CN106119632A - 一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金及其制备方法和加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金及其制备方法和加工工艺，可阳极氧化硬质铝合金由以下重量份组分熔炼而成：硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量。本发明的可阳极氧化硬质铝合金具有压铸性能优异、可加工性强、易上色和成本低廉的特点。

Description

一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金及其制备方法和 加工工艺

技术领域

本发明涉及压铸加工技术领域，具体为一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金及其制备方法和加工工艺。

背景技术

压力铸造(简称压铸)是在压铸机的压室内，浇入液态或半液态的金属或合金，使它在高压和高速下充填型腔，并且在高压下成型和结晶而获得铸件的一种铸造方法。由于金属液受到很高比压的作用，因而流速很高，充型时间极短。高压力和高速度是压铸时液体金属充填成型过程的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根本区别之所在。比如压射比压在几兆帕至几十兆帕范围内，甚至高达500MPa;充填速度为0.5—120m/s，充型时间很短，一般为0.01-0.2s，最短只有干分之几秒。

在日常加工中，压铸产品具有如下优点：产品质量好，由于压铸型导热快，金属冷却迅速，同时在压力下结晶，铸件具有细的晶粒组织，表面坚实，提高了铸件的强度和硬度，此外铸件尺寸稳定，互换性好，可生产出薄壁复杂零件； 生产率高，压铸模使用次数多；经济效益良好。压铸件的加工余量小，一般只需精加工和铰孔便可使用，从而节省了大量的原材料、加工设备及工时。

但是，压铸产品在实际引用中也存在以下制约：如压铸型结构复杂，制造费用高，准备周期长，所以，只适用于定型产品的大量生产；如压铸速度高，型腔中的气体很难完全排出，加之金属型在型中凝固快，实际上不可能补缩，致使铸件容易产生细小的气孔和缩松，铸件壁越厚，这种缺陷越严重，因此，压铸一般只适合于壁厚在6mm以下的铸件；如压铸件的塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作；如高熔点合金压铸时，铸型寿命低，影响压铸生产的扩大应用。

在日常应用中，压铸产品已经逐渐普及，以苹果 iphon 为代表的3C产品，使用金属边框和高光倒角边条，这个外形一问世，即刻以其高端的形象，风靡全球，引领众多粉丝追逐，成为现实中的传说。究其材料和工艺：以锻压铝（AL）型材为基础，经 CNC 加工和纳米注塑而成，（其成本在 150-300 元人民币之间），工艺复杂，效率低，合格率低，因此成本高，较长的生产周期也制约了产量产能。

压铸件生产成本低且效率高，但普通压铸用铝合金因铝含量低,一般在85%,而不能进行阳极。简单来说，压铸件不能阳极或者阳极效果极差。

目前市场上有以ADC6为代表的可阳极的铝合金，虽可氧化上色，但色泽不正，亮度欠佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金及其制备方法和加工工艺，具有压铸性能优异、可加工性强、易上色和成本低廉的特点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金，由以下重量份组分熔炼而成：硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量。

在所述可阳极氧化硬质铝合金中，硅与铝形成硅铝合金，其特点是一种强复合脱氧剂，确保高温过程中各种成份的稳定性和脱氧性，减少砂孔。Mg和Si组成强化相Mg₂Si，Mg的含量愈高，Mg₂Si的数量就愈多，热处理强化效果就愈大。既利于热处理，又利于减少材料中Si的含量，提高氧化效果。Mn元素在温度到750℃左右增加流动性，使之能有效调节高温过程中各种成份的稳定性减少砂孔。Ti的成份主要是细化晶粒，增加流动性，减少砂孔和提高表面阳极氧化效果。Fe是铝合金中的主要杂质元素，可使产品表面粗糙、机械性能、抗蚀性能变差，阳极氧化后的压铸产品表面发青，光泽下降，着色后色调不纯，一般Fe含量控制在0.35%以内（如铝合金6063），以上控制在小于0.2%。铝合金产品中Zn含量达到0.05%，阳极氧化后表面就出现白色斑点，一般Zn含量控制在0.05%内，以上控制在小于0.05%。Cu在铝合金中有一定的固溶强化效果，同时会产生晶间腐蚀及导致热裂，它与Zn 和Mg元素主要作用是增强抗拉强度和屈服强度，作为杂质的铜一般小于0.3%。Sn和Pb为低熔点金属，在铝中固溶度不大，降低合金强度，故控制其含量均小于0.005%。在合金中加入混合稀土元素。混合稀土元素以钒、铈元素为主，主要作用使合金的弹性、强度、抗磨损、抗爆裂性增加，使之既耐高温又抗奇寒；稀土元素的活性很强，对氧、氢、硫等具有较强的亲和力而易在熔炼时发生化学反应，反应产物不熔入铝而进入渣中，有除气除渣之净化作用，降低合金气孔和缩松倾向；稀土元素有良好的细化晶粒和变质作用，且具有长效性和重熔稳定性；稀土元素在铝合金中可形成稳定的高熔点金属间化合物，提高合金的力学性能；由于稀土元素能细化晶粒，也能与铁、硅等杂质形成稳定的化合物，并从晶内析出，再加上稀土对合金的净化作用，使合金的电阻率降低，导电性提高，从而改善阳极氧化效果。故所得的压铸性能及阳极氧化效果更好，适用于结构复杂且表面要求高的产品。

