CN113564501A - 一种压铸铝合金板材的热处理方法 - Google Patents

一种压铸铝合金板材的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压铸铝合金板材的热处理方法，其热处理的步骤包括：将压铸铝合金板材以一定的升温速率升温至100～300℃保温一段时间；在保温过程中，在压铸件纵截面两侧使用金属铜板施加静压力，在施加静压力的同时对合金施加脉冲电流，接下来对压铸件进行降温处理，降温过程继续对压铸板件材保持静压力持续一段时间；热处理完成后将样品放置于空气中冷却。本发明通过快速短时的热处理过程，能有效提高压铸铝合金板材的机械性能并，提高生产效率并且避免压铸件热处理缺陷的产生。

Description

一种压铸铝合金板材的热处理方法
技术领域
本发明涉及压铸铝合金领域，尤其涉及一种压铸铝合金材料的热处理方法。
背景技术
随着铝合金轻量化零部件的广泛应用，发展低成本、高性能、高生产效率的铝合金零部件制备方式十分重要，而高压铸造作为目前工业化的铝合金零部件生产方式，具有高生产效率和低生产成本的优势，然而由于高压铸造过程无法完全避免的卷气，使得压铸件中不可避免的出现气孔，这导致压铸件在进行超过300℃的高温热处理过程中表面产生鼓泡，导致压铸件出现废品。而目前常规的压铸件低温T5处理，对压铸件强度的提升有限，且一般需要6～10h的热处理时间，降低了压铸成品件的生产效率。所以，开发一种能够实现短时间有效提高压铸件强度的热处理方式对于新一代高性能压铸铝合金的开发具有重要意义。
申请号为201910943623.5的中国专利申请中公开了一种压铸铝合金的热处理方法及车用部件，对压铸零部件进行了分段固溶、不同冷却速率下淬火以及多级时效，以提高压铸铝合金的机械性能。但对压铸件进行高温的固溶处理，难以完全避免因压铸件含气导致的鼓泡现象，同时多级的冷却及时效控制较为复杂且整个热处理流程较长，不利于压铸成品件的高效生产。
申请号为201711366312.4的中国专利申请中公开了一种压铸铝合金的热处理方法及压铸铝合金材料，对压铸件进行了低温的T5热处理，以提高合金的强度，但T5热处理的时间较长，降低了压铸件的生产效率。
申请号为202010670653.6的中国专利申请中公开了一种压铸铝合金材料的热处理方法，将压铸件进行从低温至高温的热处理，而后在零下50～70℃进行冷却而后至室温保存，以提高压铸铝合金的强度。但这种热处理手段操作工序繁琐，且整个热处理工序耗时长达2～5天，不利于压铸件的高效生产。
因此，对于压铸的板材及薄壁件，有必要开发一种既能有效提高压铸件机械性能且能避免热处理缺陷的短时低温热处理方法。
发明内容
本发明的目的在于本发明提供一种压铸铝合金的热处理方法，可通过快速短时的热处理过程，有效提高压铸铝合金板材的机械性能。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种压铸铝合金板材的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：
S1、将压铸铝合金板材以升温速率50～200℃/s升温至100～300℃后保温一段时间；
S2、在保温过程中，在压铸铝合金板材的纵截面两侧使用金属铜板施加静压力，压力范围为0～50MPa，在施加静压力的同时对合金施加脉冲电流；
S3、在步骤S1、S2处理完成后，进行降温处理，降温过程中继续对压铸铝合金板材保持静压力持续一段时间；
S4、将步骤S3处理完成后的样品放置于空气中冷却。
优选地，所述步骤S2中，脉冲电流总施加时间为5～60min，脉冲电流密度为0～200A/mm2，脉冲持续时间为0～3000ms，脉冲周期为0～120s。
优选地，所述步骤S1中的保温时间为5～60min。
优选地，所述步骤S3中保持静压力的持续时间为0～20min。
优选地，所述升温和保温过程中温度的误差范围控制在±3℃之内。
优选地，所述压铸铝合金板材的纵截面厚度为0～10mm。
优选地，所述S3中的降温速率为20～500℃/s。
优选地，所述压铸铝合金的成分为：Si1～12％，Mg 0～3％，Cu 0～5％，Zn 0～4％，Ag 0～0.05％，Hf0～0.2％，Ge 0～2％，Bi 0～0.2％，Sn 0～0.3％，In 0～1％，Ga 0～0.5％，B 0～0.1％，其余为Al。
本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过材料组分的新型设计，再结合热处理过程中同时对样品施加压力和脉冲电流，促进和强化材料中的纳米强化相生成，从而有效强化合金的力学性能，可实现短时热处理、不产生热处理缺陷、有效提高压铸铝合金板材件的屈服强度、抗拉强度、硬度等机械性能；且本发明工序更少，时间更短，有利于降低材料热处理过程的成本并提高生产效率。
附图说明
图1为实施例1、2热处理方法与常规T5处理后硬度变化的对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1：
将材料成分为Si 5％，Mg 0.5％，Cu 1％，Zn 1％，Ag 0.02％，Hf0.1％，Ge 0.5％，Bi 0.05％，Sn 0.05％，In 0.2％，Ga 0.2％，B 0.03％，其余为Al的铝合金在电阻炉中熔炼，而后在800T的压铸机中进行高压铸造，制成2mm壁厚的压铸件，对压铸件进行热处理，具体步骤如下：
(1)将压铸铝合金板材以升温速率50℃/s升温至300℃，保温5min；
