CN106191583A

CN106191583A - 一种高强度可阳极氧化铸造铝合金及其制备方法

Info

Publication number: CN106191583A
Application number: CN201610844579.9A
Authority: CN
Inventors: 闫国庆; 马晓虎; 林毛古; 张志文; 任彦杰; 柴海俊
Original assignee: WENXI COUNTY REGAL MAGNESIUM CO Ltd
Current assignee: WENXI COUNTY REGAL MAGNESIUM CO Ltd
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2016-12-07

Abstract

本发明具体为一种高强度可阳极氧化铸造铝合金及其制备方法，解决了现有可阳极氧化铝合金存在强度及硬度较低的问题。一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，包括如下质量百分比的原料：锌 0.5‑6.5wt.%，锰 1.0‑5.0wt.%，铁 0.2‑1.8wt.%，镁 0.1‑1.5wt.%，硅 0.01‑0.2wt.%，铜 0.01‑0.1wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。本发明具有如下有益效果：铝合金材料浇铸拉伸棒材的抗拉强度可达到270Mpa，屈服强度可达到150Mpa，延伸率可达到15%，密度为2.80g/cm³，布氏硬度可达到85HB。

Description

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金制备技术，具体为一种高强度可阳极氧化铸造铝合金及其制备方法。

背景技术

铝及其合金密度小，导电、导热能力强，延展性好，塑性高，且便于各种机加工，在航空航天、电子通讯、汽车等领域得到了广泛的应用。但铝和空气中的氧亲和力比较强，即使在干燥的空气中，也极易与氧发生化合反应，表面生成一层较薄的无孔非晶态氧化膜Al2O3，但由于自然产生的氧化膜较薄，耐磨及耐蚀性能较差，远远满足不了其应用要求，尚不能作为可靠的防护层。

为了提高铝合金的耐蚀性，必须对铝合金进行表面处理，而阳极氧化是铝及铝合金最常用的表面处理手段，阳极氧化铝薄膜具有良好的力学性能、耐蚀性及耐摩擦性，膜的表面同时也具有较强的吸附性。

但现有技术中的可阳极氧化的压铸铝合金及其制备方法存在诸多不足：普通压铸铝合金因铝含量低而不能进行阳极氧化，目前市场上可阳极氧化的铝合金压铸件经阳极氧化后强度及硬度均较低。

发明内容

本发明为了解决现有可阳极氧化铝合金存在强度及硬度较低的问题，提供了一种高强度可阳极氧化铸造铝合金及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，包括如下质量百分比的原料：锌 0.5-6.5wt.%，锰 1.0-5.0wt.%，铁 0.2-1.8wt.%，镁 0.1-1.5wt.%，硅 0.01-0.2wt.%，铜 0.01-0.1wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。

锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%，合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响。还可以改善铸件的脱模性，保证产品的铸造精度。但是，Mn含量过低时，难于起到固溶强化的作用；Mn含量超过4％时，则会严重影响合金的阳极氧化特性，产生明显的色斑。

镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约提升34MPa。如果加入1%以下的锰，可以补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8阳极相均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。在阳极相被腐蚀掉后仍能保持为单相α固溶体。但是，Mg含量过高，在阳极氧化过程中会引起阳极氧化膜层孔洞增多，并可能出现黑色斑点。

在铝中同时加入锌和镁，形成强化相MgZn2，对合金产生明显的强化作用。MgZn2含量从0.5%提高到12%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。

稀土元素对氧、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，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。所以加入稀土元素其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非常完美的产品。

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，还包括钛 0.1-0.9 wt.%，锆 0.1-0.5wt.%，稀土元素0.1-1.0 wt.% 中一种或多种的组合物。

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金的制备方法，采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、铝锰中间合金或金属锰、镁铝中间合金或金属镁锭、金属铁、非金属硅、金属铜作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为660-680℃，直至完全熔化制成铝熔体；c、将铝熔体从660-680℃逐渐加热到740-760℃，在加热过程中逐渐加入所需的锌、锰、铁、镁以及硅、铜，获得铝合金熔体；d、将铝合金熔体控制在740-760℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼与除气，精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，静置约30min；e、加入铝合金专用精炼剂在740-760℃的温度下进行二次精炼，均匀搅拌20min，清除液面上的浮渣，然后静置约30min，经过在线过滤及除气后进行浇铸，即得成品。

本发明具有如下有益效果：铝合金材料浇铸拉伸棒材的抗拉强度可达到270Mpa，屈服强度可达到150Mpa，延伸率可达到15%，密度为2.80g/ cm³，布氏硬度可达到85HB，在25℃条件下，该合金浇铸锭的导热系数可达到120W/(m•k)，以5℃/min的速率从20℃升温到100℃的线性热膨胀系数为22.5μm/(m•℃)，可用于航空航天、电子通讯、汽车及仪器仪表等领域中的盆架、框架、支架等结构件以及外装零件。

