CN113005340A - 一种高性能低成本压铸铝合金及其冶炼方法 - Google Patents

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杨平旺
刘胜强
黄岩
邓艾
陆威成
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Abstract

本发明公开了一种高性能低成本压铸铝合金,该压铸铝合金成分按重量百分比含有:Si 5.5~10、Fe 0.18~0.8、Cu 3.5~5.0、Mn 0~0.8、Mg 1.5~2.0、Zn 2.0~2.5、Cr 0~0.4、Sr 0.02‑0.04、杂质<1.0、余量为铝,Fe和Mn总含量低于0.8,合金的抗拉强度≥350MPa;合金的屈服强度≥300MPa;合金的断后延伸率≥1.0;合金的电导率≥14.5MS/m;合金的硬度≥75HB;合金的密度<2.8g/cm3,本发明最终通过大量实验确定了组分及配比最为合理,成本最为低廉、且力学性能好,能够满足使用要求的可以进行压铸的铝合金原始材料,本铝合金材料有:Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Cr、Sr和铝,价格低廉又能够增强合金强度。

Description

一种高性能低成本压铸铝合金及其冶炼方法
技术领域:
本发明属于铝合金冶炼技术领域,特别涉及一种高性能低成本压铸铝合金及其冶炼方法。
背景技术:
随着制造业的飞速发展,制造业也促进了压铸产业的迅速发展,我国工业化水平得到明显提升,并逐渐向世界压铸大国发展,铝合金压铸工艺方面的问题依然是压铸行业不可避免的,首先就是铝合金原材料方面的问题,一些原材料质量达不到要求,用在设备上就会造成成品质量不合格,尤其是在磨损、高强度和使用变形方面,使用寿命短。
发明内容:
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高性能低成本压铸铝合金及其冶炼方法。
为了解决上述问题,本发明提供了一种高性能低成本压铸铝合金及其冶炼方法技术方案:
一种高性能低成本压铸铝合金及其冶炼方法,该压铸铝合金成分按重量百分比含有:Si 5.5~10、Fe 0.18~0.8、Cu 3.5~5.0、Mn 0~0.8、Mg 1.5~2.0、Zn 2.0~2.5、Cr 0~0.4、Sr 0.02-0.04、杂质<1.0、余量为铝,所述Fe和Mn总含量低于0.8,所述合金的抗拉强度≥350MPa;所述合金的屈服强度≥300MPa;所述合金的断后延伸率≥1.0;所述合金的电导率≥14.5MS/m;所述合金的硬度≥75HB;所述合金的密度<2.8g/cm3
制备权利要求1所述的高性能低成本压铸铝合金的冶炼方法,其特征在于,通过合金成分配比的方法的到目标成分的合金,在通过压铸的方法获得高性能的铝合金压铸件,具体工艺包括:
工艺1,采用全新料:向熔炼设备中加入纯铝锭,升温融化,待铝锭全部融化后,升高温度至850℃,加入工业硅、铜或铜合金,待合金全部融化后,降低熔炼炉温度至750℃,向熔炼中加入铁剂、锰剂、镁或镁合金、锌或锌合金、铬合金、锶合金等,调整目标成分在成分要求范围区间内。
工艺2,采用废旧回收料:向熔炼炉中加入废旧的铝合金回收料,待其全部融化后,除渣,精炼,测量其化学成分,通过添加其他废旧回收料的方法,使其化学成分控制在权利要求1的化学成分范围内。
将工艺1或工艺2获得的铝合金金属液温度控制在680-700℃范围内,在通过压铸的方法即可获得该高性能的铝合金压铸件。
本发明的有益效果:本发明通过大量实验研究发现,当铝合金中元素含量Cu为3.5-5wt%,Mg含量为1.5-2.0wt%,Zn含量在2.0-2.5wt%,Si含量在5.5-10wt%铝合金压铸件其屈服强度会增加到300MPa以上,抗拉强度可以达到330MPa,随着强度的增加,铝合金的延伸率逐渐下降,因此屈服强度和抗拉强度明显的接近,经过研究发现,因此通过进一步研究发现,加入微量的铝稀土元素会明显改善这一性能,使铝合金压铸件抗拉强度明显增加,屈服强度没有明显变化,且延伸率又明显的提升到1.0%以上;本发明最终通过大量实验确定了组分及配比最为合理,成本最为低廉、且力学性能好,能够满足使用要求的可以进行压铸的铝合金原始材料,本铝合金材料有:Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Cr、Sr和铝,价格低廉又能够增强合金强度。
具体实施方式:
