CN108754359A - 一种电动汽车电机壳体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述制造方法经过铝合金基体合金熔炼‑颗粒增强‑铸造‑机加工‑热处理‑微弧氧化‑封孔工序得到所述电机壳体，本发明的微弧氧化步骤和封孔步骤提高电机壳体表面平整度，并且极大改善了电机壳体的耐候性能。单独进行微弧氧化步骤铝合金表面形成的陶瓷层会出现多孔结构，这会导致陶瓷层厚度有所差异，影响其耐腐蚀效果，微弧氧化步骤和封孔步骤联用可以对孔状结构进行平整化，避免铝合金外露，本发明封孔剂可以在不破坏铝合金表面陶瓷结构的同时对孔进行填充保护。

Description

一种电动汽车电机壳体的制造方法
技术领域
本发明涉一种电动汽车电机壳体的制造方法，属于电机技术领域。
背景技术
电动汽车电机中的铝合金壳体不但在电机使用过程中需要承受外部力量和内部自身的震动,而且还要求电动汽车电机具有比整车寿命更长的运行时间; 电机壳体表面耐腐蚀性是最基本的共同要求。电机壳体的表面处理技术在提高电机壳体耐候性、提高抗击能力和增加美观效果方面尤为重要。
发明内容
为了克服上述缺陷本发明提供一种电动汽车电机壳体的制造方法，
一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述制造方法经过铝合金基体合金熔炼-颗粒增强-铸造-机加工-热处理-微弧氧化-封孔工序得到所述电机壳体，
上述工序包括以下具体工艺步骤：
首先对电机壳体基体铝合金进行配料，将原料放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼炉温度720-740℃，保温20-25分钟；熔炼炉温度升高到780-800℃，加入晶粒细化剂，均匀混合后静置15-20min，拔去浮渣，所述基体铝合金元素质量组成为：Ni 4.5-5.5﹪， Cr 3.5-4﹪，Bi0.5-1﹪，Sn 0.3-0.4﹪，Cu 0.06-0.07﹪，Mn 0.05-0.08﹪，Ag 0.04-0.06﹪，Nd 0.02-0.03﹪，Y 0.02-0.03﹪，余量为Al，之后将熔液温度调整到730-750℃，加入碳酸钙晶须和碳化钨增强材料，碳酸钙晶须-碳化钨增强基体铝合金材料：碳酸钙晶须：碳化钨=100：3-7：1-4，搅拌分散均匀后，进行压力铸造，浇注温度710-720℃，升液阶段：升液时间8-10秒，升液压力0.04-0.05MPa，充型阶段：充型压力0.08-0.09 MPa，加压速度0.003-0.005 MPa/秒；增压阶段：增压压力0.12-0.14 MPa，加压速度0.007-0.01 MPa/秒，保压时间100-150秒，泄压冷却后，对铸件进行机加工，得到电机壳体坯料，
将电机壳体坯料加热至温度530-535℃，保温2-3小时进行固溶处理，快速冷却后重新加热至150-155℃进行时效处理，时效处理时间40-50分钟，
对电机壳体坯料表面进行微弧氧化，电流密度：1-1.5A/dm2，频率：50-60Hz，微弧氧化时间：70-90分钟，微弧氧化液ph=7.3-7.6，微弧氧化液温度控在35-40℃，微弧氧化液组成为：铝酸钠 3-6g/L 硼酸钠2-3g/L 十二烷基硫酸钠1-2g/L，丙三醇：1-2g/L；余量为水，之后进行除油清洗，清洗步骤后对工件表面进行封孔处理，将工件浸泡于封孔剂中，浸泡10-15分钟后捞出，封孔剂温度保持在45-55℃，所述封孔剂包括：焦磷酸钠5-10g/L，硫酸镍3-7g/L，乙酸钴2-3g/L，余量为水， 干燥后，得到铝合金电机壳体。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述基体铝合金元素质量组成为：Ni 4.8﹪， Cr 3.7﹪，Bi 0.5﹪，Sn 0.3﹪，Cu 0.06﹪，Mn 0.06﹪，Ag 0.05﹪，Nd0.02﹪，Y 0.02﹪，余量为Al。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述将电机壳体坯料加热至温度530℃，保温2.5小时进行固溶处理。