镀：所述电镀方法包括：
(1)前处理：采用常规方法对压铸铝合金件进行化学除油、氧化、活化、除膜处理，过程之间用水洗并吹干；
(2)沉锌处理：沉锌处理的处理液的组成为：氢氧化钠60-80g/L，氧化锌40-60g/L，酒石酸钾钠100-120g/L，氯化铁3-5g/L，硝酸钠3-5g/L；沉锌的温度为30-50℃，沉锌时间为20-40s；进行3次沉锌处理；
(3)电镀镍处理：电镀镍的镀液组成及处理条件分别为：NiSO4·6H2O：160-180g/L，F-：0.6-0.8mol/L，硼酸20-30g/L，(NH4)3C6H5O7：22-24g/L，糖精钠：1-3g/L，pH值：4.8-5.4，阴极电流密度：2-4A/dm2，温度：45-55℃，时间：20-30min；
(4)表层镀镍、铬或铜：根据产品使用需求，采用常规工艺进行镀镍、铬或铜处理。
本发明方法具有如下有益效果：
1)在现有技术的基础上，对铝合金的成分进行了调整，加入了Re(稀土)、Zr和Ni元素，并调整了其余合金元素的含量，使得制备的铝合金的强度比现有压铸合金高20％以上，且韧性依然良好，可以满足强度要求更高的汽车结构件等零件的使用要求。
2)针对所调整的铝合金成分，调整了压铸和热处理的工艺参数，使得所设计的铝合金的强度得以充分发挥。
3)调整了沉锌处理的溶液组成，以及处理条件，并进行3次处理，使得压铸铝合金件具有良好的结合层性能，结合力强。实践表明，经过上述成分、温度、处理时间，特别是处理次数的调整，使得打底层性能大幅度提高，若沉锌液组分含量不在上述范围内，将导致形成指标的极度劣化。因此，找到上述含量的精确范围，是本发明的一个关键的发明点所在。这是因为，调整后的沉锌液的组成是根据调整后的铝合金的组成成分而进行的调整设计，使得基材和打底层的成分之间相互扩散渗透，而3次处理的原因也在于此，第一次沉锌后形成与基材的充分的扩散层，第二次沉锌后扩散层量较第一层明显减少，但与第一层形成良好结合，第三次沉锌后第三层基本不与基材有扩散过渡，但与第二层的结合紧密，同时第三层作为后续镀层的基底层保持着良好的性能。
4)在根据沉锌处理层的特点，对电镀镍层的镀液进行了优化设计，使得电镀镍层能较好的起到承上启下的作用，进而保证产品的外观平整，无气泡现象。
5)经实践检验，本发明的工艺稳定性好，批次之间质量无差异，产品合格率高。
6)本发明的原辅料的成本低廉，工艺简单，易操作。
具体实施方式
实施例一
一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法，该变速箱壳体由按重量百分比计由下列组分组成的铝合金制成：Zn：7％，Si：14％，Cu：6％，Mn：4％，Ti：0.8％，Re：0.5％，Mg：3％，Zr：3％，Ni：0.6％，余量为Al和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：
1)配料：按上述成分配料，选择相应的单质原料或与铝的中间合金；
2)熔炼：在770℃熔炼步骤1)准备好的原料，并进行精炼和细化，然后保持温度约为740℃准备浇注；
3)准备模具：将模具预热至240℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂，涂层厚度30微米；
4)压铸：铸造工艺参数为：挤压压力130MPa，保压时间60s，充型速度0.6m/s，充型时间5s，冷却后取出铸件，得壳体毛坯；
5)热处理：将毛坯置于热处理炉中，随炉加温2小时至510℃，保温8小时出炉，在水温约25℃中进行淬火；再进行165℃×6小时的时效处理；
6)电镀：所述电镀方法包括：
(1)前处理：采用常规方法对压铸铝合金件进行化学除油、氧化、活化、除膜处理，过程之间用水洗并吹干；
(2)沉锌处理：沉锌处理的处理液的组成为：氢氧化钠60g/L，氧化锌60g/L，酒石酸钾钠100g/L，氯化铁5g/L，硝酸钠3g/L；沉锌的温度为50℃，沉锌时间为20s；进行3次沉锌处理；
(3)电镀镍处理：电镀镍的镀液组成及处理条件分别为：NiSO4·6H2O：180g/L，F-：0.8mol/L，硼酸20g/L，(NH4)3C6H5O7：24g/L，糖精钠：1g/L，pH值：5.4，阴极电流密度：2A/dm2，温度：55℃，时间：20min；
(4)表层镀镍、铬或铜：根据产品使用需求，采用常规工艺进行镀镍、铬或铜处理。
实施例二
一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法，该变速箱壳体由按重量百分比计由下列组分组成的铝合金制成：Zn：9％，Si：12％，Cu：8％，Mn：2％，Ti：1.2％，Re：0.3％，Mg：5％，Zr：1％，Ni：0.8％，余量为Al和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：
1)配料：按上述成分配料，选择相应的单质原料或与铝的中间合金；
2)熔炼：在790℃熔炼步骤1)准备好的原料，并进行精炼和细化，然后保持温度约为720℃准备浇注；
3)准备模具：将模具预热至260℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂，涂层厚度25微米；
