CN1221047A - 铝硅铸制合金构件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由铝硅铸制合金构成的构件(17),其表面至少部分地进行过阳极处理,以产生一种氧化层,其中构件(17)在阳极处理之前具有一个作为均匀区域形成的接近表面的变形区(4),在该区域中硅均匀地分布在α－混合晶体(1)中。通过均匀地混合硅和铝,消除了原始组织成分(α－混合晶体,低共熔混合物)的不同的导电性,从而可以在阳极氧化过程中形成均匀的氧化层。
Description
本发明涉及一种铝硅铸制合金构件，其表面至少部分地经过一种为了产生氧化层的阳极处理。
阳极氧化也叫铝阳极氧化处理，其中构件作为阳极，并与电解质中具有相同电压的对应电极结合，这是早已公知的(实用电镀技术，Eugen G.Leuze-出版社，Saulgaul/Wuertt.，第4版，1984)。其中从阳极离析的氧在产生时就与铝的表面结合，其层的结构和厚度基本上取决于时间和电流密度。通过该工艺，可将在空气中形成的铝表面上的已有无色氧化物表皮增加到100μm，由此得到相对于氧化介质的高耐腐蚀性和高的耐磨性。
其缺点是，由于铝硅类型的铝合金具有不同的组织成分和不同的导电性，因而会形成厚度不同的氧化层，这在特定的应用场合是不利的。
因此，本发明的目的在于，使铝硅合金通过阳极氧化处理产生的Al2O3层达到尽可能均匀的层厚。
本发明由权利要求1特征部分所述的技术特征完成了该任务，其中在阳极待氧化的表面具有作为均匀区域形成的接近表面的变形区域，该区域中由硅和铝组成的低共熔晶格与初级铝-混合晶体均匀混合。
通过在处理时向表面施加一个切向的分力，铝和硅即发生非常均匀的混合，也就是说，凝固成片状的硅被粉碎，并被嵌入到α-混合晶体中，从而在加工方向上形成一个低共熔混合物与α-混合晶体通混的变形区域，其导电性与不同组织成分的导电性大致相同。换句话说，通过最上层区域物质的塑性流动，产生了一种润滑层，其通过几何伸长测定的导电性大致相同，因此，通过阳极处理产生的Al2O3层从几何伸长角度看是均匀的，也就是说，实现了一个均匀的层和具有高承载率的层分布。小的硅晶体均匀地嵌入电氧化铝层中。
本发明有利的实施方式如从属权利要求2、3、4和5所述，并将在下面详细描述。
按照权利要求2，变形区域的厚度为10μm。由此保证在足够的深度进行组织补偿，以便确保均匀Al2O3层的增长。这种人工产生的氧化层的三分之一至一半深入到材料中，三分之二至一半伸出在外。
本发明权利要求3的另一个特征建议，该构件由AlSi型或AlSiMg型铸制合金构成。铝铸制合金在低共熔组合物的基础上实现了细分布的坚硬的铸造组织和良好的浇注性。AlSi铸制合金是最重要的铝铸制合金。它们适合于压铸、金属型铸和砂型铸造。例如AlSi12铸制合金由于浇注性好而优选用于薄壁气密和液密铸件。AlSiMg合金是可淬透的，砂型铸件是可焊接的，完全硬化后其耐久性很高。它们作为亚共晶铸制合金用于化学工业、汽车制造和造船。
按照权利要求4，铝硅铸制合金应当是细晶化的或者是精制的。这里指以公知的方式添加预合金形式的钛或硼，例如AlTi5、AlTiSB1、AlTi3B1，和添加锶或钠。通过细晶化缩小α-混合晶体的粒度，而通过精制影响硅颗粒的形成。通过缩小粒度和形成球雏晶颗粒形状，改进了润滑效果，因为硅足够圆化，因而可以更好地与基础材料混合。
最后，按照本发明权利要求5的另一个特征，该构件应可以制成载重汽车离合控制装置的一个构件，其液压区域具有一个滑动密封的密封滑动平面。
在这种载重汽车离合控制装置的构件中，均匀的氧化层是必不可少的，否则密封就不够好，密封唇口下就会有液体流出，也就是说，泄漏就会增多，从而对整个系统的功能造成不利的影响。
下面用实施例进一步解释本发明。
图1表示一个在AlSi合金纵向磨片的正常加工表面的组织结构，
图2表示相同合金的具有产生的变形区域的一个纵向磨片，
图3表示通过一个液压换挡装置的纵向视图，
图4表示通过一个液压换挡装置的压力外壳的纵向视图。
