CN107083512A - 一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料 - Google Patents

一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于制冷设备材料技术领域，提供了一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，包括如下重量份数的原料：锰30‑40份、锑20‑33份、硅2‑9份、铌3‑8份、钼1‑5份、镍5‑11份、钒7‑15份，余量为镁。本发明通过锰、锑、硅、铌、钼、镍、钒、镁的科学配方设计，以较低成本较大幅度的提高铝合金的耐腐蚀性能，具有较高的价格、性能比。经盐雾实验，本发明铝合金腐蚀率＜0.1mg.cm‑2.h‑1。

Description

一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料
技术领域
本发明属于制冷设备材料技术领域，具体地，涉及一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。
申请号为201510959733.2的中国专利公开了“一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料”，其记载了一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料为Al-Mg-Si系合金。其不足之处在于，该发明制造的铝合金材料抗腐蚀能力有限。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小，比强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。
镁合金具有各种不同的优点，但是对于市场上现有的镁合金材料而言，并不能满足某些特殊要求，比如非常耐腐蚀材料的要求。这使得需要寻求不同的组分组合来满足这种需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，以克服现有制冷设备内衬材料抗腐蚀性能不理想的不足。
根据本发明提供的一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，包括如下重量份数的原料：
锰 30-40份、
锑 20-33份、
硅 2-9份、
铌 3-8份、
钼 1-5份、
镍 5-11份、
钒 7-15份，
余量为镁。
优选地，包括如下重量份数的原料：
锰 33-40份、
锑 20-31份、
硅 2-7份、
铌 4-6份、
钼 2-4份、
镍 6-10份、
钒 8-14份，
余量为镁。
优选地，包括如下重量份数的原料：
锰 36份、
锑 27份、
硅 5份、
铌 5份、
钼 3份、
镍 7份、
钒 11份，
余量为镁。
优选地，所述锰为工业纯锰、所述锑为工业纯锑、所述硅为工业纯硅、所述铌为工业纯铌、所述钼为工业纯钼、所述镍为工业纯镍、所述钒为工业纯钒、所述镁为工业纯镁。
优选地，所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤（1）：先将工业纯锰、工业纯锑、工业纯硅、工业纯铌、工业纯钼、工业纯镍、工业纯钒、工业纯镁加入锅炉中熔化，温度在450-470℃，保持35-40min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至550-600℃，加入稀土，然后加热至600-610℃，保温2-3h；
步骤（2）：再进行精炼，温度控制在680-750℃，时间保持在2-4h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为650-710℃，抽气时间在5-6h；
步骤（3）：在580-600℃的温度下进行模铸，凝固后将温度保持在300-320℃，保温时间为24-26h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行热处理。
优选地，所述步骤（2）中采用钢包精炼炉。
优选地，所述步骤（4）中热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到250-280℃，保温45-48min，然后用风冷以5-7℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到290-300℃，用水冷以16-18℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
优选地，所述步骤（4）中热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到260℃，保温46min，然后用风冷以6℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到295℃，用水冷以17℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
优选地，所述步骤（4）中热处理前对锻造好的零部件进行化学镀镍。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，特点是通过锰、锑、硅、铌、钼、镍、钒、镁的科学配方设计，以较低成本较大幅度的提高铝合金的耐腐蚀性能，具有较高的价格、性能比。经盐雾实验，本发明铝合金腐蚀率＜0.1mg.cm-2.h-1；
（2）本发明在一般的铝合金材料中加入了镁等元素能增加铝合金的强度和抗氧化性能，增加铝合金的耐腐蚀性能；加入镁，可明显增加抗拉强度和屈服强度，增加铝合金的耐腐蚀性能；加入铌元素，在熔铸过程中起细化晶粒作用；钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用；并且还加入了稀土元素，稀土元素加入铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化，还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的提高，增加铝合金的耐腐蚀性能；
（3）热处理前对锻造好的零部件进行化学镀镍，是在遭到损伤时，腐蚀不会继续向材料内部扩展；
（4）钢包精炼炉，是用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备。钢包炉是炉外精炼的主要设备之一。钢包精炼炉主要功能：1、使钢液升温和保温功能。钢液通过电弧加热获得新的热能，这不但能使钢包精炼时可以补加合金和调整成分，也可以补加渣料，便于钢液深脱硫和脱氧。而且连铸要求的钢液开浇温度得到保证，有利干铸坯质量的提高。2、氩气搅拌功能。氩气通过装在钢包底部的透气砖向钢液中吹氛，钢液获得一定的搅拌功能。3、真空脱气功能。通过钢包吊入真空罐后，采用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时通过包底吹入氩气搅动钢液，可以去除钢液中的氢含量和氮含量，并进一步降低氧含量和硫含量，最终获得较高纯净度的钢液和性能优越的材质。钢包精炼炉的应用对整个企业来看，至少可增加如下得益：加快生产节奏，提高整个冶金生产效率。应用领域：钢包精炼炉被广泛用于工业、钢铁、冶金等行业；