具体实施方式

实施例1

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，包括如下质量百分比的原料：锌 3.5wt.%，锰1.5wt.%，铁 0.6wt.%，镁 0.5wt.%，硅 0.18wt.%，铜 0.07wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，还包括钛 0.3wt.%，锆 0.4wt.%，稀土元素0.37wt.% 中一种或多种的组合物。

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金的制备方法，采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、铝锰中间合金或金属锰、镁铝中间合金或金属镁锭、金属铁、非金属硅、金属铜作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为660℃，直至完全熔化制成铝熔体；c、将铝熔体从660℃逐渐加热到740℃，在加热过程中逐渐加入所需的锌、锰、铁、镁以及硅、铜，获得铝合金熔体；d、将铝合金熔体控制在740℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼与除气，精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，静置约30min；e、加入铝合金专用精炼剂在740℃的温度下进行二次精炼，均匀搅拌20min，清除液面上的浮渣，然后静置约30min，经过在线过滤及除气后进行浇铸，即得成品。

成品的抗拉强度为270Mpa，屈服强度为150 Mpa，延伸率为12%，硬度为85HB，导热系数为110 W/(m•k)。

实施例2

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，包括如下质量百分比的原料：锌 2.5wt.%，锰2.5wt.%，铁 0.8wt.%，镁 0.7wt.%，硅 0.05wt.%，铜 0.1wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，还包括钛 0.1wt.%，锆 0.1wt.%，稀土元素0.2wt.% 中一种或多种的组合物。

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金的制备方法，其特征在于：采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、铝锰中间合金或金属锰、镁铝中间合金或金属镁锭、金属铁、非金属硅、金属铜作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为670℃，直至完全熔化制成铝熔体；c、将铝熔体从670℃逐渐加热到750℃，在加热过程中逐渐加入所需的锌、锰、铁、镁以及硅、铜，获得铝合金熔体；d、将铝合金熔体控制在750℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼与除气，精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，静置约30min；e、加入铝合金专用精炼剂在750℃的温度下进行二次精炼，均匀搅拌20min，清除液面上的浮渣，然后静置约30min，经过在线过滤及除气后进行浇铸，即得成品。

成品的抗拉强度为254 Mpa，屈服强度为138Mpa，延伸率为11%，硬度为79HB，导热系数为114 W/(m•k)。

实施例3

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，包括如下质量百分比的原料：锌 3.0wt.%，锰1.9wt.%，铁 0.9wt.%，镁 0.5wt.%，硅 0.2wt.%，铜 0.46wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，还包括钛0.9 wt.%，锆0.5wt.%，稀土元素1.0 wt.% 中一种或多种的组合物。

一种高强度可阳极氧化铸造铝合金的制备方法，其特征在于：采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、铝锰中间合金或金属锰、镁铝中间合金或金属镁锭、金属铁、非金属硅、金属铜作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为680℃，直至完全熔化制成铝熔体；c、将铝熔体从680℃逐渐加热到760℃，在加热过程中逐渐加入所需的锌、锰、铁、镁以及硅、铜，获得铝合金熔体；d、将铝合金熔体控制在760℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼与除气，精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，静置约30min；e、加入铝合金专用精炼剂在760℃的温度下进行二次精炼，均匀搅拌20min，清除液面上的浮渣，然后静置约30min，经过在线过滤及除气后进行浇铸，即得成品。

成品的抗拉强度为245Mpa，屈服强度为136Mpa，延伸率为9%，硬度为82HB，导热系数为105 W/(m•k)。

具体实施过程中，铝合金专用精炼剂可采用哈尔滨市呼兰区北辰铸造辅助材料厂生产的LHJ---500型铝合金精炼剂；稀土元素选自La、Ce、Pr、Nd、Y中的一种或几种。

Claims

1.一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，其特征在于：包括如下质量百分比的原料：锌0.5-6.5wt.%，锰 1.0-5.0wt.%，铁 0.2-1.8wt.%，镁 0.1-1.5wt.%，硅 0.01-0.2wt.%，铜0.01-0.1wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种高强度可阳极氧化铸造铝合金，其特征在于：还包括钛0.1-0.9 wt.%，锆 0.1-0.5wt.%，稀土元素0.1-1.0 wt.% 中一种或多种的组合物。

3.根据权利要求1所述的一种高强度可阳极氧化铸造铝合金的制备方法，其特征在于：采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、铝锰中间合金或金属锰、镁铝中间合金或金属镁锭、金属铁、非金属硅、金属铜作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为660-680℃，直至完全熔化制成铝熔体；c、将铝熔体从660-680℃逐渐加热到740-760℃，在加热过程中逐渐加入所需的锌、锰、铁、镁以及硅、铜，获得铝合金熔体；d、将铝合金熔体控制在740-760℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼与除气，精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，静置约30min；e、加入铝合金专用精炼剂在740-760℃的温度下进行二次精炼，均匀搅拌20min，清除液面上的浮渣，然后静置约30min，经过在线过滤及除气后进行浇铸，即得成品。