CN106399726A - 抗冲击铝合金汽车轮毂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗冲击铝合金汽车轮毂及其制备方法，该方法包括：1)将铝、镁、铬、锌、钯和钒于850‑950℃下进行第一热处理，接着向体系中通入惰性气体，然后将体系冷却至660‑680℃以制得第一金属液的工序；2)将锡、银、铁、锗和钪于1150‑1200℃下进行第二热处理以制得第二金属液的工序；3)将第二金属液加入至第一金属液中，并且将混合体系的温度调节至960‑1000℃以进行熔炼，然后向混合体系中加入打渣剂进行打渣处理的工序；4)将打渣处理后的混合体系进行压铸成型、冷却以制得抗冲击铝合金汽车轮毂的工序。通过该方法制得的抗冲击铝合金汽车轮毂具有优异的机械强度，尤其是抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金，具体地，涉及一种抗冲击铝合金汽车轮毂及其制备方法。
背景技术
轮毂，别名轮圈，即轮胎内廓用以支撑轮胎的圆桶形、中心装配在轴上的部件。常见的汽车轮毂有钢质轮毂及铝合金质轮毂。铝合金轮毂具有以下优点：美观大方；轻便、省油；伸缩率高，弹性好；热传导性好；保圆性好，不易变形，适合高速行驶；弹性好，提高车辆行驶中的平顺性，更易于吸收运动中的振动和噪音。但是，铝合金质轮毂耐用性差，一旦遇到坚硬物碰撞后变形不能修复。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗冲击铝合金汽车轮毂及其制备方法，通过该方法制得的抗冲击铝合金汽车轮毂具有优异的机械强度，尤其是抗冲击性能；同时该制备方法原料易得、工序简单、便于广泛使用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种抗冲击铝合金汽车轮毂的制备方法，该方法包括：
1)将铝、镁、铬、锌、钯和钒于850-950℃下进行第一热处理，接着向体系中通入惰性气体，然后将体系冷却至660-680℃以制得第一金属液的工序；
2)将锡、银、铁、锗和钪于1150-1200℃下进行第二热处理以制得第二金属液的工序；
3)将第二金属液加入至第一金属液中，并且将混合体系的温度调节至960-1000℃以进行熔炼，然后向混合体系中加入打渣剂进行打渣处理的工序；
4)将打渣处理后的混合体系进行压铸成型、冷却以制得抗冲击铝合金汽车轮毂的工序。
本发明还提供了一种抗冲击铝合金汽车轮毂，该抗冲击铝合金汽车轮毂通过上述的方法制备而得。
通过上述技术方案，本发明提供的制备方法具体为：首先是将铝、镁、铬、锌、钯和钒热处理，接着通入惰性气体并冷却，这样在逐渐冷却的第一金属液中形成气体通道；其次，将锡、银、铁、锗和钪进行第二热处理以制得第二金属液；再次，将第二金属液加入至第一金属液中，这样第二金属液能够有效地进入第一金属液中的气体通道中进行填充，同时通过界面化学使得两者能够完美地结合；最后，向混合体系中加入打渣剂进行打渣处理、冷却以制得抗冲击铝合金汽车轮毂。该种铝合金的机械强度高，尤其是抗冲击性能优越，有效地克服了现有技术中铝合金质轮毂耐用性差的缺陷，进而提高了铝合金质轮毂的适用性。另外，该制备方法原料易得、工序简单、便于广泛使用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种抗冲击铝合金汽车轮毂的制备方法，该方法包括：
1)将铝、镁、铬、锌、钯和钒于850-950℃下进行第一热处理，接着向体系中通入惰性气体，然后将体系冷却至660-680℃以制得第一金属液的工序；
2)将锡、银、铁、锗和钪于1150-1200℃下进行第二热处理以制得第二金属液的工序；
3)将第二金属液加入至第一金属液中，并且将混合体系的温度调节至960-1000℃以进行熔炼，然后向混合体系中加入打渣剂进行打渣处理的工序；
4)将打渣处理后的混合体系进行压铸成型、冷却以制得抗冲击铝合金汽车轮毂的工序。
在本发明中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，相对于100重量份的铝，镁的用量为0.95-1.35重量份，铬的用量为0.08-0.28重量份，锌的用量为1.15-1.65重量份，钯的用量为0.15-0.40重量份，钒的用量为0.06-0.12重量份，锡的用量为5.50-6.10重量份，银的用量为0.05-0.12重量份，铁的用量为4.00-4.85重量份，锗的用量为0.24-0.30重量份，钪的用量为0.12-0.16重量份。
在本发明的工序1)中，第一热处理的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，第一热处理至少满足以下条件：热处理时间为4-8h，真空度为0.5-0.8MPa。
在本发明的工序1)中，惰性气体的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，惰性气体至少满足以下条件：气流压力为1-1.5MPa，脉冲频率为15-40KHz，气流速度不大于200m/s。
在本发明的工序1)中，惰性气体的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，惰性气体选自氩气、氦气、氮气和氖气中的一种或多种。
