CN108359855A - 一种铝压铸合金以及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝压铸合金以及其制造工艺，所述铝压铸合金，按照重量比，包括以下物质：8.0‑11.5％的硅、0.3‑0.8％的锰、0.08‑0.4％的镁、≦0.4％的铁、≦0.1％的铜、≦0.1％的锌、≦0.15％的钛、0.05‑0.5％的钼、0.05‑0.3％的锆、30‑300ppm的锶或5‑30ppm的钠和/或1‑30ppm的钙，用于长效精炼；相当于1‑250ppm磷的量的磷化镓和/或磷化铟，用于颗粒细化；以含1‑2重量％Ti和1‑2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼，用于颗粒细化；其余为铝和不可避免的杂质。本发明采用稀土强化铝合金材料与精密压铸技术，由于提高了材质的抗拉强度、屈服强度、硬度等性能，可在满足使用要求的前提下，对原产品结构进行轻质化的优化设计，其技术符合当前安全带产业对安全性能的更高要求。

Description

一种铝压铸合金以及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种铝压铸合金以及其制造工艺，属于铸造设备制造工艺技术领域。

背景技术

铝压铸是一种压力铸造的零件，是使用装好铸件模具的压力铸造机械压铸机，将加热为液态的铝或铝合金浇入压铸机的入料口，经压铸机压铸，铸造出模具限制的形状和尺寸的铝零件或铝合金零件，这样的零件通常就被叫做铝压铸。铝压铸在不同的地方有不同的叫法，如铝压铸零件、压铸铝零件、压铸铝件、压铸铝、铝压铸、铝合金压铸零件等。由于金属铝及铝合金具有很好的流动性和可塑性，而且铸造加工是在有压力的压铸机中铸造，因此铝压铸可以做出各种较复杂的形状，也可作出较高的精度和光洁度，从而很大程度的减少了铸件的机械加工量和金属铝或铝合金的铸造余量，不仅节约了电力、金属材料、还大大节约了劳动成本；而铝及铝合金具有优良的导热性，较小的比重和高可加工性；从而铝压铸被广泛应用于汽车制造、内燃机生产、摩托车制造、电动机制造、油泵制造、传动机械制造、精密仪器、园林美化、电力建设、建筑装饰等各个行业。当前铸铝合金工艺技术是通过T5或T6热处理制备成形，普通的铸铝合金机械性能偏低，使用局限性大，难以适应大规模生产，而热处理形式加工成品率低，工序多，成本高，这些都制约着压铸工艺的发展。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种铝压铸合金以及其制造工艺，克服现有技术中铝合金抗压和抗拉强度不够的缺陷，简化工艺流程，提高铸铝合金机械性能，加工工序少，成品率高，适合大规模生产。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种铝压铸合金，按照重量比，包括以下物质：

8.0-11.5％的硅

0.3-0.8％的锰

0.08-0.4％的镁

≦0.4％的铁

≦0.1％的铜

≦0.1％的锌

≦0.15％的钛

0.05-0.5％的钼

0.05-0.3％的锆

30-300ppm的锶或5-30ppm的钠和/或1-30ppm的钙，用于长效精炼

相当于1-250ppm磷的量的磷化镓和/或磷化铟，用于颗粒细化

以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼，用于颗粒细化

其余为铝和不可避免的杂质。

基于本发明的合金组合物可以获得在铸态的高延伸性压铸件，同时具备优良的抗压强度和抗拉强度，因此该合金特别适用于在汽车制造中制造安全件。已惊人地发现通过添加钼，可以显著提高延伸率而不损失其他机械性能。所需效果可以通过添加0.05-0.5重量％Mo达到，其优选含量为0.08-0.25重量％Mo。

通过结合添加钼和0.05-0.3重量％Zr，延伸性可以进一步提高。

相对高分数的低共熔硅通过锶来改进。相对于高污染水平的颗粒压铸合金，根据本发明的合金在疲劳强度上也具有优势。断裂强度的提高是因为混合晶体含量非常低和经过改进的低共熔性。锶含量优选为50ppm-150ppm和一般不应低于50ppm，否则浇铸性能可能变差。可以添加钠和/或钙以代替锶。

