CN106048333A - 家用汽车控制臂铝镁硅合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种家用汽车控制臂铝镁硅合金，由如下重量百分比的原料组成：硅：1.1‑1.25％；铜：0.04‑0.08％；锰：0.7‑0.85％；镁：0.7‑0.9％；铬：0.16‑0.2％；锆：0.02‑0.04％；余量为Al。本发明制备得到的铝镁硅合金可以代替铸铁用作家用汽车控制臂，其具有环保、强度高、重量轻、省油等特点。

Description

家用汽车控制臂铝镁硅合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金铸造技术领域，尤其是涉及一种用于汽车悬挂系统控制臂的铝硅镁合金。
背景技术
控制臂是汽车悬挂系统的主要部件之一，是一种保障安全的重要部件，长期以铸铁为材料的控制臂占领市场。铸铁的刚度和硬度虽然比较优良，不易变形，但较脆。近来开发铝镁硅合金材料的控制臂成为热点。铝合金的密度低，强度高，接近或超过铸铁，塑性高；具有优良的导电、导热和抗腐蚀性能；有望成为未来控制臂的主要材料。
申请号为CN201310139502.8的专利公开了一种Al-Mg-Si-Cu合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应用；申请号为CN201410293413.3的专利公开了一种汽车控制臂用可锻造高强高韧铝合金。这些专利增加铜的含量虽然提高了强度，但抗腐蚀性能降低和增加了生产成本，并且由于合金配方不是最优，在后续锻造控制臂过程中容易产生粗晶，造成性能的降低。
基于此，开发一种综合性能优良并且成本相对低的控制臂用铝镁硅合金迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种家用汽车控制臂铝镁硅合金及其制备方法。本发明制备得到的铝镁硅合金可以代替铸铁用作家用汽车控制臂，其具有环保、强度高、重量轻、省油等特点。
本发明的技术方案如下：
一种家用汽车控制臂铝镁硅合金，由如下重量百分比的原料组成：
硅：1.1-1.25％；铜：0.04-0.08％；锰：0.7-0.85％；镁：0.7-0.9％；铬：0.16-0.2％；锆：0.02-0.04％；余量为Al。
所述铝镁硅合金的制备方法为：
(1)先将铝锭投入熔炼炉中进行熔化，熔化温度控制范围在720～760℃，熔化时间3～4小时，打开炉门用灰耙入炉底探视是否全部熔化；待炉内所有用料完全熔化后，开启电磁搅拌设备，进行搅拌15～20分钟；
(2)然后加入精炼剂，用压力0.08-0.12Mpa的氮气对铝液进行第一次次精炼15～20分钟，然后进行扒渣；
(3)扒渣后加入铜、锰、铬、锆合金静置10～15分钟；然后进行第二次精炼20～25分钟、电磁搅拌、扒渣；
(4)扒渣后加入硅、镁合金静置10～15分钟；然后进行第三次精炼15～20分钟、电磁搅拌、扒渣；
(5)然后静置15～30分钟，让铝液中的氢气和杂质上浮进行扒渣，把铝液中的气体和杂质尽量处理干净，确保铝液的氢含量控制在0.30ml/100g以下；
(6)经过炉后在线氩气除气系统，使氢含量低于0.12ml/100g；在线细化晶粒晶粒度优于1级，陶瓷过滤采用西利两级过滤，100微米以上杂质完全过滤；气滑模铸造出棒料偏析层控制在0.3mm以下，最终得到表面光滑、性能优质铝镁硅合金棒料。
所述精炼剂为铝精炼剂。
优选的，所述铝镁硅合金由如下重量百分比的原料组成：
硅：1.19％；铜：0.06％；锰：0.8％；镁：0.8％；铬：0.18％；锆：0.03％；铝：余量。
本发明有益的技术效果在于：
本申请人通过大量的实验，巧妙设定并精确控制铝镁硅合金常用组分的配比，最终得到的用于家用汽车控制臂的铝镁硅合金具有优良的导电、导热、抗抗腐蚀性能，强度优于铸铁，并且后续加工时材质致密强度高。把铸铁更换成铝合金材质控制臂，可以降低重量，节能降耗，节约成本。
本发明不仅优选并合理控制各原料金属及其用量，而且还精确控制了各原料的添加顺序，以及添加各原料前后的处理工艺，细化了晶粒，可以控制后续的锻造控制臂的过程中不产生粗晶；强化了晶体结构，提高了强度，使得最终产品的使用性能非常优异；中和了铁的破坏作用，提高了抗腐蚀性能；在前期铸棒上提高了各项性能，在后期锻造上面又有细化和抑制晶粒的双重效果，对控制臂的性能提高明显，起到了意想不到的效果。
