CN1847427A - 一种压铸铝合金及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压铸铝合金及其应用，属于材料科学领域。它解决了现有的压铸铝合金存在着硬度偏低，耐腐蚀性、耐磨性不够理想以及成本较高的问题。本压铸铝合金，其特征在于该材料基本上由下述重量百分比的成分组成：Si：4～8％，Mg：1～5％，其余为Al。本压铸铝合金在制备硬质阳极氧化膜中的应用过程是按以下步骤实现的：(1)熔化；(2)压铸；(3)机械修饰；(4)硬质阳极氧化。利用本发明所述的压铸铝合金制成的压铸铝合金能生成较好的硬质阳极氧化膜。本压铸铝合金具有高膜厚，高硬度，高抗腐蚀性的氧化膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金，尤其涉及一种压铸铝合金，同时本发明还涉及这种铝合金在制备表面转化膜特别是硬质阳极氧化膜中的应用；属于材料科学领域。
背景技术
铝是仅次于钢铁产量的一种金属，这是由于它具有一系列优良性能。它密度小，仅为钢的1/3，重量较轻；有优良的加工性，易于冲压成各种复杂的形状；耐腐蚀性强，优良的导电性和导热性，但是铝具有材质较软，强度较低，受碰撞时易于变形；焊接性能差，接缝不能焊接；对酸和碱的耐腐蚀性较差，成本较高等缺点；所以常常在在纯铝的基础上加入其他元素形成压铸铝合金，现有压铸铝合金根据其类别可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金及铝锌合金等四类，如中国专利申请(02145062.5)铝铜硅锰压铸铝合金，中国专利申请(200410040009.1)高性能压铸铝合金这些压铸铝合金不仅能保持铝的基本性能，而且由于合金化及热处理的作用，使铝合金具有良好的综合性能。但是这些压铸铝合金具有硬度偏低，耐腐蚀性、耐磨性不够理想。在一般的铝表面都要进行表面处理形成氧化膜来增加铝的耐腐蚀性、耐磨性。而在压铸铝合金的表面进行处理得到氧化膜并不容易，如我国的ZL101、ZL108以及上述专利申请中涉及的压铸铝合金虽然可以进行表面处理得到氧化膜，但是得到的氧化膜的膜厚、硬度、耐磨性和抗腐蚀性都不是很理想。虽然YL302、日本的ADC6能得到较为优质的硬质阳极氧化膜，但是只能用于压铸造一些造型简单的工件，而且往往成本过高。
发明内容
本发明针对现有技术中的压铸铝合金存在的上述问题，提供了一种新的压铸铝合金及其应用。
本发明的上述技术方案是通过以下技术问题得以实施的：一种压铸铝合金，其特征在于该材料基本上由下述重量百分比的成分组成：
Si：4～8％，Mg：1～5％，其余为Al。
在现有技术压铸造的铝合金中，往往具有较高的硅元素含量(Si 8)，虽然在金相组织中以Si相形式弥散分布于组织中。但是此类材料制成的合金进行硬质阳极氧化时，Si相电位远正于Al，从而使硬质阳极氧化生产氧化膜时电压大大提高，且氧化膜层不连续，性能达不到要求。而材料中低的硅元素含量(Si≤8％)，流动性和硬度降低，压铸性能逐渐变差；其他的铝合金制成的压铸铝合金如Al-Cu系、Al-Zn系的压铸性能和硬质阳极氧化制备氧化膜的效果难以结合达到最佳。而Al-Mg系压铸铝合金虽然可以通过硬质阳极氧化技术得到氧化膜，但是它的压铸造性能却很差。
本发明人通过长期研究：采用一种新型的Al-Si-Mg系压铸铝合金，它的三元相图如图1所示。采用这种组分的压铸铝合金制成的压铸铝合金的金相组织以Al、Si和Mg2Si的形式存在。其中的Mg2Si相具有很高的硬度，可以大大提高合金的强度，其中Mg Si的合金含量配合，恰恰能够得到良好的压铸造性能。另一方面，采用本发明的这种压铸铝合金的组分中的Si相在2.5～5.5％左右，Si含量得到大大的降低(相对与Al-Si系)，其对硬质阳极氧化的影响大大降低；而大量的Mg2Si 25～5.5％)相是的本发明制得的压铸铝合金硬质阳极氧化技术得以实现的关键，用Mg2Si相大量取代Si相可以方便的进行压铸制造；而且Mg2Si相电位略负于Al，并能有小部分进入氧化膜中，可以减少Si相对氧化电位的影响；所以利用本发明所述的压铸铝合金制成的压铸铝合金能生成较好的硬质阳极氧化膜。
在上述的一种压铸铝合金中，本发明所述材料的成分优化重量百分比为：
Si：4.5～6.5％，Mg：1.5～3.5％，其余为Al。
此外本发明还提供了上述的压铸铝合金在制备表面转化膜中的应用。
作为优选，所述的表面转化膜为硬质阳极氧化膜。
在上述的应用过程中，所述的压铸铝合金在制备硬质阳极氧化膜中的应用过程是按以下步骤实现的：
(1)熔化：把含有本发明的压铸铝合金的组分在熔炉中熔化；
(2)压铸：将熔化好的成分倒入压铸设备中进行压铸制造；
(3)机械修饰：去除压铸后多余的部分，表面的毛刺，机械加工以及一定的表面精加工；
(4)硬质阳极氧化：将上述经过机械修饰后的压铸铝合金进行硬质阳极氧化即得硬质阳极氧化膜，其中工艺条件如下：
硫酸(H2SO4)： 150～250g L
温度： -5～5℃
电流密度： 2.0～4.0A dm2
电压： 0～100V
时间： 30～40min。