(2)在热处理保温过程中，在压铸件纵截面两侧使用金属铜板施加静压力，压力范围为50MPa，在施加静压力的同时对合金施加脉冲电流，其中，脉冲电流总施加时间为5min，脉冲电流密度200A/mm2，脉冲持续时间3000ms，脉冲周期120s；
(3)在时效处理完成后的降温过程继续对压铸板件材保持静压力，持续20min；
(4)降温速率为500℃/s；
(5)热处理完成后将样品放置于空气中冷却。
对比实施例1
将材料成分为Si 5％，Mg 0.5％，Cu 1％，Zn 1％，Ag 0.02％，Hf0.1％，Ge 0.5％，Bi 0.05％，Sn 0.05％，In 0.2％，Ga 0.2％，B 0.03％，其余为Al的合金在电阻炉中熔炼，而后在800T的压铸机中进行高压铸造，制成2mm壁厚的压铸件，对压铸件进行热处理，具体步骤如下：
(1)将压铸铝合金板材以升温速率3℃/min升温至180℃，保温6h，进行常规T5热处理；
(2)热处理完成后将样品放置于空气中冷却。
实施例2
将材料成分为Si 12％，Mg 3％，Cu 5％，Zn 4％，Ag 0.05％，Hf0.2％，Ge 2％，Bi0.2％，Sn 0.3％，In 1％，Ga 0.5％，B 0.1％，其余为Al的合金在电阻炉中熔炼，而后在800T的压铸机中进行高压铸造，制成10mm壁厚的压铸件，对压铸件进行热处理，具体步骤如下：
(1)将压铸铝合金板材以升温速率200℃/s升温至100℃，保温60min；
(2)在热处理保温过程中，在压铸件纵截面两侧使用金属铜板施加静压力，压力范围为20MPa，在施加静压力的同时对合金施加脉冲电流，其中，脉冲电流总施加时间为60min，脉冲电流密度20A/mm2，脉冲持续时间200ms，脉冲周期20s；
(3)在时效处理完成后的降温过程继续对压铸板件材保持静压力，持续3min；
(4)降温速率为20℃/s；
(5)热处理完成后将样品放置于空气中冷却。
对比实施例2
将材料成分为Si 12％，Mg 3％，Cu 5％，Zn 4％，Ag 0.05％，Hf0.2％，Ge 2％，Bi0.2％，Sn 0.3％，In 1％，Ga 0.5％，B 0.1％，其余为Al的合金在电阻炉中熔炼，而后在800T的压铸机中进行高压铸造，制成10mm壁厚的压铸件，对压铸件进行热处理，具体步骤如下：
(1)将压铸铝合金板材以升温速率3℃/min升温至180℃，保温6h，进行常规T5热处理；
(2)热处理完成后将样品放置于空气中冷却。
表1本专利规定热处理方法与常规T5处理后性能对比
Figure BDA0003170581750000051
上表1为本发明实施例热处理方法与常规T5处理后性能对比，图1为实施例热处理方法与常规T5处理后硬度变化的对比图，由表1和图1可见，在本发明的热处理方法下，实施例1中合金的屈服强度提高53MPa，实施例2中屈服强度提高69MPa，远高于对比实施例1、2中常规T5热处理后22MPa、23MPa的提升幅度。因此，本发明所揭示的热处理方法能够有效提高压铸件的机械性能，优于常规的T5低温热处理方法。
表1为本专利规定热处理方法与常规T5处理后性能对比。可见，在本专利的热处理方法下，实施例1中合金的屈服强度提高53MPa，实施例2中屈服强度提高69MPa，远高于对比例中常规T5热处理后22MPa的提升幅度。所以，本专利的热处理方法能够有效提高压铸件的机械性能，由于常规的T5低温热处理方法。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种压铸铝合金板材的热处理方法，其特征在于：所述热处理方法包括以下步骤：
S1、将压铸铝合金板材以升温速率50～200℃/s升温至100～300℃后保温一段时间；
S2、在保温过程中，在压铸铝合金板材的纵截面两侧使用金属铜板施加静压力，压力范围为0～50MPa，在施加静压力的同时对合金施加脉冲电流；
S3、在步骤S1、S2处理完成后，进行降温处理，降温过程中继续对压铸铝合金板材保持静压力持续一段时间；
S4、将步骤S3处理完成后的样品放置于空气中冷却。
2.如权利要求1所述的压铸铝合金板材的热处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，脉冲电流总施加时间为5～60min，脉冲电流密度为0～200A/mm2，脉冲持续时间为0～3000ms，脉冲周期为0～120s。
3.如权利要求1所述的压铸铝合金板材的热处理方法，其特征在于：所述步骤S1中的保温时间为5～60min。
4.如权利要求1所述的压铸铝合金板材的热处理方法，其特征在于：所述步骤S3中保持静压力的持续时间为0～20min。
5.如权利要求1所述的压铸铝合金板材的热处理方法，其特征在于：所述升温和保温过程中温度的误差范围控制在±3℃之内。
6.如权利要求1所述的压铸铝合金板材的热处理方法，其特征在于：所述压铸铝合金板材的壁厚为0～10mm。
7.如权利要求1所述的压铸铝合金板材的热处理方法，其特征在于：所述S3中的降温速率为20～500℃/s。
8.如权利要求1至7任意一项所述的压铸铝合金板材的热处理方法，其特征在于：所述压铸铝合金的成分为：Si1～12％，Mg 0～3％，Cu 0～5％，Zn 0～4％，Ag 0～0.05％，Hf0～0.2％，Ge 0～2％，Bi 0～0.2％，Sn 0～0.3％，In 0～1％，Ga 0～0.5％，B 0～0.1％，其余为Al。
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