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述降温至150℃进行时效处理，时效处理时间40分钟。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述电流密度：1.5A/dm2，频率：50Hz。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述微弧氧化时间：90分钟。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述微弧氧化液ph=7.5 ，微弧氧化液温度控在40℃。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述微弧氧化液组成为：铝酸钠 5g/L 硼酸钠2g/L 十二烷基硫酸钠2g/L，丙三醇：1g/L；余量为水。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述封孔剂温度保持在50℃。
作为优选，所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述封孔剂包括：焦磷酸钠8g/L，硫酸镍3g/L，乙酸钴3g/L，余量为水。
作为优选，原始添加碳化钨为粉末状，碳化钨粉末粒度大小8-20μm。
作为优选，碳酸钙晶须长度30-40μm，直径 2-3μm。
作为优选，晶粒细化剂加入量为熔液总质量的2-4%，晶粒细化剂为Al-Y-Nd-Mn复合晶粒细化剂，其化学成分比例为：Al：Y：Nd：Mn=50-80：5-10：3-5：1-3，
本发明碳酸钙晶须和碳化钨增强材料可以显著提高铝合金的力学性能， 碳酸钙晶须和碳化钨强化相与铝合金基体界面结合良好，没有出现强化相偏析或集聚或气孔团聚，在之前加入晶粒细化剂后的晶粒细化步骤后，两相强化弥散更加均匀，强化后铝合金固溶体晶粒仍然未长大，形成了稳定的合金组织，通过升液、充型、增压、保压阶段的低压铸造工序实现了对铝合金有效控制凝固和结晶成形，铸件具有更好的的组织致密性，有效防止铸件内部气孔缺陷的形成。.本发明的微弧氧化步骤和封孔步骤提高电机壳体表面平整度，并且极大改善了电机壳体的耐候性能。单独进行微弧氧化步骤铝合金表面形成的陶瓷层会出现多孔结构，这会导致陶瓷层厚度有所差异，影响其耐腐蚀效果，微弧氧化步骤和封孔步骤联用可以对孔状结构进行平整化，避免铝合金外露，本发明封孔剂可以在不破坏铝合金表面陶瓷结构的同时对孔进行填充保护。
具体实施方式
实施例1
一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述制造方法经过铝合金基体合金熔炼-颗粒增强-铸造-机加工-热处理-微弧氧化-封孔工序得到所述电机壳体，
上述工序包括以下具体工艺步骤：
首先对电机壳体基体铝合金进行配料，将原料放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼炉温度730℃，保温20-25分钟；熔炼炉温度升高到790℃，加入晶粒细化剂，均匀混合后静置15-20min，拔去浮渣，所述基体铝合金元素质量组成为：Ni 4.5﹪， Cr 3.7﹪，Bi 0.6﹪，Sn 0.3﹪，Cu0.07﹪，Mn 0.06﹪，Ag 0.04﹪，Nd 0.03﹪，Y 0.03﹪，余量为Al，之后将熔液温度调整到750℃，加入碳酸钙晶须和碳化钨增强材料，碳酸钙晶须-碳化钨增强铝基体铝合金：碳酸钙晶须：碳化钨=100：5：1，搅拌分散均匀后，进行压力铸造，浇注温度720℃，升液阶段：升液时间8-10秒，升液压力0.04-0.05MPa，充型阶段：充型压力0.08-0.09 MPa，加压速度0.003-0.005 MPa/秒；增压阶段：增压压力0.12-0.14 MPa，加压速度0.007-0.01 MPa/秒，保压时间100-150秒，泄压冷却后，对铸件进行机加工，得到电机壳体坯料，
