CN108411166A - 一种压铸铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金领域，尤其涉及一种压铸铝合金及其制备方法。本发明的一种压铸铝合金，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：Si 11%~12%;Cu 5%~6%；Mg 0%~0.3%;Mn 0%~0.5%;Fe 0%~1.3%;Zn 0%~1%;Ni 0%~0.5%;Ti 0%~0.3%;Sn 0%~0.2%;Pb 0%~0.2%;其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。本发明为解决现有的压铸铝合金在可压铸性及机械强度方面存在不可兼得的缺陷的技术问题，提供一种在可压铸性好及机械强度高的适用汽车的转向泵端盖的压铸铝合金及其制备方法。

Description

一种压铸铝合金及其制备方法
技术领域
本发明属于铝合金领域，尤其涉及一种压铸铝合金及其制备方法。
背景技术
压铸铝合金鉴于其可实现复杂结构的一次成型，在低成本，工序的简易性方面有很大的优势，使得压铸铝合金的应用极为普遍。
在汽车和机械行业，汽车零配件中铝合金零配件的比例越来越高，压铸件是汽车零配件常见的工艺，但由于压铸件不能热处理强化，且存在缩松和缩孔的问题，压铸件只能用于汽车非结构件。目前、汽车上的结构件主要是高强钢、铸铁和锻造铝合金，结构件对材料强度要求较高。优化设计后，铝合金零配件强度不低于钢件和铸铁件，但是锻造铝合金成本高，加工工艺复杂，大规模推广难度较大。为了推进铝合金在汽车零配件上的使用比例，亟需开发一种高韧性压铸铝合金，可以用铸造工艺达到锻造铝合金的强度，减少成本。
常见的压铸铝合金主要有铝硅铜系，铝镁系及铝锰系合金。铝硅铜系的压铸铝合金(如ADC14，ADC12)在压铸方面有较好的表现，但由于其硅含量过多，且在产品表面存在偏析现象，使得大量的Si富集在产品表面，且在汽车的转向泵端盖制造过程中容易出现断刀的现象。另外，现有针对改善性能开发的铝锰系压铸铝合金，主要是通过减少Si，提高Mn的含量，铝的含量较高，达96-98％。但由于Si的减少，合金的流动性大受影响，导致其在压铸性能方面大为降低，对于一些结构相对复杂，或薄壁的产品成形较困难，且该类似合金在机械强度方面表现不佳，极大地限制了其在结构件方面的应用。
发明内容
本发明为解决现有的压铸铝合金在可压铸性及机械强度方面存在不可兼得的缺陷的技术问题，提供一种在可压铸性好且机械强度高的适用汽车的转向泵端盖的压铸铝合金及其制备方法。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：一种压铸铝合金，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：Si 11％～12％；Cu 5％～6％；Mg 0％～0.3％；Mn 0％～0.5％；Fe 0％～1.3％；Zn 0％～1％；Ni 0％～0.5％；Ti 0％～0.3％；Sn 0％～0.2％；Pb 0％～0.2％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
进一步的，一种压铸铝合金，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：Si 11％～12％；Cu 5％～6％；Mg 0.1％～0.3％；Mn 0.1％～0.5％；Fe0.1％～1.3％；Zn0.1％～1％；Ni 0.1％～0.5％；Ti 0.1％～0.3％；Sn 0.1％～0.2％；Pb0.1％～0.2％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
进一步的，一种压铸铝合金，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：Si 12％；Cu 6％；Mg 0.2％；Mn 0.3％；Fe 0.8％；Zn 0.5％；Ni 0.3％；Ti0.2％；Sn 0.1％；Pb 0.1％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
进一步的，一种实现上述压铸铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)烘干：将准备好的原料：纯铝及Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Mn、Al-Fe、Al-Zn、Al-Ni、Al-Ti、Al-Sn、Al-Pb中间合金，进行烘干处理；
(2)熔炼：先将纯铝锭进行熔化，当铝液温度达到760℃—790℃时，再加入铝硅中间合金，待铝硅中间合金熔化后，再加入其它中间合金，熔化完全后，静置；再进行炉前成分分析，检测合金熔体的成分含量，对成分含量不合格的熔体通过补料或冲淡方式使其成分含量达到合格的范围；
(3)合金化：把成分含量合格的合金熔体降温到730℃—750℃，再进行炉前成分分析，合格后即可进行浇铸得到压铸铝合金。
进一步的该压铸铝合金的布氏硬度HB为≥95，抗拉强度≥228MPa，屈伸强度≥154MPa，伸长率≥1.4％。
根据本发明所提供的压铸铝合金，由于各种原料及制备过程中不可避免的带有杂质，所以本发明的压铸铝合金中还可以包括一定的杂质，但是为了不影响或者尽量少影响压铸铝合金的性能，需要将杂质的总含量控制在小于0.15％，单种杂质总含量小于0.05％。将杂质的含量控制在0.15％以下的方法可以为本领域技术人员所公知的各种方法，如控制原料中杂质的含量，同时在制备过程中使用不会影响压铸铝合金性能的材质的设备。
加入微量元素可以减轻铁等有害元素对机械性能的影响，增加铁有利于产品脱模，但是铁会降低机械性能，提高机械强度，但是由于其微量元素例如镍、钛、锰等，价格太贵，不加入会影响铁带来的影响，所以会控制范围。
本发明的有益效果为：
(1)本发明基于Al-Si系为基础，严格控制Si的含量，防止由于硅含量过多产品表面存在偏析现象，提高Cu的含量，达到一个好的固溶强化效果，使用该压铸铝合金用于汽车的转向泵端盖时，不需进行热处理即可达到对硬度的需求，同时在加工时不会存在断丝锥现象且压铸铝合金的强度符合要求。
(2)本发明还加入Mg和Mn，Mg、Si和Mn相互间与铝形成强化相，保证压铸件的机械强度适量的硅元素可以降低合金液粘稠度，大大增加了合金的可压铸性，可实现复杂结构及薄壁产品的压铸。
(3)改压铸铝合金的布氏硬度HB为≥95，抗拉强度≥228MPa，屈伸强度≥154MPa，伸长率≥1.4％，优于同类的压铸铝合金，适用于汽车的转向泵端盖制造。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1
一种压铸铝合金，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：
Si 12％；Cu 6％；Mg 0.2％；Mn 0.3％；Fe 0.8％；Zn 0.5％；Ni 0.3％；Ti 0.2％；Sn0.1％；Pb 0.1％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
该压铸铝合金制备方法包括以下步骤：
(1)烘干：将准备好的原料：纯铝及Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Mn、Al-Fe、Al-Zn、Al-Ni、Al-Ti、Al-Sn、Al-Pb中间合金，进行烘干处理；
(2)熔炼：先将纯铝锭进行熔化，当铝液温度达到770℃时，再加入铝硅中间合金，待铝硅中间合金熔化后，再加入其它中间合金，熔化完全后，静置；再进行炉前成分分析，检测合金熔体的成分含量，对成分含量不合格的熔体通过补料或冲淡方式使其成分含量达到合格的范围；
(3)合金化：把成分含量合格的合金熔体降温到740℃，再进行炉前成分分析，合格后即可进行浇铸。
实施例2
一种压铸铝合金，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：Si11％；Cu5％；Mg 0.1％；Mn 0.1％；Fe 0.1％；Zn 0.1％；Ni 0.1％；Ti 0.1％；Sn 0.1％；Pb 0.1％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种压铸铝合金，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：Si12％；Cu6％；Mg 0.3％；Mn 0.5％；Fe 1.3％；Zn 1％；Ni 0.5％；Ti 0.3％；Sn 0.2％；Pb0.2％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
制备方法同实施例1。
对比例采用ADC14的力学数据。
力学性能测试：
(1)、抗拉强度
按照ASTM D638在万能试验机测试实施例1-3的铝合金及对比例的铝合金的拉伸性能，结果见表1。
(2)屈服强度
采用ISO 527-2方法测定实施例1-3的铝合金及对比例的铝合金的屈服强度，结果见表1。
(3)布氏硬度
采用GBT231.1-2002的方法测试实施例1-3的铝合金及对比例的铝合金的布氏硬度，结果见表1。
表1
通过对比可以看出，该压铸铝合金的机械强度更优于对比例。抗拉强度、屈伸强度、布氏硬度都远远好于ADC14合金，伸长率数值小于ADC14合金，刚性及抗剪切性能好，适用于汽车的转向泵端盖制备。