一种可阳极氧化硬质铝合金的制备方法，包括以下步骤：

A、熔炼准备：清炉和洗炉，预热坩埚及熔炼工具到200～300℃，然后喷刷涂料，清理和预热回炉料，准备熔剂和变质剂，进行配料计算。

B、装料：按照以下顺序进行装料：回炉料、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝硅中间合金、纯铝锭，铝镁中间合金待炉料熔化后再加，控制原料中各种原料配比为硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量；

C、熔化及精炼：炉料装完之后，升温熔化，待炉料全部熔化后，除渣并轻轻搅拌合金液3-5圈，当温度达到660℃时，用钟罩将金属镁块或Al-Mg中间合金压入熔池的内部并缓慢回转和移动，时间为3～5min。然后升温到710-730℃,用占炉料总质量0.3%-0.5%的C2Ch或0.1%--0.15%的MnCl:分2～3次用钟罩压入合金液内进行精炼，总时间为10～15min，缓慢在炉内绕圈，待精炼完成后静置1～3min；

D、变质处理：当合金液温度达到730-750℃时，用占炉料总质量1.5%～2.5%的三元变质剂做变质处理，变质时间为15-18min。

E、浇注：当变质完成后除渣并搅拌，然后静置5～10min。当温度达到750℃时，扒渣出炉浇注成铝合金锭。

在所述制备方法中，在装料工序中，同牌号同成分的回炉料，比例不大于20%。在配料计算过程中，由于熔炼中Mg元素的烧损很大，合金成分含量变化大，故配料时应按标准成分范围最上限计算。

一种利用可阳极氧化硬质铝合金加工压铸件的方法，包括以下步骤：

第一步、铝合金熔炼：首先制备由以下组分组成的铝合锭：硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量：

第二步、压铸成型：模温控制在240～280℃，料温控制在740～760℃进行压铸成型；

第三步、后加工：按正常压铸件进行后加工；

第四步、阳极氧化：配置铝镁硅合金的化学抛光液或电抛光液采用温长时间氧化进行。

在加工工艺中，铝合金熔炼不可使用铸铁坩埚，以免铁元素超标，保温时间不能过长，以免镁元素烧损。压铸生产时注意：离模剂与锤头颗粒油不能含硅，以免影响阳极氧化效果；模温控制在240～280℃，以增加料的流动性；料温控制在740～760℃，以增加料的流动性；料柄需有一定厚度（约为锤头厚度的0.3倍），以确保压铸充填完成后的压力传递，以避免砂孔。后加工包括冲水口，整形，除毛边，CNC，抛光，喷砂工序。此铝合金生产出来的压铸件，有优异的阳极氧化上色性能，适宜深浅各种颜色，因镁氧化具有双重性特点，所以氧化要低温长时间氧化；压铸件表面本身有层自然氧化膜，要注意先碱蚀处理掉，或加长抛光时间。

本发明一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金，具有如下的有益效果：通过对铝合金的成份调整，使之既有良好的压铸性能又有优异的阳极氧化性能，从而满足降低生产成本之目的。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明产品作进一步详细的说明。