将电机壳体坯料加热至温度530℃，保温2-3小时进行固溶处理，快速冷却后重新加热至155℃进行时效处理，时效处理时间40-50分钟。
对电机壳体坯料表面进行微弧氧化，电流密度：1A/dm2，频率：50-60Hz，微弧氧化时间：70-90分钟，微弧氧化液ph=7.3-7.6 微弧氧化液温度控在35℃，微弧氧化液组成为：铝酸钠 4g/L 硼酸钠3g/L 十二烷基硫酸钠1g/L，丙三醇：1g/L；余量为水，之后进行除油清洗，清洗步骤后对工件表面进行封孔处理，将工件浸泡于封孔剂中，浸泡10-15分钟后捞出，封孔剂温度保持在55℃，所述封孔剂包括：焦磷酸钠7g/L，硫酸镍5g/L，乙酸钴2g/L，余量为水，干燥后，得到铝合金电机壳体。
实施例2
一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述制造方法经过铝合金基体合金熔炼-颗粒增强-铸造-机加工-热处理-微弧氧化-封孔工序得到所述电机壳体，
上述工序包括以下具体工艺步骤：
首先对电机壳体基体铝合金进行配料，将原料放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼炉温度720℃，保温20-25分钟；熔炼炉温度升高到780℃，加入晶粒细化剂，均匀混合后静置15-20min，拔去浮渣，所述基体铝合金元素质量组成为：Ni 4.6﹪， Cr 3.8﹪，Bi 0.8﹪，Sn 0.35﹪，Cu 0.062﹪，Mn 0.05﹪，Ag 0.04﹪，Nd 0.03﹪，Y 0.02﹪，余量为Al，之后将熔液温度调整到750℃，加入碳酸钙晶须和碳化钨增强材料，碳酸钙晶须-碳化钨增强铝基体铝合金：碳酸钙晶须：碳化钨=100：5：3，搅拌分散均匀后，进行压力铸造，浇注温度720℃，升液阶段：升液时间8-10秒，升液压力0.04-0.05MPa，充型阶段：充型压力0.08-0.09 MPa，加压速度0.003-0.005 MPa/秒；增压阶段：增压压力0.12-0.14 MPa，加压速度0.007-0.01 MPa/秒，保压时间100-150秒，泄压冷却后，对铸件进行机加工，得到电机壳体坯料，
将电机壳体坯料加热至温度535℃，保温2.5小时进行固溶处理，快速冷却后重新加热至150℃进行时效处理，时效处理时间50分钟。
对电机壳体坯料表面进行微弧氧化，电流密度：1.2A/dm2，频率：50-60Hz，微弧氧化时间：70-90分钟，微弧氧化液ph=7.3-7.6 微弧氧化液温度控在35℃，微弧氧化液组成为：铝酸钠 3g/L 硼酸钠3g/L 十二烷基硫酸钠2g/L，丙三醇：1g/L；余量为水，之后进行除油清洗，清洗步骤后对工件表面进行封孔处理，将工件浸泡于封孔剂中，浸泡10-15分钟后捞出，封孔剂温度保持在55℃，所述封孔剂包括：焦磷酸钠6g/L，硫酸镍4g/L，乙酸钴3g/L，余量为水，干燥后，得到铝合金电机壳体。
实施例3
一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述制造方法经过铝合金基体合金熔炼-颗粒增强-铸造-机加工-热处理-微弧氧化-封孔工序得到所述电机壳体，
上述工序包括以下具体工艺步骤：
首先对电机壳体基体铝合金进行配料，将原料放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼炉温度725℃，保温25分钟；熔炼炉温度升高到790℃，加入晶粒细化剂，均匀混合后静置15-20min，拔去浮渣，所述基体铝合金元素质量组成为：Ni 5.5﹪， Cr 3.9﹪，Bi 0.9﹪，Sn 0.4﹪，Cu0.065﹪，Mn 0.07﹪，Ag 0.05﹪，Nd 0.02﹪，Y 0.02﹪，余量为Al，之后将熔液温度调整到745℃，加入碳酸钙晶须和碳化钨增强材料，碳酸钙晶须-碳化钨增强铝基体铝合金：碳酸钙晶须：碳化钨=100：4：3，搅拌分散均匀后，进行压力铸造，浇注温度710℃，升液阶段：升液时间8-10秒，升液压力0.04-0.05MPa，充型阶段：充型压力0.08-0.09 MPa，加压速度0.003-0.005 MPa/秒；增压阶段：增压压力0.12-0.14 MPa，加压速度0.007-0.01 MPa/秒，保压时间100-150秒，泄压冷却后，对铸件进行机加工，得到电机壳体坯料，