在本发明的工序1)中，冷却速率可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，在将体系进行冷却的过程中，冷却速率为5-15℃/min。
在本发明的工序2)中，第二热处理的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，第二热处理至少满足以下条件：热处理时间为7-10h，真空度为0.5-0.8MPa。
在本发明的工序3)中，熔炼的时间可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，熔炼的时间为2-4h。
在本发明的工序3)中，打渣处理的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，打渣处理至少满足以下条件：打渣温度为1150-1200℃，打渣时间为1-3h。
在本发明的工序3)中，冷却速率的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，在将混合体系冷却的过程中，冷却速率为25-35℃/min。
在本发明的工序3)中，打渣剂的用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，相对于100重量份的混合体系，打渣剂的用量为5-8重量份。
在本发明的工序3)中，打渣剂的具体组分可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，在工序3)中，打渣剂含有二氧化硅、氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、氯化锌、氟硅酸钠、蛋白石和白云母。
在上述打渣剂中，各组分的具体含量可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的抗冲击铝合金汽车轮毂的机械强度，优选地，在工序3)中，相对于100重量份的二氧化硅，氯化钠的含量为5-12重量份，硫酸钠的含量为3-8重量份，碳酸钠的含量为1.5-4重量份，氯化锌的含量为8-13重量份，氟硅酸钠的含量为1-3重量份，蛋白石的含量为1.5-3.5重量份，白云母的含量为2.5-5重量份。
本发明还提供了一种抗冲击铝合金汽车轮毂，该抗冲击铝合金汽车轮毂通过上述的方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
制备例1
将二氧化硅、氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、氯化锌、氟硅酸钠、蛋白石和白云母按照100：10：5：2：10：2：2.5：4的重量比混合制得打渣剂D1。
制备例2
将二氧化硅、氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、氯化锌、氟硅酸钠、蛋白石和白云母按照100：5：3：1.5：8：1：1.5：2.5的重量比混合制得打渣剂D2。
制备例3
将二氧化硅、氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、氯化锌、氟硅酸钠、蛋白石和白云母按照100：12：8：4：13：3：3.5：5的重量比混合制得打渣剂D3。
实施例1
1)将铝、镁、铬、锌、钯和钒于900℃和真空度为0.7MPa的条件下进行第一热处理5h，接着向体系中通入惰性气体(氩气、气流压力为1.3MPa，脉冲频率为30KHz，气流速度不大于200m/s)，然后将体系按照10℃/min的速率冷却至670℃以制得第一金属液。
2)将锡、银、铁、锗和钪于1180℃和真空度为0.7MPa的条件下进行第二热处理8h以制得第二金属液；其中，铝、镁、铬、锌、钯、钒、锡、银、铁、锗和钪的重量比为100：1.15：0.18：1.35：0.30：0.09：5.90：0.08：4.45：0.28：0.15。
3)将上述第二金属液加入至第一金属液中，并且将混合体系的温度调节至980℃以进行熔炼3h，然后向混合体系中加入打渣剂D1(混合体系与打渣剂的重量比为100：7)并于1180℃进行打渣处理2h；
4)将打渣处理后的混合体系进行压铸成型、按照30℃/min的速率冷却至25℃以制得抗冲击铝合金汽车轮毂A1。
实施例2
1)将铝、镁、铬、锌、钯和钒于850℃和真空度为0.5MPa的条件下进行第一热处理4h，接着向体系中通入惰性气体(氮气、气流压力为1MPa，脉冲频率为15KHz，气流速度不大于200m/s)，然后将体系按照5℃/min的速率冷却至660℃以制得第一金属液。
2)将锡、银、铁、锗和钪于1150℃和真空度为0.5MPa的条件下进行第二热处理7h以制得第二金属液；其中，铝、镁、铬、锌、钯、钒、锡、银、铁、锗和钪的重量比为100：0.95：0.08：1.15：0.15：0.06：5.50：0.05：4.00：0.24：0.12。
3)将上述第二金属液加入至第一金属液中，并且将混合体系的温度调节至960℃以进行熔炼2h，然后向混合体系中加入打渣剂D2(混合体系与打渣剂的重量比为100：5)并于1150℃进行打渣处理1h；
4)将打渣处理后的混合体系进行压铸成型、按照25℃/min的速率冷却至25℃以制得抗冲击铝合金汽车轮毂A2。
实施例3
