CN1737176A - 铝压铸合金 - Google Patents

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Abstract

一种在铸态具有高延伸率的用于压铸组件的铝合金，除了铝和不可避免的杂质之外，由8.0－11.5重量％的硅，0.3－0.8重量％锰，0.08－0.4重量％镁，最多0.4重量％铁，最多0.1重量％铜，最多0.1重量％锌，最多0.1 5重量％钛和0.05－0.5重量％钼组成。该合金优选还含有0.05－0.3重量％锆，30－300ppm的锶或5－30ppm钠和/或1－30ppm钙以改善耐久性和以相当于1－250ppm磷的量的磷化镓和/或磷化铟以进行颗粒细化和/或以含1－2重量％Ti和1－2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼。

Description

铝压铸合金
技术领域
本发明涉及一种在铸态具有高延伸率的用于压铸构件的铝合金。
背景技术
现今的压铸工艺已经发展到可以制造高品质要求构件的程度。然而压铸件的品质不仅依赖于机械设定和工艺选择，而且很大程度上还依赖于所采用的铝合金的化学组成和结构。后两项参数对可铸性、进料性能(G.Schindelbauer，J.Czikel“Formüllungsvermgen undVolumendefizit gebruchlicher Aluminiumdruckgusslegierungen”，Giessereiforschung 42，1990，88/89页)、机械性能和压铸中特别重要的浇铸工具的寿命(L.A.Norstrm，B.Klarenfjord，M.Svenson“General Aspects on Wash-out Mechanism in AluminiumDiecasting Dies”，17.International NADCA Diecastingcongress1993，Cleveland OH)的影响是已知的。
过去很少关注特别适用于高品质构件压铸的铝合金的发展。现在汽车工业的制造者越来越多地要求例如在压铸过程中具有高延伸性的可锻焊构件，因为压铸是获得高产量的最经济的生产方法。
现在压铸技术的改进已经可以生产具有高品质的可锻焊构件。这将压铸的应用领域扩展到底盘组件。特别是对于设计复杂的组件，延伸性越来越重要。
为取得所要求的机械性能，特别是高的断裂伸度，压铸件通常必须经受热处理。为形成浇铸相并因此获得坚韧的断裂性能，这种热处理是必须的。热处理通常是指在刚好低于固相线温度的温度下的溶液退火和随后在水中或在其他介质中淬火到低于100℃的温度。用这种方法处理的工件现在具有低的延伸限度和抗拉强度。为提升这些性能到所需值，接着进行人工老化。这些也可以由例如将整个构件组的涂刷热冲击或应力消除退火工艺促进获得。
由于压铸件浇铸到接近最终尺寸，它们通常具有带薄壁的复杂的几何结构。在溶液退火时和特别是淬火工艺过程中，必须预料到变形，其可能需要通过例如拉直铸件进行后处理，或在最差的情况下导致次品。溶液退火也部分增加了费用，和如果可能获得不需要热处理就能满足所需性能的合金，该生产工艺的效率可显著地提高。
一种在铸态具有良好机械数值的AlSi合金在EP-A-0687742中是已知的。在例如EP-A-0911420也公开了在铸态具有非常高延伸性的AlMg型合金，但是在复杂设计的外形时倾向于热或冷断裂和因此是不适用的。可延伸压铸合金的另一缺点是它们在铸态老化缓慢可导致暂时性的机械性能变化，尤其是失去延伸性。这种表现由于没有超出性能限度而在许多应用中是可以容忍的，但是在一些应用中则是不能容忍的和仅能通过针对性的热处理予以消除。
发明内容
本发明的目标是提供一种适于压铸的铝合金，该铝合金在铸态时具有高延伸率且在浇铸后不再老化。另外，该合金应当易于锻焊和可折边，可以铆接和具有良好的抗腐蚀性。
依据本发明，所速目标由一种铝合金获得，该铝合金含以下物质：
8.0-11.5重量％的硅
0.3-0.8重量％的锰
0.08-0.4重量％的镁
最多0.4重量％的铁
最多0.1重量％的铜
最多0.1重量％的锌
最多0.15重量％的钛
0.05-0.5重量％的钼
优选地还含有：
0.05-0.3重量％的锆
30-300ppm的锶或5-30ppm的钠和/或1-30ppm的钙，用于长效精炼
相当于1-250ppm磷的量的磷化镓和/或磷化铟，用于颗粒细化
以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼，用于颗粒细化
其余为铝和不可避免的杂质。
基于本发明的合金组合物可以获得在铸态的高延伸性压铸件，同时具备优良的抗压强度和抗拉强度，因此该合金特别适用于在汽车制造中制造安全件。已惊人地发现通过添加钼，可以显著提高延伸率而不损失其他机械性能。所需效果可以通过添加0.05-0.5重量％Mo达到，其优选含量为0.08-0.25重量％Mo。
通过结合添加钼和0.05-0.3重量％Zr，延伸性可以进一步提高。其优选含量是0.10-0.18重量％Zr。
相对高分数的低共熔硅通过锶来改进。相对于高污染水平的颗粒压铸合金，根据本发明的合金在疲劳强度上也具有优势。断裂强度的提高是因为混合晶体含量非常低和经过改进的低共熔性。锶含量优选为50ppm-150ppm和一般不应低于50ppm，否则浇铸性能可能变差。可以添加钠和/或钙以代替锶。
优选硅含量为8.0-10.0重量％Si。
通过限定镁含量到优选0.08-0.25重量％Mg，低共熔结构不明显变粗糙且合金仅有微小的随时间变硬的潜力，有助于高的延伸性。
由于锰的组分而避免了模具中的黏附并保证良好的脱模性。锰的含量赋予铸件在高温下高的结构强度，使得从模具移出时，可以预期很低的形变或甚至没有形变。
铁的含量优选限定到最高为0.25重量％Fe。
本发明合金在铸态铆接。
在约280-320℃温度范围内稳定退火1-2小时，可以取得非常高的延伸值。
依据本发明的合金优选制为水平压铸锭。这样可以无需高费用的熔体纯化而使具有低氧化物污染的压铸合金熔融：在压铸件中获得高延伸率的重要前提条件。
熔融时必须避免熔体的任何污染，特别是铜或铁的污染。依据本发明改进耐久性的AlSi合金优选以叶轮方式用情性气体进行气体冲洗处理而被纯化。
优选对根据本发明的合金进行晶粒细化。为此，磷化镓和/和磷化铟可以以相当于1-250ppm，优选1-30ppm磷的用量添加。该合金可以选择性或另外含有钛和硼用于颗粒细化，其中钛和硼的添加是以含1-2重量％Ti和1-2重量％B，其余为铝的铝母体合金形式进行。优选铝母体合金中含有1.3-1.8重量％Ti和1.3-1.8重量％B，且Ti/B的重量比约为0.8-1.2。本发明的合金中母体合金的含量优选设置为0.05-0.5重量％。
依据本发明的铝合金特别适合压铸工艺中安全构件的制造。