将电机壳体坯料加热至温度530℃，保温3小时进行固溶处理，快速冷却后重新加热至155℃进行时效处理，时效处理时间50分钟。
对电机壳体坯料表面进行微弧氧化，电流密度：1.3A/dm2，频率：50-60Hz，微弧氧化时间：80分钟，微弧氧化液ph=7.3-7.6 微弧氧化液温度控在40℃，微弧氧化液组成为：铝酸钠 5g/L 硼酸钠3g/L 十二烷基硫酸钠1g/L，丙三醇：1g/L；余量为水，之后进行除油清洗，清洗步骤后对工件表面进行封孔处理，将工件浸泡于封孔剂中，浸泡10-15分钟后捞出，封孔剂温度保持在50℃，所述封孔剂包括：焦磷酸钠9g/L，硫酸镍7g/L，乙酸钴2g/L，余量为水，干燥后，得到铝合金电机壳体。
实施例4
一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述制造方法经过铝合金基体合金熔炼-颗粒增强-铸造-机加工-热处理-微弧氧化-封孔工序得到所述电机壳体，
上述工序包括以下具体工艺步骤：
首先对电机壳体基体铝合金进行配料，将原料放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼炉温度740℃，保温25分钟；熔炼炉温度升高到800℃，加入晶粒细化剂，均匀混合后静置15-20min，拔去浮渣，所述基体铝合金元素质量组成为：Ni 5.5﹪， Cr 4﹪，Bi 0.7﹪，Sn 0.3﹪，Cu0.06﹪，Mn 0.06﹪，Ag 0.04﹪，Nd 0.02﹪，Y 0.02﹪，余量为Al，之后将熔液温度调整到750℃，加入碳酸钙晶须和碳化钨增强材料，碳酸钙晶须-碳化钨增强铝基体铝合金：碳酸钙晶须：碳化钨=100：5：3，搅拌分散均匀后，进行压力铸造，浇注温度720℃，升液阶段：升液时间8-10秒，升液压力0.04-0.05MPa，充型阶段：充型压力0.08-0.09 MPa，加压速度0.003-0.005 MPa/秒；增压阶段：增压压力0.12-0.14 MPa，加压速度0.007-0.01 MPa/秒，保压时间100-150秒，泄压冷却后，对铸件进行机加工，得到电机壳体坯料，
将电机壳体坯料加热至温度535℃，保温3小时进行固溶处理，快速冷却后重新加热至155℃进行时效处理，时效处理时间50分钟。
对电机壳体坯料表面进行微弧氧化，电流密度： 1.5A/dm2，频率：50-60Hz，微弧氧化时间： 90分钟，微弧氧化液ph=7.3-7.6 微弧氧化液温度控在40℃，微弧氧化液组成为：铝酸钠 6g/L 硼酸钠3g/L 十二烷基硫酸钠2g/L，丙三醇： 2g/L；余量为水，之后进行除油清洗，清洗步骤后对工件表面进行封孔处理，将工件浸泡于封孔剂中，浸泡10-15分钟后捞出，封孔剂温度保持在55℃，所述封孔剂包括：焦磷酸钠10g/L，硫酸镍7g/L，乙酸钴2g/L，余量为水，干燥后，得到铝合金电机壳体。
本发明微弧氧化和封孔处理前后腐蚀特性
icorr(A·cm-2) Ecorr/V
未处理铝合金 3.56×10–5 -0.742
铝合金只进行微弧氧化不进行封孔步骤 3.67×10–8 -0.602
实施例1 6.87×10–9 -0.521
实施例2 5.94×10–9 -0.542
实施例3 6.51×10–9 -0.512
实施例4 6.26×10–9 -0.520
本发明铝合金材料力学性能测试：
延伸率％ 抗拉强度MPa 屈服强度MPa
实施例1 12 331 343
实施例2 13 325 231
实施例3 12 335 224
实施例4 10 328 220

Claims (10)

1.一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述制造方法经过铝合金基体合金熔炼-颗粒增强-铸造-机加工-热处理-微弧氧化-封孔工序得到所述电机壳体，
上述工序包括以下具体工艺步骤：