因此本发明具有以下优点：
利用本发明所述的压铸铝合金制备的铝合金能够通过硬质阳极氧化技术得到具有高膜厚(平均35μm)，高硬度(维氏显微硬度≥300kg mm2)，高抗腐蚀性(封闭过的氧化膜可以通过336h的中性盐雾实验)的氧化膜。
附图说明
图1为本发明的压铸铝合金的三元相图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明；但是本发明并不限于这些实施例。
实施例：按表1所示成分配制合金其中过程成分分析用紫外光谱分析仪(德国OBLF公司生产)进行全程跟踪控制，将此种压铸铝合金的组分在GR3-60工业电炉中以680～710℃进行熔化，将熔化好的合金成分倒入DC700压铸机中进行压铸1分钟制成压铸铝合金粗成品，将上述制备的压铸铝合金粗成品去除压铸后多余的部分以及表面的毛刺后通过机械加工以及采用表面精加工后得到压铸铝合金。
表1：本发明的压铸铝合金组分(重量百分比)
应用实施例1
将上述实施例制备的压铸铝合金在氧化挂具上与电源的正极连接，负极用铝板，放入电解液浓度为150～250g L、温度控制在-5～5℃的硫酸H2SO4溶液中，溶液的温度由主机为GKS3-200A制冷机组(武汉新世界制冷工业有限公司生产)的制冷系统来控制；
在直流电压为0～100V，电流密度为2.0～4.0A dm2的电解槽中；其中电流、电压由可控硅整流器(广州电器科学研究所生产)来控制，本发明实施例中制备的压铸铝合金放在电解液中，通电后即发生电化学反应，在压铸铝合金的外表面形成氧化膜，即进行硬质阳极氧化，其氧化时间为30～40min；
为了降低摩擦率和不粘性在经过硬质阳极氧化外表面喷涂Teflon(美国杜邦的聚合氟碳树脂的商品名称)并对精密的内孔尺寸进行珩磨。
经检测：本发明得到的压铸铝合金硬质阳极氧化膜的厚度为35μm，维氏显微硬度为350kg mm2。
应用实施例2
将上述实施例制备的压铸铝合金在氧化挂具上与电源的正极连接，负极用铝板，放入电解液浓度为150～250g L、温度控制在-5～5℃的硫酸H2SO4溶液中，溶液的温度采用压缩空气强烈搅拌来控制；
在直流电压为0～100V，电流密度为2.0～4.0A dm2的电解槽中，本发明实施例中制备的压铸铝合金放在电解液中，通电后即发生电化学反应，在压铸铝合金的外表面形成氧化膜，即进行硬质阳极氧化，其氧化时间为30～40min；
封闭：用常温封闭剂YL-104(广州昌东化工材料有限公司生产)在温度26～30℃条件下进行封孔，控制Ni2+：2.0～2.2g L，F-：1.1～1.3g L，，封闭时间15～20min
为了降低摩擦率和不粘性在经过硬质阳极氧化外表面喷涂Teflon(美国杜邦的聚合氟碳树脂的商品名称)并对精密的内孔尺寸进行珩磨。
经检测：本发明得到的压铸铝合金硬质阳极氧化膜的厚度为35μm，维氏显微硬度为350kg mm2、此外本发明得到的压铸铝合金硬质阳极氧化膜可以通过336h的中性盐雾实验，从而证实其有高抗腐蚀性。
对比实施例
用ZL102、ZL108铸造铝合金的铝锭分别配制合金，其它制备压铸铝合金的工艺过程同实施例
对比应用实施例1
采用对比实施例制备压铸铝合金通过硬质阳极氧化工艺制备氧化膜，其工艺过程同应用实施例2；
经检测：该对比应用实施例1得到的压铸铝合金硬质阳极氧化膜的厚度为15～18μm，维氏显微硬度为150～200kg mm2此外该对比应用实施例得到的压铸铝合金硬质阳极氧化膜无法通过336h的中性盐雾实验，从而证实其抗腐蚀性较差。
综上所述：利用本发明所述的压铸铝合金制备的铝合金能够通过硬质阳极氧化技术得到具有高膜厚，高硬度，高抗腐蚀性的氧化膜。
本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (4)
1、一种压铸铝合金，其特征在于该材料基本上由下述重量百分比的成分组成：
Si：4～8％，Mg：1～5％，其余为Al。
2、根据权利要求1所述的压铸铝合金，其特征在于，所述的材料的成分优化重量百分比为：
Si：4.5～6.5％，Mg：1.5～3.5％，其余为Al。
3、根据权利要求1或2所述的压铸铝合金，其特征在于，所述的表面转化膜为硬质阳极氧化膜。
4、根据权利要求1或2所述的压铸铝合金，其特征在于，所述的压铸铝合金在制备硬质阳极氧化膜中的应用过程是按以下步骤实现的：
(1)熔化：把含有本发明的压铸铝合金的组分在熔炉中熔化；
(2)压铸：将熔化好的成分倒入压铸设备中进行压铸制造；
(3)机械修饰：去除压铸后多余的部分，表面的毛刺，机械加工以及一定的表面精加工；
(4)硬质阳极氧化：将上述经过机械修饰后的压铸铝合金进行硬质阳极氧化即得硬质阳极氧化膜，其中工艺条件如下：
硫酸(H2SO4)： 150～250g L
温度： -5～5℃
电流密度： 2.0～4.0A dm2
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时间： 30～40min。
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