CN1884599A

CN1884599A - 一种镁合金汽车轮毂及其制造方法

Info

Publication number: CN1884599A
Application number: CN 200610086359
Authority: CN
Inventors: 戴祖军
Original assignee: 戴祖军
Current assignee: Wuxi Daika Wheel Hub Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: CN100447270C

Abstract

本发明涉及一种镁合金汽车轮毂及其制造方法，具体地说是用于汽车车轮零部件的轮毂加工，属于有色金属的冶炼与压铸技术领域。其主要取镁合金锭为主要原料先经预热烘干，加入坩埚中，升温熔化，加入中间合金，充分搅拌混合均匀，经精炼除气、铸造、热处理、机械加工、表面涂装处理、烘干，涂漆为成品。本发明在加工过程中除气易达到标准要求，镁液清渣容易；其造型美观，重量轻、强度高、韧性好，不易变形；抗腐蚀性能好、制造成本较低，同时又可回收，节约能源，并能降低环境污染及增强运行可靠性。

Description

一种镁合金汽车轮毂及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种镁合金汽车轮毂及其制造方法，具体地说是用于汽车车轮零部件的轮毂加工，属于有色金属的冶炼与压铸技术领域。

背景技术

镁合金是目前可以作为工业应用的最轻金属结构材料。镁合金不仅比重小(1.74g/cm³，仅是铝的64％，钢的22％)，而且强度和刚度高，因此对于需要轻量化的各类产品有着十分诱人的应用前景。尤其是汽车工业对于节约能源的迫切需求，以及高性能电子产品在减重、防干扰等方面的性能要求，对镁合金的推广应用产生了强大的推动作用，致使镁合金呈现出前所未有的发展势头。从产业化的角度总结最近十多年来镁合金的创新发展，最突出的成就应该归结到镁合金的铸造技术的发展和完善。目前，镁合金的铸件已经被广泛应用于汽车零部件，如变速器壳、离合器壳、方向器、仪表盘等。

本发明作出以前，在已有技术中，汽车轮毂通常是采用铝锭为主要原料，在熔炼温度为760～780℃时熔炼成铝液，加入少量的镁硅合金，经混合为铝镁合金液，根据成份的需要再加入少量的钛硼剂、锶合金。然后将上述经混合的铝硅镁合金液进行精炼除气(700～720℃)～铸浇成型(坯料)～热处理～机械加工～表面涂装处理为成品。由于铝材料价格较低、重量轻等优点，在汽车零部件中尤其是汽车轮毂较为常见的使用；但是，铝合金汽车轮毂在加工过程中除气难以达到标准要求，铝液清渣难，杂质多，成份易偏析，制造成本高；在使用中强度较低，易变形。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种采用镁锭为主要原料熔炼成镁溶液，加入镁硅合金等添加剂混合制成镁硅溶液，经精炼除气、铸浇成型(坯料)、热处理、机械加工、表面涂装处理为成品；在加工过程中除气易达到标准要求，镁液清渣容易；造型美观，强度高、韧性好，不易变形；抗腐蚀性能好、制造成本较低；同时又可回收，重量轻、节约能源、并能降低环境污染及增强运行可靠性等方面具有明显优势的镁合金汽车轮毂及其制造方法。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明镁合金汽车轮毂其配方比例按重量百分数计：

取镁合金锭为：89～91％、中间合金为：铝剂为：8.3～9.7％、锌剂为：0.35～1.0％、硅剂为：0.01～0.1％、铁剂为：0.001～0.005％、锰剂为：0.15～0.5％、铜剂为：0.001～0.03％、钠剂为：0.001～0.002％；

将镁合金锭为主要原料先经预热烘干，加入坩埚中，升温熔化，加入中间合金，充分搅拌混合均匀，经精炼除气、铸造、热处理、机械加工、表面涂装处理、烘干，涂漆为成品。

本发明镁合金汽车轮毂的制造工艺步骤如下：其配方比例按重量百分数计：

1、熔化：取镁合金锭89～91％经预热烘干，烘干温度：120～160℃，烘干时间：1.5～2小时；预热好的镁合金锭加入坩埚中，升温熔化，加入中间合金，充分搅拌混合均匀，镁液温度为：750～770℃；

2、精炼除气：将出炉的镁液进行除气，气体种类：液氮；气体流量：40～80升/分；除气时间：5～15分钟；镁液温度：710℃～720℃；

3、铸造：将上述经除气后的镁液铸浇成镁合金轮毂坯料；浇注温度：690～710℃，保温时间：3～4分钟，用压缩空气风冷3～5分钟；

4、轮毂坯料热处理：热处理工艺中对轮毂坯料进行固溶、淬火、时效处理；固溶炉温度达到400～450℃时，将装有轮毂坯料料架送入固溶炉的加热区，并保温8～12小时；淬火为空冷时效处理；淬火后将料架运到时效炉架子上，进入时效炉，时效炉加热温度：200～210℃，并保温5～6小时；