本具体实施方式采用以下技术方案:一种高性能低成本压铸铝合金及其冶炼方法,该压铸铝合金成分按重量百分比含有:Si 5.5~10、Fe 0.18~0.8、Cu 3.5~5.0、Mn 0~0.8、Mg 1.5~2.0、Zn 2.0~2.5、Cr 0~0.4、Sr 0.02~0.04、杂质<1.0、余量为铝,所述Fe和Mn总含量低于0.8,所述合金的抗拉强度≥350MPa;所述合金的屈服强度≥300MPa;所述合金的断后延伸率≥1.0;所述合金的电导率≥14.5MS/m;所述合金的硬度≥75HB;所述合金的密度<2.8g/cm3
通过合金成分配比的方法的到目标成分的合金,具体工艺包括:
工艺1,采用全新料:向熔炼设备中加入纯铝锭,升温融化,待铝锭全部融化后,升高温度至850℃,加入工业硅、铜或铜合金,待合金全部融化后,降低熔炼炉温度至750℃,向熔炼中加入铁剂、锰剂、镁或镁合金、锌或锌合金、铬合金、锶合金等,调整目标成分在成分要求范围区间内。
工艺2,采用废旧回收料:向熔炼炉中加入废旧的铝合金回收料,待其全部融化后,除渣,精炼,测量其化学成分,通过添加其他废旧回收料的方法,使其化学成分控制在权利要求1的化学成分范围内。
步骤2
将工艺1或工艺2获得的铝合金金属液温度控制在680-700℃范围内,在通过压铸的方法即可获得该高性能的铝合金压铸件。
实施例1
使用电加热熔化炉融化A00铝锭100kg,调整电路输出功率,加热升温,目标温度850℃。
加入551工业硅6.6kg,加入0F-Cu紫铜4.1kg,待其全部融化后降低温度至750℃。
加入铁剂0.65kg。切割好的工业镁锭2.1kg、锌锭2.8kg,待其全部融化后降低温度至700℃。
加入铝锶合金0.35kg,待其融化后搅拌。
检测成分结果:Si 5.33、Fe 0.52、Cu 3.56、Mn0.0104、Mg1.69、Zn2.15、Cr0.0051、Sr0.03、杂质<1.0、余量为铝。硅含量在成分范围之外。
转移铝液至压铸机保温炉,铝液温度保持680-700℃范围内,进行压铸,模具选择铝合金标准拉伸试棒,压铸50模成品拉伸试棒,标记为成分①取5模圆柱形拉伸试棒间隔1天进行性能测试:
剩余铝液移至熔炼炉,添加成分551工业硅0.2kg,加入0F-Cu紫铜1.4kg,加入铁剂0.1kg,添加精炼剂0.2kg。
检测成分结果(wt%):Si 5.84、Fe 0.573、Cu 4.96、Mn0.0125、Mg1.48、Zn2.07、Cr0.0105、Sr0.026、杂质<1.0、余量为铝。镁含量在权利要求成分范围之外。
转移铝液至压铸机保温炉,铝液温度保持680-700℃范围内,进行压铸铝合金标准拉伸试棒,压铸50模成品拉伸试棒,标记为成分②取试棒间隔1天进行性能测试。
剩余铝液移至熔炼炉,添加成分551工业硅3kg,A00铝锭2kg,工业镁锭0.4kg。
检测成分结果(wt%):Si9.2、Fe 0.537、Cu 4.61、Mn0.0128、Mg1.78、Zn2.05、Cr0.0105、Sr0.026、杂质<1.0、余量为铝。
转移铝液至压铸机保温炉,铝液温度保持680-700℃范围内,进行压铸铝合金标准拉伸试棒,压铸50模成品拉伸试棒,标记为成分③。
Figure BDA0002962929210000041
Figure BDA0002962929210000051
实施例2
使用电加热熔化炉融化废旧铝合金总重量100kg,炉温升至850℃,随废旧铝合金不断融化不断向熔炼炉中加入,该材料直至100公斤全部熔化(期间铝液表面含渣比较多时,进行扒渣处理)。
加入551工业硅9.6kg,废旧回收铜3.4kg,待其全部融化后降低温度至750℃。
加入铁剂0.25kg、废旧回收镁切片2.2kg、废旧回收锌切片2.5kg,待其全部融化后降低温度至700℃。
用氮气吹入精炼剂,造渣,扒渣。
加入铝锶合金0.27kg,待其融化后搅拌。
检测成分结果(wt%):Si9.21、Fe 0.47、Cu 3.37、Mn0.0123、Mg1.48、Zn2.15、Cr0.0018、Sr0.0243、杂质<1.0、余量为铝。铜、镁含量在权利要求成分范围之外。
转移铝液至压铸机保温炉,铝液温度保持680-700℃范围内,进行压铸,模具选择铝合金标准拉伸试棒,压铸50模成品拉伸试棒,标记为成分④取3模圆柱形拉伸试棒间隔1天进行性能测试。
剩余铝液移至熔炼炉,铝锶合金0.07kg。废旧回收铜0.4kg。
检测成分结果(wt%):Si 9.06、Fe 0.474、Cu 3.66、Mn0.0136、Mg1.47、Zn2.14、Cr0.023、Sr0.0301、杂质<1.0、余量为铝。镁含量在权利要求成分范围之外