具体实施方式
下面结合实施例和测试例，对本发明进行具体描述。
实施例1：
本申请人提供了一种家用汽车控制臂铝镁硅合金，由如下重量的原料组成：硅：110kg，铜：4kg，锰：70kg，镁：70kg，铬：16kg，锆：2kg，铝：9728kg。
所述铝镁硅合金的制备方法为：
(1)先将铝锭投入熔炼炉中进行熔化，熔化温度控制范围在760℃，熔化时间3小时，打开炉门用灰耙入炉底探视是否全部熔化；待炉内所有用料完全熔化后，开启电磁搅拌设备，进行搅拌15分钟；
(2)然后加入精炼剂，用压力0.08-0.12Mpa的氮气对铝液进行第一次次精炼20分钟，然后进行扒渣；
(3)扒渣后加入铜、锰、铬、锆合金静置10分钟；然后进行第二次精炼25分钟、电磁搅拌、扒渣；
(4)扒渣后加入硅、镁合金静置10分钟；然后进行第三次精炼20分钟、电磁搅拌、扒渣；
(5)然后静置15分钟，让铝液中的氢气和杂质上浮进行扒渣，把铝液中的气体和杂质尽量处理干净，确保铝液的氢含量控制在0.30ml/100g以下；
(6)经过炉后在线氩气除气系统，使氢含量低于0.12ml/100g；在线细化晶粒晶粒度优于1级，陶瓷过滤采用西利两级过滤，100微米以上杂质完全过滤；气滑模铸造出棒料偏析层控制在0.3mm以下，最终得到表面光滑、性能优质铝镁硅合金棒料。
所述精炼剂为兰德公司生产的铝精炼剂，型号为ZS-AJ2a。
实施例2：
本申请人提供了一种家用汽车控制臂铝镁硅合金，由如下重量的原料组成：硅：125kg，铜：8kg，锰：85kg，镁：90kg，铬：20kg，锆：4kg，铝：9668kg。
所述铝镁硅合金的制备方法为：
(1)先将铝锭投入熔炼炉中进行熔化，熔化温度控制范围在720℃，熔化时间4小时，打开炉门用灰耙入炉底探视是否全部熔化；待炉内所有用料完全熔化后，开启电磁搅拌设备，进行搅拌20分钟；
(2)然后加入精炼剂，用压力0.08-0.12Mpa的氮气对铝液进行第一次次精炼15分钟，然后进行扒渣；
(3)扒渣后加入铜、锰、铬、锆合金静置15分钟；然后进行第二次精炼20分钟、电磁搅拌、扒渣；
(4)扒渣后加入硅、镁合金静置15分钟；然后进行第三次精炼15分钟、电磁搅拌、扒渣；
(5)然后静置30分钟，让铝液中的氢气和杂质上浮进行扒渣，把铝液中的气体和杂质尽量处理干净，确保铝液的氢含量控制在0.30ml/100g以下；
(6)经过炉后在线氩气除气系统，使氢含量低于0.12ml/100g；在线细化晶粒晶粒度优于1级，陶瓷过滤采用西利两级过滤，100微米以上杂质完全过滤；气滑模铸造出棒料偏析层控制在0.3mm以下，最终得到表面光滑、性能优质铝镁硅合金棒料。
所述精炼剂为隆昕铸造材料有限公司生产的铝用精炼剂1#。
实施例3：
本申请人提供了一种家用汽车控制臂铝镁硅合金，由如下重量的原料组成：硅：119kg，铜：6kg，锰：80kg，镁：80kg，铬：18kg，锆：3kg，铝：9694kg。
所述铝镁硅合金的制备方法为：
(1)先将铝锭投入熔炼炉中进行熔化，熔化温度控制范围在740℃，熔化时间3.5小时，打开炉门用灰耙入炉底探视是否全部熔化；待炉内所有用料完全熔化后，开启电磁搅拌设备，进行搅拌18分钟；
(2)然后加入精炼剂，用压力0.08-0.12Mpa的氮气对铝液进行第一次次精炼15～20分钟，然后进行扒渣；
(3)扒渣后加入铜、锰、铬、锆合金静置10～15分钟；然后进行第二次精炼20～25分钟、电磁搅拌、扒渣；
(4)扒渣后加入硅、镁合金静置10～15分钟；然后进行第三次精炼15～20分钟、电磁搅拌、扒渣；
(5)然后静置15～30分钟，让铝液中的氢气和杂质上浮进行扒渣，把铝液中的气体和杂质尽量处理干净，确保铝液的氢含量控制在0.30ml/100g以下；
(6)经过炉后在线氩气除气系统，使氢含量低于0.12ml/100g；在线细化晶粒晶粒度优于1级，陶瓷过滤采用西利两级过滤，100微米以上杂质完全过滤；气滑模铸造出棒料偏析层控制在0.3mm以下，最终得到表面光滑、性能优质铝镁硅合金棒料。
所述精炼剂为派罗特克公司的6AB型号精炼剂。
测试例：
采用GBT 228.1-2010金属材料拉伸试验对实施例1～3制备得到的控制臂铝镁硅合金进行性能检测，检测结果如表1所示。
表1
表1中的晶间腐蚀的测试条件为：在湿度为60％、温度40℃的环境中放置30天，采用电学显微镜来进行合金剖面观察。
表1中扭曲度的数据为铝镁硅合金棒料被夹于两端的夹具扭断时的扭曲角度。