（5）本发明提供的热处理工艺，能改善铝合金的抗腐蚀性能和焊接性能，提高产品的质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明提供的一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，包括如下重量份数的原料：
锰 30-40份、
锑 20-33份、
硅 2-9份、
铌 3-8份、
钼 1-5份、
镍 5-11份、
钒 7-15份，
余量为镁。
本发明提供的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，特点是通过锰、锑、硅、铌、钼、镍、钒、镁的科学配方设计，以较低成本较大幅度的提高铝合金的耐腐蚀性能，具有较高的价格、性能比。经盐雾实验，本发明铝合金腐蚀率＜0.1mg.cm-2.h-1。
本发明在一般的铝合金材料中加入了镁等元素能增加铝合金的强度和抗氧化性能，增加铝合金的耐腐蚀性能；加入镁，可明显增加抗拉强度和屈服强度，增加铝合金的耐腐蚀性能；加入铌元素，在熔铸过程中起细化晶粒作用；钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用；并且还加入了稀土元素，稀土元素加入铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化，还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的提高，增加铝合金的耐腐蚀性能；
优选地，包括如下重量份数的原料：
锰 33-40份、
锑 20-31份、
硅 2-7份、
铌 4-6份、
钼 2-4份、
镍 6-10份、
钒 8-14份，
余量为镁。
优选地，包括如下重量份数的原料：
锰 36份、
锑 27份、
硅 5份、
铌 5份、
钼 3份、
镍 7份、
钒 11份，
余量为镁。
优选地，所述锰为工业纯锰、所述锑为工业纯锑、所述硅为工业纯硅、所述铌为工业纯铌、所述钼为工业纯钼、所述镍为工业纯镍、所述钒为工业纯钒、所述镁为工业纯镁。
优选地，所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤（1）：先将工业纯锰、工业纯锑、工业纯硅、工业纯铌、工业纯钼、工业纯镍、工业纯钒、工业纯镁加入锅炉中熔化，温度在450-470℃，保持35-40min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至550-600℃，加入稀土，然后加热至600-610℃，保温2-3h；
步骤（2）：再进行精炼，温度控制在680-750℃，时间保持在2-4h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为650-710℃，抽气时间在5-6h；
步骤（3）：在580-600℃的温度下进行模铸，凝固后将温度保持在300-320℃，保温时间为24-26h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行热处理。
优选地，所述步骤（2）中采用钢包精炼炉。钢包精炼炉，是用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备。钢包炉是炉外精炼的主要设备之一。钢包精炼炉主要功能：1、使钢液升温和保温功能。钢液通过电弧加热获得新的热能，这不但能使钢包精炼时可以补加合金和调整成分，也可以补加渣料，便于钢液深脱硫和脱氧。而且连铸要求的钢液开浇温度得到保证，有利干铸坯质量的提高。2、氩气搅拌功能。氩气通过装在钢包底部的透气砖向钢液中吹氛，钢液获得一定的搅拌功能。3、真空脱气功能。通过钢包吊入真空罐后，采用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时通过包底吹入氩气搅动钢液，可以去除钢液中的氢含量和氮含量，并进一步降低氧含量和硫含量，最终获得较高纯净度的钢液和性能优越的材质。钢包精炼炉的应用对整个企业来看，至少可增加如下得益：加快生产节奏，提高整个冶金生产效率。应用领域：钢包精炼炉被广泛用于工业、钢铁、冶金等行业；
优选地，所述步骤（4）中热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到250-280℃，保温45-48min，然后用风冷以5-7℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到290-300℃，用水冷以16-18℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
优选地，所述步骤（4）中热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到260℃，保温46min，然后用风冷以6℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到295℃，用水冷以17℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。本发明提供的热处理工艺，能改善铝合金的抗腐蚀性能和焊接性能，提高产品的质量。
优选地，所述步骤（4）中热处理前对锻造好的零部件进行化学镀镍。热处理前对锻造好的零部件进行化学镀镍，是在遭到损伤时，腐蚀不会继续向材料内部扩展。
实施例1
本实施例提供一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，包括如下重量份数的原料：
锰 30份、
锑 33份、
硅 2份、
铌 8份、
钼 1份、
镍 11份、
钒 7份，
余量为镁。
所述锰为工业纯锰、所述锑为工业纯锑、所述硅为工业纯硅、所述铌为工业纯铌、所述钼为工业纯钼、所述镍为工业纯镍、所述钒为工业纯钒、所述镁为工业纯镁。
所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤（1）：先将工业纯锰、工业纯锑、工业纯硅、工业纯铌、工业纯钼、工业纯镍、工业纯钒、工业纯镁加入锅炉中熔化，温度在450℃，保持40min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至550℃，加入稀土，然后加热至610℃，保温2h；
步骤（2）：再进行精炼，温度控制在750℃，时间保持在2h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为710℃，抽气时间在5h；
步骤（3）：在600℃的温度下进行模铸，凝固后将温度保持在300℃，保温时间为26h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行热处理。
所述步骤（2）中采用钢包精炼炉。
所述步骤（4）中热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到250℃，保温48min，然后用风冷以5℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到300℃，用水冷以16℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
所述步骤（4）中热处理前对锻造好的零部件进行化学镀镍。
实施例2
本实施例提供一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，包括如下重量份数的原料：
锰 40份、
锑 20份、
硅 7份、
铌 4份、
钼 4份、
镍 6份、