优选硅含量为8.0-10.0重量％Si。

通过限定镁含量到优选0.08-0.25重量％Mg，低共熔结构不明显变粗糙且合金仅有微小的随时间变硬的潜力，有助于高的延伸性。

由于锰的组分而避免了模具中的黏附并保证良好的脱模性。锰的含量赋予铸件在高温下高的结构强度，使得从模具移出时，可以预期很低的形变或甚至没有形变。

铁的含量优选限定到最高为0.25重量％Fe。

本发明合金在铸态铆接，在约280-320℃温度范围内稳定退火1-2小时，可以取得非常高的延伸值。

一种铝压铸合金制造工艺，步骤如下：

(1)先将常规压铸铝合金原辅材料进行熔炼，熔炼温度达到650℃-700℃；

(2)按照常规铝合金压铸熔炼工艺进行必要的除渣、排气等工艺处理；

(3)将稀土元素作为铝合金的一种合金化元素熔炼到铝合金中，形成铝稀土合金；

(4)将稀土中间合金堆放在铝合金液面上，然后用石墨钟罩压入铝合金熔体中，并靠近炉壁10cm-15cm处沿四周均匀缓慢搅动；

(5)加入CCl6或MnCl2进行精炼，并除渣、排气处理；再升温至750℃-800℃进行变质工艺，变质后静置2-4小时；

(6)开始压铸，压铸温度控制在750℃，制备出精密零件产品，此时只需要对压铸件进行微量切削甚至无切削完成成品加工。

将稀土元素作为铝合金的一种合金化元素熔炼到铝合金中，形成铝稀土合金提高铝压铸合金的综合性能，特别是延伸率，适用于压铸法生产安全部件；本发明的铝压铸合金组合物，改善铝合金组织结构，达到汽车高性能铸铝合金应用领域的使用要求，解决了材质提高性能必须通过T5等热处理与压铸件无法在热处理过程中保持机械性能不变的技术矛盾，可使处于铸态的压铸件具有很高的延展性并同时具有很高的抗拉强度；采用精密压铸制备工艺方法，针对铝合金材质熔液流动性差的特点，采用增大浇道、增设排气孔和出渣槽等办法设计新型压铸模具，并选择合理的压铸温度，从而实现精密压铸工艺方法制备铸件。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：采用稀土强化铝合金材料与精密压铸技术，由于提高了材质的抗拉强度、屈服强度、硬度等性能，可在满足使用要求的前提下，对原产品结构进行轻质化的优化设计，其技术符合当前安全带产业对安全性能的更高要求。

具体实施方式

实施例一

一种铝压铸合金，按照重量比，包括以下物质：

8.0％的硅

0.3％的锰

0.08％的镁

0.4％的铁

0.1％的铜

0.1％的锌

0.15％的钛

0.05％的钼

0.05％的锆

30ppm的锶用于长效精炼

相当于1-250ppm磷的量的磷化镓和/或磷化铟，用于颗粒细化

以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼，用于颗粒细化

其余为铝和不可避免的杂质。

本发明合金在铸态铆接，在约280-320℃温度范围内稳定退火1-2小时，可以取得非常高的延伸值。

一种铝压铸合金制造工艺，步骤如下：

(1)先将常规压铸铝合金原辅材料进行熔炼，熔炼温度达到650℃-700℃；

(2)按照常规铝合金压铸熔炼工艺进行必要的除渣、排气等工艺处理；

(3)将稀土元素作为铝合金的一种合金化元素熔炼到铝合金中，形成铝稀土合金；

(4)将稀土中间合金堆放在铝合金液面上，然后用石墨钟罩压入铝合金熔体中，并靠近炉壁10cm-15cm处沿四周均匀缓慢搅动；

(5)加入CCl6或MnCl2进行精炼，并除渣、排气处理；再升温至750℃-800℃进行变质工艺，变质后静置2-4小时；

(6)开始压铸，压铸温度控制在750℃，制备出精密零件产品，此时只需要对压铸件进行微量切削甚至无切削完成成品加工。

实施例二

一种铝压铸合金，按照重量比，包括以下物质：

10％的硅

0.5％的锰

0.2％的镁

0.1％的铁

0.1％的铜

0.1％的锌

0.1％的钛

0.3％的钼

0.2％的锆

5-30ppm的钠和1-30ppm的钙，用于长效精炼

相当于1-250ppm磷的量的磷化镓，用于颗粒细化

以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼，用于颗粒细化

其余为铝和不可避免的杂质。

本发明合金在铸态铆接，在约280-320℃温度范围内稳定退火1-2小时，可以取得非常高的延伸值。

一种铝压铸合金制造工艺，步骤如下：

(1)先将常规压铸铝合金原辅材料进行熔炼，熔炼温度达到650℃-700℃；

(2)按照常规铝合金压铸熔炼工艺进行必要的除渣、排气等工艺处理；

(3)将稀土元素作为铝合金的一种合金化元素熔炼到铝合金中，形成铝稀土合金；

(4)将稀土中间合金堆放在铝合金液面上，然后用石墨钟罩压入铝合金熔体中，并靠近炉壁10cm-15cm处沿四周均匀缓慢搅动；

(5)加入CCl6或MnCl2进行精炼，并除渣、排气处理；再升温至750℃-800℃进行变质工艺，变质后静置2-4小时；

(6)开始压铸，压铸温度控制在750℃，制备出精密零件产品，此时只需要对压铸件进行微量切削甚至无切削完成成品加工。

将稀土元素作为铝合金的一种合金化元素熔炼到铝合金中，形成铝稀土合金提高铝压铸合金的综合性能，特别是延伸率，适用于压铸法生产安全部件；本发明的铝压铸合金组合物，改善铝合金组织结构，达到汽车高性能铸铝合金应用领域的使用要求，解决了材质提高性能必须通过T5等热处理与压铸件无法在热处理过程中保持机械性能不变的技术矛盾，可使处于铸态的压铸件具有很高的延展性并同时具有很高的抗拉强度；采用精密压铸制备工艺方法，针对铝合金材质熔液流动性差的特点，采用增大浇道、增设排气孔和出渣槽等办法设计新型压铸模具，并选择合理的压铸温度，从而实现精密压铸工艺方法制备铸件。