Claims (5)

1.一种压铸铝合金，其特征在于，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：
Si 11％～12％；Cu 5％～6％；Mg 0％～0.3％；Mn 0％～0.5％；Fe 0％～1.3％；Zn0％～1％；Ni 0％～0.5％；Ti 0％～0.3％；Sn 0％～0.2％；Pb 0％～0.2％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
2.根据权利要求1所述的压铸铝合金，其特征在于：按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：
Si 11％～12％；Cu 5％～6％；Mg 0.1％～0.3％；Mn 0.1％～0.5％；Fe 0.1％～1.3％；Zn 0.1％～1％；Ni 0.1％～0.5％；Ti 0.1％～0.3％；Sn 0.1％～0.2％；Pb 0.1％～0.2％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
3.根据权利要求1所述的压铸铝合金，其特征在于：按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：
Si 12％；Cu 6％；Mg 0.2％；Mn 0.3％；Fe 0.8％；Zn 0.5％；Ni 0.3％；Ti 0.2％；Sn0.1％；Pb 0.1％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
4.一种压铸铝合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)烘干：将准备好的原料：纯铝及Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Mn、Al-Fe、Al-Zn、Al-Ni、Al-Ti、Al-Sn、Al-Pb中间合金，进行烘干处理；
(2)熔炼：先将纯铝锭进行熔化，当铝液温度达到760℃—790℃时，再加入铝硅中间合金，待铝硅中间合金熔化后，再加入其它中间合金，熔化完全后，静置；再进行炉前成分分析，检测合金熔体的成分含量，对成分含量不合格的熔体通过补料或冲淡方式使其成分含量达到合格的范围；
(3)合金化：把成分含量合格的合金熔体降温到730℃—750℃，再进行炉前成分分析，合格后即可进行浇铸得到压铸铝合金；
其中该压铸铝合金，按终产品的化学组成计，包括下述重量分数的组分：Si 11％～12％；Cu 5％～6％；Mg 0％～0.3％；Mn 0％～0.5％；Fe 0％～1.3％；Zn 0％～1％；Ni 0％～0.5％；Ti 0％～0.3％；Sn 0％～0.2％；Pb 0％～0.2％；其他杂质总量小于或等于0.15；余量为Al。
5.根据权利要求4所述压铸铝合金的制备方法，其特征在于：所述压铸铝合金的布氏硬度HB为≥95，抗拉强度≥228MPa，屈伸强度≥154MPa，伸长率≥1.4％。
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