钒 14份，
余量为镁。
余量为镁。
所述锰为工业纯锰、所述锑为工业纯锑、所述硅为工业纯硅、所述铌为工业纯铌、所述钼为工业纯钼、所述镍为工业纯镍、所述钒为工业纯钒、所述镁为工业纯镁。
所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤（1）：先将工业纯锰、工业纯锑、工业纯硅、工业纯铌、工业纯钼、工业纯镍、工业纯钒、工业纯镁加入锅炉中熔化，温度在470℃，保持35min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至600℃，加入稀土，然后加热至600℃，保温3h；
步骤（2）：再进行精炼，温度控制在680℃，时间保持在4h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为650℃，抽气时间在6h；
步骤（3）：在580℃的温度下进行模铸，凝固后将温度保持在320℃，保温时间为24h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行热处理。
所述步骤（2）中采用钢包精炼炉。
所述步骤（4）中热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到280℃，保温45min，然后用风冷以7℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到290℃，用水冷以18℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
所述步骤（4）中热处理前对锻造好的零部件进行化学镀镍。
实施例3
本实施例提供一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，包括如下重量份数的原料：
包括如下重量份数的原料：
锰 36份、
锑 27份、
硅 5份、
铌 5份、
钼 3份、
镍 7份、
钒 11份，
余量为镁。
所述锰为工业纯锰、所述锑为工业纯锑、所述硅为工业纯硅、所述铌为工业纯铌、所述钼为工业纯钼、所述镍为工业纯镍、所述钒为工业纯钒、所述镁为工业纯镁。
所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤（1）：先将工业纯锰、工业纯锑、工业纯硅、工业纯铌、工业纯钼、工业纯镍、工业纯钒、工业纯镁加入锅炉中熔化，温度在460℃，保持37min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至580℃，加入稀土，然后加热至609℃，保温3h；
步骤（2）：再进行精炼，温度控制在690℃，时间保持在3h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为680℃，抽气时间在6h；
步骤（3）：在590℃的温度下进行模铸，凝固后将温度保持在310℃，保温时间为25h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行热处理。
所述步骤（2）中采用钢包精炼炉。
所述步骤（4）中热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到260℃，保温46min，然后用风冷以6℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到295℃，用水冷以17℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
所述步骤（4）中热处理前对锻造好的零部件进行化学镀镍。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：
锰 30-40份、
锑 20-33份、
硅 2-9份、
铌 3-8份、
钼 1-5份、
镍 5-11份、
钒 7-15份，
余量为镁。
2.根据权利要求1所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：
锰 33-40份、
锑 20-31份、
硅 2-7份、
铌 4-6份、
钼 2-4份、
镍 6-10份、
钒 8-14份，
余量为镁。
3.根据权利要求2所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：
锰 36份、
锑 27份、
硅 5份、
铌 5份、
钼 3份、
镍 7份、
钒 11份，
余量为镁。
4.根据权利要求1所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于：所述锰为工业纯锰、所述锑为工业纯锑、所述硅为工业纯硅、所述铌为工业纯铌、所述钼为工业纯钼、所述镍为工业纯镍、所述钒为工业纯钒、所述镁为工业纯镁。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于：用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：先将工业纯锰、工业纯锑、工业纯硅、工业纯铌、工业纯钼、工业纯镍、工业纯钒、工业纯镁加入锅炉中熔化，温度在450-470℃，保持35-40min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至550-600℃，加入稀土，然后加热至600-610℃，保温2-3h；
步骤（2）：再进行精炼，温度控制在680-750℃，时间保持在2-4h，全程吹氮气搅拌，脱气温度为650-710℃，抽气时间在5-6h；
步骤（3）：在580-600℃的温度下进行模铸，凝固后将温度保持在300-320℃，保温时间为24-26h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行热处理。
6.根据权利要求5所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于：所述步骤（2）中采用钢包精炼炉。
7.根据权利要求5所述的的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于：所述步骤（4）中热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到250-280℃，保温45-48min，然后用风冷以5-7℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到290-300℃，用水冷以16-18℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
8.根据权利要求7所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于：热处理的具体步骤为将锻造好的部件加热到260℃，保温46min，然后用风冷以6℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到295℃，用水冷以17℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
9.根据权利要求7所述的用于制造冰箱压缩机气缸座的铝合金材料，其特征在于：所述步骤（4）中热处理前对锻造好的零部件进行化学镀镍。
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