转移铝液至压铸机保温炉,铝液温度保持680-700℃范围内,进行压铸铝合金标准拉伸试棒,压铸50模成品拉伸试棒,标记为成分⑤取试棒间隔1天进行性能测试。
剩余铝液移至熔炼炉,添加成分551工业硅0.7kg,废旧回收铜0.2kg,废旧回收镁切片0.5kg。
检测成分结果(wt%):Si9.59、Fe 0.47、Cu 3.76、Mn0.014、Mg1.89、Zn2.12、Cr0.026、Sr0.0286、杂质<1.0、余量为铝。
转移铝液至压铸机保温炉,铝液温度保持680-700℃范围内,进行压铸铝合金标准拉伸试棒,压铸50模成品拉伸试棒,标记为成分⑥取试棒间隔1天进行性能测试
Figure BDA0002962929210000061
Figure BDA0002962929210000071
实施例3
使用电加热熔化炉融化回收废旧铝合金汽车轮毂99.7kg,含Si6-7、Fe0.15-0.25,Cu0.03-0.15,Mg0.2-0.3,Zn0.01-0.05其余成分重量不大于1),回收高銅冲压料50kg,加入551工业硅2kg,废旧回收铜5.3kg,废旧回收镁切片0.8kg、废旧回收锌4kg,铝锶合金0.35kg。熔炼工艺参考实施例1和实施例2。检测成分结果(wt%):Si 5.89、Fe0.534、Cu4.71、Mn0.176、Mg1.84、Zn 2.22、Cr0.201、Sr0.0251、杂质<1.0、余量为铝。压铸50模。
Figure BDA0002962929210000072
Figure BDA0002962929210000081
实施例4
使用电加热熔化炉融化废旧铝合金硬切片100kg,回收废旧铝合金汽车轮毂40kg,回收高銅压铸铝合金边角料50kg,加入551工业硅0.5kg,废旧回收铜3.8kg,废旧回收镁切片3.3kg、废旧回收锌3.8kg,铝锶合金0.5kg。熔炼工艺参考实施例1和实施例2,检测成分结果(wt%):Si 5.52、Fe0.612、Cu4.36、Mn0.076、Mg1.72、Zn 2.33、Cr0.091、Sr0.0249、杂质<1.0、余量为铝,压铸50模
Figure BDA0002962929210000082
实施例5
使用电加热熔化炉融化回收废旧铝合金汽车轮毂50kg,废旧铝合金报纸版总重量100kg,回收高銅冲压料料50kg,加入551工业硅16kg,废旧回收铜5.5kg,废旧回收镁切片4.2kg、废旧回收锌5kg,铝锶合金0.66kg。熔炼工艺参考实施例1和实施例2。检测成分结果(wt%):Si 9.18、Fe0.464、Cu3.73、Mn0.131、Mg1.81、Zn 2.15、Cr0.059、Sr0.0314、杂质<1.0、余量为铝,压铸50模。
Figure BDA0002962929210000083
Figure BDA0002962929210000091
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内,本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种高性能低成本压铸铝合金,其特征在于,该压铸铝合金成分按重量百分比含有:Si 5.5~10、Fe 0.18~0.8、Cu 3.5~5.0、Mn 0~0.8、Mg 1.5~2.0、Zn 2.0~2.5、Cr 0~0.4、Sr 0.02-0.04、杂质<1.0、余量为铝,所述Fe和Mn总含量低于0.8,所述合金成分通过常规压铸机压铸的方法无需热处理强化可直接获得其物理性能:所述合金的抗拉强度≥350MPa;所述合金的屈服强度≥300MPa;所述合金的断后延伸率≥1.0;所述合金的电导率≥14.5MS/m;所述合金的硬度≥75HB;所述合金的密度<2.8g/cm3
2.如权利要求1所述的高性能低成本压铸铝合金的冶炼方法,其特征在于,通过合金成分配比的方法的到目标成分的合金,获得该压铸铝合金可通过以下两种工艺:
工艺1,采用全新料:向熔炼设备中加入纯铝锭,升温融化,待铝锭全部融化后,升高温度至850℃,加入工业硅、铜或铜合金,待合金全部融化后,降低熔炼炉温度至750℃,向熔炼中加入铁剂、锰剂、镁或镁合金、锌或锌合金、铬合金、锶合金等,调整目标成分在成分要求范围区间内;
工艺2,采用废旧回收料:向熔炼炉中加入废旧的铝合金回收料,待其全部融化后,除渣,精炼,测量其化学成分,通过添加其他废旧回收料的方法,使其化学成分控制在化学成分范围内。
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