实施例1

本发明公开了一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金，由以下重量份组分熔炼而成：硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量。

实施例2

一种可阳极氧化硬质铝合金的制备方法，包括以下步骤：

A、熔炼准备：清炉和洗炉，预热坩埚及熔炼工具到200～300℃，然后喷刷涂料，清理和预热回炉料，准备熔剂和变质剂，进行配料计算。

B、装料：按照以下顺序进行装料：回炉料、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝硅中间合金、纯铝锭，铝镁中间合金待炉料熔化后再加，控制原料中各种原料配比为硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量；

C、熔化及精炼：炉料装完之后，升温熔化，待炉料全部熔化后，除渣并轻轻搅拌合金液3-5圈，当温度达到660℃时，用钟罩将金属镁块或Al-Mg中间合金压入熔池的内部并缓慢回转和移动，时间为3～5min。然后升温到710-730℃,用占炉料总质量0.3%-0.5%的C2Ch或0.1%--0.15%的MnCl:分2～3次用钟罩压入合金液内进行精炼，总时间为10～15min，缓慢在炉内绕圈，待精炼完成后静置1～3min；

D、变质处理：当合金液温度达到730-750℃时，用占炉料总质量1.5%～2.5%的三元变质剂做变质处理，变质时间为15-18min。

E、浇注：当变质完成后除渣并搅拌，然后静置5～10min。当温度达到750℃时，扒渣出炉浇注成铝合金锭。

实施例3

一种利用可阳极氧化硬质铝合金加工压铸件的方法，包括以下步骤：

第一步、铝合金熔炼：首先制备由以下组分组成的铝合锭：硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量：

第二步、压铸成型：模温控制在240～280℃，料温控制在740～760℃进行压铸成型；

第三步、后加工：按正常压铸件进行后加工；

第四步、阳极氧化：配置铝镁硅合金的化学抛光液或电抛光液采用温长时间氧化进行。

为了验证本发明所述硬质合金的性能，采用5分制对其进行性能测试，具体测试结果如表1所示：

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所述和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于压铸加工的可阳极氧化硬质铝合金，其特征在于由以下重量份组分熔炼而成：硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量。

2.一种权利要求1所述可阳极氧化硬质铝合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、熔炼准备：清炉和洗炉，预热坩埚及熔炼工具到200～300℃，然后喷刷涂料，清理和预热回炉料，准备熔剂和变质剂，进行配料计算；

B、装料：按照以下顺序进行装料：回炉料、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝硅中间合金、纯铝锭，铝镁中间合金待炉料熔化后再加，控制原料中各种原料配比为硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量；

C、熔化及精炼：炉料装完之后，升温熔化，待炉料全部熔化后，除渣并轻轻搅拌合金液3-5圈，当温度达到660℃时，用钟罩将金属镁块或Al-Mg中间合金压入熔池的内部并缓慢回转和移动，时间为3～5min，然后升温到710-730℃,用占炉料总质量0.3%-0.5%的C2Ch或0.1%--0.15%的MnCl:分2～3次用钟罩压入合金液内进行精炼，总时间为10～15min，缓慢在炉内绕圈，待精炼完成后静置1～3min；

D、变质处理：当合金液温度达到730-750℃时，用占炉料总质量1.5%～2.5%的三元变质剂做变质处理，变质时间为15-18min；

E、浇注：当变质完成后除渣并搅拌，然后静置5～10min，当温度达到750℃时，扒渣出炉浇注成铝合金锭。

3.一种利用权利要求1所述可阳极氧化硬质铝合金加工压铸件的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、铝合金熔炼：首先制备由以下组分组成的铝合锭：硅0.8～1.2份，镁1.0～1.5份，钛0.3～0.6份，铜0.2～0.3份，钒铈混合稀土0.15～0.25份，锰﹤0.2份，铁﹤0.15份，锌﹤0.05份，锡﹤0.01份，铅﹤0.005份，铝余量：

第二步、压铸成型：模温控制在240～280℃，料温控制在740～760℃进行压铸成型；

第三步、后加工：按正常压铸件进行后加工；

第四步、阳极氧化：配置铝镁硅合金的化学抛光液或电抛光液采用温长时间氧化进行。