Claims (11)

1.一种在铸态具有高延伸率的用于压铸构件的铝合金，其含有：
8.0-11.5重量％的硅
0.3-0.8重量％的锰
0.08-0.4重量％的镁
最多0.4重量％的铁
最多0.1重量％的铜
最多0.1重量％的锌
最多0.15重量％的钛
0.05-0.5重量％的钼
优选地还含有：
0.05-0.3重量％的锆
30-300ppm的锶或5-30ppm的钠和/或1-30ppm的钙，用于长效精炼
相当于1-250ppm磷的量的磷化镓和/或磷化锢，用于颗粒细化
以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的铝母体合金形式添加的钛和硼，用于颗粒细化
其余为铝和不可避免的杂质。
2.权利要求1的铝合金，其特征在于50-150ppm的锶。
3.权利要求1或2的铝合金，其特征在于8.0-10.0重量％的硅。
4.权利要求1-3中任意一项的铝合金，其特征在于0.08-0.25重量％的镁。
5.权利要求1-4中任意一项的铝合金，其特征在于最高为0.25重量％的铁。
6.权利要求1-5中任意一项的铝合金，其特征在于0.10-0.18重量％的锆。
7.权利要求1-6中任意一项的铝合金，其特征在于0.08-0.25重量％的钼。
8.权利要求1-7中任意一项的铝合金，其特征在于相当于1-30ppm磷的量的磷化镓和/或磷化锢。
9.权利要求1-8中任意一项的铝合金，其特征在于铝母体合金中含有1.3-1.8重量％的钛和1.3-1.8重量％的硼，且钛/硼重量比为0.8-1.2。
10.权利要求9中的铝合金，其特征在于0.05-0.5重量％的铝母体合金。
11.权利要求1-10中任意一项的铝合金用于在汽车生产中压铸安全组件的用途。
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