在图1中示出了一种含有大约9.0-11.0％Si的铸制合金GDAlSi10Mg的纵向磨片。在磨片图中，可以清楚地看出用1表示的α-混合晶体，其被用2所表示的低共熔混合物也即一种由α-混合晶体1和硅所组成的细晶体混合物所包围。低共熔混合物2在磨片图中由一种黑色的连在一起的面积表示，它被小的白色的岛所间断，或者它由可明显识别的大的α-混合晶体1所包围，也就是说，硅用黑色表示。纵向磨片显示了用3表示的表面，其从几何角度看或者是由α-混合晶体1或者是由低共熔混合物2组成的。但是α-混合晶体1和低共熔混合物2具有不同的导电性，也就是说，α-混合晶体1的导电性高于低共熔混合物2。由此在一定条件下在电解质中进行阳极氧化时也会产生不同的Al2O3层生长速度。该层在α-混合晶体1的区域生长得比低共熔混合物2的区域快。
在图2的纵向磨片中，以1300倍放大的方式显示了为强化天然的Al2O3层而进行阳极处理前的铸制合金。可以看出，接近表面的变形区4具有一种基本上均匀的单个组织成分的分布。该变形区是指从表面延伸至不受影响的组织的区域。由于组织成分分布均匀，在阳极氧化时也形成均匀生长的Al2O3层。变形区的大小和构成取决于参数如走刀、切削速度、切削力、润滑条件和切削几何图像。
在图3中示出了一种汽车摩擦离合器液压操作的换挡装置。该结构包括一个压力外壳5，其与一个驱动输入轴6同心安装，并固定在变速箱外壳7上。在压力外壳5上有一个与中心孔径向隔开的导向套8，其经一个位于变速箱一侧的环法兰9旋转和位置固定地固定在位置外壳5上。导向套8上套有一个环形活塞形状的活塞10，其外侧由一个中间套11所包围，该中间套与压力外壳5的一个孔壁密封地相邻。活塞10具有一个密封件12，其一侧与导向套8相邻，另一侧与中间套11相邻。活塞10在面向环法兰9的一侧有一个换挡轴承13，其间隔一定的距离与一个摩擦离合器相邻。为了向一个基本上由导向套8、环法兰9和活塞10限定的压力室14供给压力油，使用一个压力套管15，由其纵向孔16可以导入压力油来操作摩擦离合器。
在图4中示出了一个压力外壳17的纵向视图，与图3中的压力外壳5相反，其一侧与导向套18相邻，从而在图3所示的换挡装置中使用部件17时，可以去掉图3中的中间套11。活塞10与其密封件12安装在导向套18的接受孔中，并由密封12的密封唇既与导向套18也与导向套8光滑地相邻接。
压力外壳17借助于压铸工艺由合金AlSi10Mg制成，硬化后由于圆度和直径方面的几何要求而进行一种机械精加工。由于压力外壳17的导向套18形成活塞10的密封12的相对面，因此安排有本发明所述的接近表面的变形区，在该变形区硅均匀地分布在α-混合晶体中。由此确保导向套18在活塞10的整个轴向滑程中具有一种厚度均匀的Al2O3层，以此确保完美的密封。与未经本发明处理的表面相比，按照DIN 4762测定的承载率提高15至35％，也就是说，Al2O3层的结构越均匀，承载率越高。
构件表面的氧化以公知的方式按照直流-硫酸工艺(GS)进行，其中可以选择以下的工艺条件。
组成：
硫酸H2SO4(1.84g/cm3) 280g/l
硫酸铝Al2(SO4)3×18H2O 25g/l
工艺条件：
20℃时的密度 1.18-1.29g/cm3
温度 18-20
电流密度 1.5A/dm2
电压 10-15V
工件电路 阳极
层增长率 2-3分钟内1μm
运动 用压缩空气
阴极 铝阴极
阳极与阴极的表面比 1∶1
符号1 α-混合晶体2 低共熔混合物3 表面4 变形区5 压力外壳6 驱动输入轴7 变速箱外壳8 导向套9 环法兰10 活塞11 中间套12 密封13 换挡轴承14 压力室15 压力套管16 纵向孔17 压力外壳18 导向套
Claims (5)
1．由铝硅铸制合金构成的构件(17)，其表面至少部分地进行过阳极处理，以产生一种氧化物层，其特征在于，要阳极处理的表面具有一个作为均匀区域形成的接近表面的变形区，在该区域中，由硅和铝形成的低共熔晶格和初级形成的铝混合晶体均匀混合。
2．按照权利要求1所述的构件(17)，其特征是，变形区(4)的厚度为大约10μm。
3．按照权利要求1所述的构件(17)，其特征是，铝硅铸制合金是AlSi或者AlSiMg类型的合金。
4．按照权利要求1所述的构件(17)，其特征是，铝硅铸制合金是细粒化或者精制的。
5．按照权利要求1所述的构件(17)，其特征是，它是一个汽车离合器换挡装置的组成部分，其在液压范围内具有对于环形密封圈(12)的密封滑动面。
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