实施例三

一种铝压铸合金，按照重量比，包括以下物质：

11.5％的硅

0.8％的锰

0.4％的镁

0.25％的铁

0.05％的铜

0.01％的锌

0.15％的钛

0.5％的钼

0.3％的锆

30-300ppm的锶和1-30ppm的钙，用于长效精炼

相当于1-250ppm磷的量的磷化镓和/或磷化铟，用于颗粒细化

以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼，用于颗粒细化

其余为铝和不可避免的杂质。

本发明合金在铸态铆接，在约280-320℃温度范围内稳定退火1-2小时，可以取得非常高的延伸值。

一种铝压铸合金制造工艺，步骤如下：

(1)先将常规压铸铝合金原辅材料进行熔炼，熔炼温度达到650℃-700℃；

(2)按照常规铝合金压铸熔炼工艺进行必要的除渣、排气等工艺处理；

(3)将稀土元素作为铝合金的一种合金化元素熔炼到铝合金中，形成铝稀土合金；

(4)将稀土中间合金堆放在铝合金液面上，然后用石墨钟罩压入铝合金熔体中，并靠近炉壁10cm-15cm处沿四周均匀缓慢搅动；

(5)加入CCl6或MnCl2进行精炼，并除渣、排气处理；再升温至750℃-800℃进行变质工艺，变质后静置2-4小时；

(6)开始压铸，压铸温度控制在750℃，制备出精密零件产品，此时只需要对压铸件进行微量切削甚至无切削完成成品加工。

将稀土元素作为铝合金的一种合金化元素熔炼到铝合金中，形成铝稀土合金提高铝压铸合金的综合性能，特别是延伸率，适用于压铸法生产安全部件；本发明的铝压铸合金组合物，改善铝合金组织结构，达到汽车高性能铸铝合金应用领域的使用要求，解决了材质提高性能必须通过T5等热处理与压铸件无法在热处理过程中保持机械性能不变的技术矛盾，可使处于铸态的压铸件具有很高的延展性并同时具有很高的抗拉强度；采用精密压铸制备工艺方法，针对铝合金材质熔液流动性差的特点，采用增大浇道、增设排气孔和出渣槽等办法设计新型压铸模具，并选择合理的压铸温度，从而实现精密压铸工艺方法制备铸件。

Claims (9)

1.一种铝压铸合金，其特征在于，按照重量比，包括以下物质：

8.0-11.5％的硅

0.3-0.8％的锰

0.08-0.4％的镁

≦0.4％的铁

≦0.1％的铜

≦0.1％的锌

≦0.15％的钛

0.05-0.5％的钼

0.05-0.3％的锆

30-300ppm的锶或5-30ppm的钠和/或1-30ppm的钙，用于长效精炼

相当于1-250ppm磷的量的磷化镓和/或磷化铟，用于颗粒细化

以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼，用于颗粒细化

其余为铝和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的铝压铸合金，其特征在于，所述钼含量为0.08-0.25％。

3.如权利要求1所述的铝压铸合金，其特征在于，所述锶含量为50ppm-150ppm。

4.如权利要求1所述的铝压铸合金，其特征在于，所述硅含量为8.0-10.0％。

5.如权利要求1所述的铝压铸合金，其特征在于，所述镁含量为0.08-0.25％。

6.如权利要求1所述的铝压铸合金，其特征在于，所述铁含量为0.25％。

7.如权利要求1所述的铝压铸合金，其特征在于，所述铁含量为0.25％。

8.如权利要求1所述的铝压铸合金，其特征在于，合金在铸态铆接，在约280-320℃温度范围内稳定退火1-2小时。

9.一种铝压铸合金制造工艺，其特征在于，步骤如下：

(1)先将常规压铸铝合金原辅材料进行熔炼，熔炼温度达到650℃-700℃；

(2)按照常规铝合金压铸熔炼工艺进行必要的除渣、排气等工艺处理；

(3)将稀土元素作为铝合金的一种合金化元素熔炼到铝合金中，形成铝稀土合金；

(4)将稀土中间合金堆放在铝合金液面上，然后用石墨钟罩压入铝合金熔体中，并靠近炉壁10cm-15cm处沿四周均匀缓慢搅动；

(5)加入CCl6或MnCl2进行精炼，并除渣、排气处理；再升温至750℃-800℃进行变质工艺，变质后静置2-4小时；

(6)开始压铸，压铸温度控制在750℃，制备出精密零件产品，此时只需要对压铸件进行微量切削甚至无切削完成成品加工。