4)压铸：铸造工艺参数为：挤压压力150MPa，保压时间50s，充型速度0.8m/s，充型时间3s，冷却后取出铸件，得壳体毛坯；
5)热处理：将毛坯置于热处理炉中，随炉加温2小时至520℃，保温6小时出炉，在水温约25℃中进行淬火；再进行170℃×6小时的时效处理；
6)电镀：所述电镀方法包括：
(1)前处理：采用常规方法对压铸铝合金件进行化学除油、氧化、活化、除膜处理，过程之间用水洗并吹干；
(2)沉锌处理：沉锌处理的处理液的组成为：氢氧化钠80g/L，氧化锌40g/L，酒石酸钾钠120g/L，氯化铁3g/L，硝酸钠5g/L；沉锌的温度为30℃，沉锌时间为40s；进行3次沉锌处理；
(3)电镀镍处理：电镀镍的镀液组成及处理条件分别为：NiSO4·6H2O：180g/L，F-：0.6mol/L，硼酸30g/L，(NH4)3C6H5O7：22g/L，糖精钠：3g/L，pH值：4.8，阴极电流密度：4A/dm2，温度：45℃，时间：30min；
(4)表层镀镍、铬或铜：根据产品使用需求，采用常规工艺进行镀镍、铬或铜处理。
实施例三
一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法，该变速箱壳体由按重量百分比计由下列组分组成的铝合金制成：Zn：8％，Si：13％，Cu：7％，Mn：3％，Ti：1.0％，Re：0.4％，Mg：4％，Zr：2％，Ni：0.7％，余量为Al和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：
1)配料：按上述成分配料，选择相应的单质原料或与铝的中间合金；
2)熔炼：在780℃熔炼步骤1)准备好的原料，并进行精炼和细化，然后保持温度约为730℃准备浇注；
3)准备模具：将模具预热至250℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂，涂层厚度28微米；
4)压铸：铸造工艺参数为：挤压压力140MPa，保压时间55s，充型速度0.7m/s，充型时间4s，冷却后取出铸件，得壳体毛坯；
5)热处理：将毛坯置于热处理炉中，随炉加温2小时至515℃，保温7小时出炉，在水温约25℃中进行淬火；再进行168℃×6小时的时效处理；
6)电镀：所述电镀方法包括：
(1)前处理：采用常规方法对压铸铝合金件进行化学除油、氧化、活化、除膜处理，过程之间用水洗并吹干；
(2)沉锌处理：沉锌处理的处理液的组成为：氢氧化钠70g/L，氧化锌50g/L，酒石酸钾钠110g/L，氯化铁4g/L，硝酸钠4g/L；沉锌的温度为40℃，沉锌时间为30s；进行3次沉锌处理；
(3)电镀镍处理：电镀镍的镀液组成及处理条件分别为：NiSO4·6H2O：170g/L，F-：0.7mol/L，硼酸25g/L，(NH4)3C6H5O7：23g/L，糖精钠：2g/L，pH值：5.1，阴极电流密度：3A/dm2，温度：50℃，时间：25min；
(4)表层镀镍、铬或铜：根据产品使用需求，采用常规工艺进行镀镍、铬或铜处理。
Claims (1)
1.一种铝制汽车变速箱壳体的制造方法，其特征在于，该变速箱壳体由按重量百分比计由下列组分组成的铝合金制成：Zn：7-9％，Si：12-14％，Cu：6-8％，Mn：2-4％，Ti：0.8-1.2％，Re：0.3-0.5％，Mg：3-5％，Zr：1-3％，Ni：0.6-0.8％，余量为Al和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：
1)配料：按上述成分配料，选择相应的单质原料或与铝的中间合金；
2)熔炼：在770-790℃熔炼步骤1)准备好的原料，并进行精炼和细化，然后保持温度约为720-740℃准备浇注；
3)准备模具：将模具预热至240-260℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂，涂层厚度25-30微米；
4)压铸：铸造工艺参数为：挤压压力130-150MPa，保压时间50-60s，充型速度0.6-0.8m/s，充型时间3-5s，冷却后取出铸件，得壳体毛坯；
5)热处理：将毛坯置于热处理炉中，随炉加温2小时至510-520℃，保温6-8小时出炉，在水温约25℃中进行淬火；再进行165-170℃×6小时的时效处理；
6)电镀：所述电镀方法包括：
(1)前处理：采用常规方法对压铸铝合金件进行化学除油、氧化、活化、除膜处理，过程之间用水洗并吹干；
(2)沉锌处理：沉锌处理的处理液的组成为：氢氧化钠60-80g/L，氧化锌40-60g/L，酒石酸钾钠100-120g/L，氯化铁3-5g/L，硝酸钠3-5g/L；沉锌的温度为30-50℃，沉锌时间为20-40s；进行3次沉锌处理；
(3)电镀镍处理：电镀镍的镀液组成及处理条件分别为：NiSO4·6H2O：160-180g/L，F-：0.6-0.8mol/L，硼酸20-30g/L，(NH3)3C6H5O7：22-24g/L，糖精钠：1-3g/L，pH值：4.8-5.4，阴极电流密度：2-4A/dm2，温度：45-55℃，时间：20-30min；
(4)表层镀镍、铬或铜：根据产品使用需求，采用常规工艺进行镀镍、铬或铜处理。
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