首先对电机壳体基体铝合金进行配料，将原料放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼炉温度720-740℃，保温20-25分钟；熔炼炉温度升高到780-800℃，加入晶粒细化剂，均匀混合后静置15-20min，拔去浮渣，所述基体铝合金元素质量组成为：Ni 4.5-5.5﹪， Cr 3.5-4﹪，Bi0.5-1﹪，Sn 0.3-0.4﹪，Cu 0.06-0.07﹪，Mn 0.05-0.08﹪，Ag 0.04-0.06﹪，Nd 0.02-0.03﹪，Y 0.02-0.03﹪，余量为Al，之后将熔液温度调整到730-750℃，加入碳酸钙晶须和碳化钨增强材料，碳酸钙晶须-碳化钨增强基体铝合金材料：碳酸钙晶须：碳化钨=100：3-7：1-4，搅拌分散均匀后，进行压力铸造，浇注温度710-720℃，升液阶段：升液时间8-10秒，升液压力0.04-0.05MPa，充型阶段：充型压力达到0.08-0.09 MPa，加压速度0.003-0.005MPa/秒；增压阶段：增压压力达到0.12-0.14 MPa，加压速度0.007-0.01 MPa/秒，保压时间100-150秒，泄压冷却后，对铸件进行机加工，得到电机壳体坯料，
将电机壳体坯料加热至温度530-535℃，保温2-3小时进行固溶处理，快速冷却后重新加热至150-155℃进行时效处理，时效处理时间40-50分钟，
对电机壳体坯料表面进行微弧氧化，电流密度：1-1.5A/dm2，频率：50-60Hz，微弧氧化时间：70-90分钟，微弧氧化液ph=7.3-7.6，微弧氧化液温度控在35-40℃，微弧氧化液组成为：铝酸钠 3-6g/L 硼酸钠2-3g/L 十二烷基硫酸钠1-2g/L，丙三醇：1-2g/L；余量为水，之后进行除油清洗，清洗步骤后对工件表面进行封孔处理，将工件浸泡于封孔剂中，浸泡10-15分钟后捞出，封孔剂温度保持在45-55℃，所述封孔剂包括：焦磷酸钠5-10g/L，硫酸镍3-7g/L，乙酸钴2-3g/L，余量为水， 干燥后，得到铝合金电机壳体。
2. 如权利要求1所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述基体铝合金元素质量组成为：Ni 4.8﹪， Cr 3.7﹪，Bi 0.5﹪，Sn 0.3﹪，Cu 0.06﹪，Mn 0.06﹪，Ag 0.05﹪，Nd0.02﹪，Y 0.02﹪，余量为Al。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述将电机壳体坯料加热至温度530℃，保温2.5小时进行固溶处理。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述降温至150℃进行时效处理，时效处理时间40分钟。
5.如权利要求1所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述电流密度：1.5A/dm2，频率：50Hz。
6.如权利要求6所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述微弧氧化时间：90分钟。
7. 如权利要求1所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述微弧氧化液ph=7.5 ，微弧氧化液温度控在40℃。
8. 如权利要求1所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述微弧氧化液组成为：铝酸钠 5g/L 硼酸钠2g/L 十二烷基硫酸钠2g/L，丙三醇：1g/L；余量为水。
9.如权利要求1所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述封孔剂温度保持在50℃。
10.如权利要求1所述的一种电动汽车电机壳体的制造方法，所述封孔剂包括：焦磷酸钠8g/L，硫酸镍3g/L，乙酸钴3g/L，余量为水。
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