1)将铝、镁、铬、锌、钯和钒于950℃和真空度为0.8MPa的条件下进行第一热处理8h，接着向体系中通入惰性气体(氖气、气流压力为1.5MPa，脉冲频率为40KHz，气流速度不大于200m/s)，然后将体系按照15℃/min的速率冷却至680℃以制得第一金属液。
2)将锡、银、铁、锗和钪于1200℃和真空度为0.8MPa的条件下进行第二热处理10h以制得第二金属液；其中，铝、镁、铬、锌、钯、钒、锡、银、铁、锗和钪的重量比为100：1.35：0.28：1.65：0.40：0.12：6.10：0.12：4.85：0.30：0.16。
3)将上述第二金属液加入至第一金属液中，并且将混合体系的温度调节至1000℃以进行熔炼4h，然后向混合体系中加入打渣剂D3(混合体系与打渣剂的重量比为100：8)并于1200℃进行打渣处理3h；
4)将打渣处理后的混合体系进行压铸成型、按照35℃/min的速率冷却至25℃以制得抗冲击铝合金汽车轮毂A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得铝合金汽车轮毂B1，不同的是，步骤1)中未充入惰性气体。
检测例1
将上述铝合金汽车轮毂进行机械强度的检测，具体结果见表1。
表1
| 拉伸强度/MPa | 屈服强度/MPa | 延伸率/％ | 冲击韧性/J·cm-2 | |
| A1 | 580 | 415 | 17.7 | 95 |
| A2 | 582 | 420 | 16.9 | 93 |
| A3 | 584 | 419 | 17.5 | 92 |
| B1 | 523 | 389 | 14.8 | 65 |
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的铝合金汽车轮毂具有优异的机械强度，尤其是抗冲击强度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种抗冲击铝合金汽车轮毂的制备方法，其特征在于，包括：
1)将铝、镁、铬、锌、钯和钒于850-950℃下进行第一热处理，接着向体系中通入惰性气体，然后将体系冷却至660-680℃以制得第一金属液的工序；
2)将锡、银、铁、锗和钪于1150-1200℃下进行第二热处理以制得第二金属液的工序；
3)将所述第二金属液加入至所述第一金属液中，并且将混合体系的温度调节至960-1000℃以进行熔炼，然后向所述混合体系中加入打渣剂进行打渣处理的工序；
4)将打渣处理后的混合体系进行压铸成型、冷却以制得抗冲击铝合金汽车轮毂的工序。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于100重量份的铝，所述镁的用量为0.95-1.35重量份，所述铬的用量为0.08-0.28重量份，所述锌的用量为1.15-1.65重量份，所述钯的用量为0.15-0.40重量份，所述钒的用量为0.06-0.12重量份，所述锡的用量为5.50-6.10重量份，所述银的用量为0.05-0.12重量份，所述铁的用量为4.00-4.85重量份，所述锗的用量为0.24-0.30重量份，所述钪的用量为0.12-0.16重量份。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，在工序1)中，所述第一热处理至少满足以下条件：热处理时间为4-8h，真空度为0.5-0.8MPa。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在工序1)中，所述惰性气体至少满足以下条件：气流压力为1-1.5MPa，脉冲频率为15-40KHz，气流速度不大于200m/s。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在工序1)中，在将所述体系进行冷却的过程中，冷却速率为5-15℃/min。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，在工序2)中，所述第二热处理至少满足以下条件：热处理时间为7-10h，真空度为0.5-0.8MPa。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在工序3)中，所述熔炼的时间为2-4h；
优选地，在工序3)中，所述打渣处理至少满足以下条件：打渣温度为1150-1200℃，打渣时间为1-3h；
更优选地，在将所述混合体系冷却的过程中，冷却速率为25-35℃/min。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在工序3)中，相对于100重量份的所述混合体系，所述打渣剂的用量为5-8重量份；
优选地，所述打渣剂含有二氧化硅、氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、氯化锌、氟硅酸钠、蛋白石和白云母；
更优选地，相对于100重量份的所述二氧化硅，所述氯化钠的含量为5-12重量份，所述硫酸钠的含量为3-8重量份，所述碳酸钠的含量为1.5-4重量份，所述氯化锌的含量为8-13重量份，所述氟硅酸钠的含量为1-3重量份，所述蛋白石的含量为1.5-3.5重量份，所述白云母的含量为2.5-5重量份。
9.一种抗冲击铝合金汽车轮毂，其特征在于，所述抗冲击铝合金汽车轮毂通过权利要求1-8中任意一项所述的方法制备而得。
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