Claims (4)

1.一种家用汽车控制臂铝镁硅合金，其特征在于由如下重量百分比的原料组成：
硅：1.1-1.25％；铜：0.04-0.08％；锰：0.7-0.85％；镁：0.7-0.9％；铬：0.16-0.2％；锆：0.02-0.04％；余量为Al。
2.根据权利要求1所述的家用汽车控制臂铝镁硅合金，其特征在于所述铝镁硅合金的制备方法为：
(1)先将铝锭投入熔炼炉中进行熔化，熔化温度控制范围在720～760℃，熔化时间3～4小时，打开炉门用灰耙入炉底探视是否全部熔化；待炉内所有用料完全熔化后，开启电磁搅拌设备，进行搅拌15～20分钟；
(2)然后加入精炼剂，用压力0.08-0.12Mpa的氮气对铝液进行第一次次精炼15～20分钟，然后进行扒渣；
(3)扒渣后加入铜、锰、铬、锆合金静置10～15分钟；然后进行第二次精炼20～25分钟、电磁搅拌、扒渣；
(4)扒渣后加入硅、镁合金静置10～15分钟；然后进行第三次精炼15～20分钟、电磁搅拌、扒渣；
(5)然后静置15～30分钟，让铝液中的氢气和杂质上浮进行扒渣，把铝液中的气体和杂质尽量处理干净，确保铝液的氢含量控制在0.30ml/100g以下；
(6)经过炉后在线氩气除气系统，使氢含量低于0.12ml/100g；在线细化晶粒晶粒度优于1级，陶瓷过滤采用西利两级过滤，100微米以上杂质完全过滤；气滑模铸造出棒料偏析层控制在0.3mm以下，最终得到表面光滑、性能优质铝镁硅合金棒料。
3.根据权利要求2所述的家用汽车控制臂铝镁硅合金，其特征在于所述精炼剂为铝精炼剂。
4.根据权利要求1～3任一项所述的家用汽车控制臂铝镁硅合金，其特征在于所述铝镁硅合金由如下重量百分比的原料组成：
硅：1.19％；铜：0.06％；锰：0.8％；镁：0.8％；铬：0.18％；锆：0.03％；铝：余量。
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李念奎等: "《铝合金材料及其热处理技术》", 30 April 2012, 北京：冶金工业出版社 *

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