5、机械加工：热处理过的轮毂进行机械加工为半成品；

6、镁合金轮毂半成品表面涂装处理：镁合金轮毂表面处理工艺需进行预处理、脱脂、热水洗、除氧化膜、冷水洗、钝化、去离子水洗，干燥；

7、烘干：经表面涂装处理过的镁合金轮毂进行烘干处理，烘干温度：80～120℃，烘干时间：15～25分钟，轮毂表面温度在50～80℃。

8、涂漆为成品。

本发明中间合金为：铝剂、锌剂、硅剂、铁剂、锰剂、铜剂、钠剂，上述合金可采用粉剂。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明采用镁锭为主要原料熔炼成镁溶液，加入镁硅合金等添加剂混合制成镁溶液，经精炼除气、铸浇成型(坯料)、热处理、机械加工、表面涂装处理为成品；在加工过程中除气易达到标准要求，镁液清渣容易；其造型美观，重量轻、强度高、韧性好，不易变形；抗腐蚀性能好、制造成本较低，同时又可回收，节约能源，并能降低环境污染及增强运行可靠性。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

实施例一：

本发明镁合金汽车轮毂其配方比例按重量百分数计：其制造方法采用以下工艺步骤：

本发明镁合金轮毂型号为：0105-1350直径：13英寸宽度：5英寸。

1、熔化：取主要原料镁合金锭90％、预热烘干，烘干温度：120～160℃，烘干时间：1.5～2小时；预热好的镁合金锭加入坩埚中，升温熔化，镁液温度为：750～770℃，熔化30～40分钟后，打开保护气体，保护气体为25％N2+75％H2，对坩埚中镁合金进行保护，加入中间合金：铝剂(AI)为：9％、锌剂(Zn)为：0.5％、硅剂(Si)为：0.05％、铁剂(Fe)为：0.002％、锰剂(Mn)为：0.444％、铜剂(Cu)为：0.002％、钠剂(Ni)为：0.002％；充分搅拌混合均匀，并加入少量清查剂(除渣)，关闭电源，再静置镁熔液30～40分钟，以保证合格镁液。

2、精炼除气：将出炉的镁液进行除气，加镁液时，漏斗口用过滤网过滤；气体种类：液氮；气体流量：40～80升/分；除气时间：5～15分钟；转子转速：400～600转/分钟；除气后镁液温度：710℃～720℃。

3、铸造：将上述经除气后的镁液采用低压铸造机铸浇成型为轮毂坯料；模具采用点火烘烤模具，浇注温度：690～710℃，在浇注杯和内浇注口放置过滤网挡渣，模具表面温度：外模：320～350℃，内上模：420～440℃，内下模：420～440℃，保温时间：3～4分钟，用压缩空气风冷3～5分钟。

4、轮毂坯料热处理：热处理工艺流程中对轮毂坯料固溶、淬火、时效处理；(1)、装料时将料架置于上料台上，固溶炉温度达到400～450℃时，将料架送入固溶炉的加热区，并保温8～12小时；(2)、淬火处理为空冷时效处理；(3)、淬火完毕的料架运到时效炉架子上，进入时效炉，加热温度达到200～210℃时，并保温5～6小时。

5、轮毂坯料机械加工：热处理过的轮毂按图纸要求进行机械加工成半成品。

6、镁合金轮毂表面处理：表面处理工艺流程中需对轮毂进行预脱脂、脱脂、热水洗、除氧化膜、冷水冲洗、钝化、去离子水洗(a、b)等工序。

(1)、预脱脂：将经机械加工过轮毂采用ALODING“336”清洗剂，清除镁合金表面上的油脂和薄的氧化膜。该物质是可溶白色粉末状弱碱性固体，槽液的配置：配置3000升槽液约加“336”清洗剂70.8Kg。浓度：14±2点、温度：130±10℃、喷嘴压力：0.1～0.13Mpa(1～1.3bar)、喷淋时间：1～3分钟。(2)、脱脂：经预脱脂的轮毂再采用ALODING“336”清洗剂脱脂，可清除镁合金表面上的油脂和薄的氧化膜。槽液的配置：配置3600升槽液约加“336”清洗剂85Kg。浓度：14±2点，温度：130±10℃，喷嘴压力：0.1～0.13Mpa(1～1.3bar)，喷淋时间：1～3分钟。(3)、热水清洗；经脱脂的轮毂采用自来水清洗，温度：120±10℃，喷嘴压力：0.1～0.13Mpa(1～1.3bar)，喷淋时间：1～3分钟，污染：游离碱＜0.4点(连续溢流，溢流量3加仑/分左右)。(4)、除氧化膜：经热水清洗的轮毂采用脱氧剂“150”，该物质是溶于水能产生少量溶解热的强酸性液体，可除去镁合金轮毂表面的氧化膜；槽液的配制：配制4500升槽液脱氧剂″150″182.5kg；浓度：16-20点(总酸)，温度：90+/-10℃，喷压：0.1-0.13MPa(1-1.3bar)，喷淋时间：1-3分钟。(5)、冷水清洗：经除氧化膜的轮毂采用自来水清洗，温度：室温，喷压：0.1-0.13MPa(1-1.3bar)，喷淋时间：1-2分钟：酸污染＜3.0点(连续溢流，溢流量3加仑/分左右；六价铬污染＜0.3点。(6)、钝化：经冷水清洗的轮毂采用ALODING“1500”，该物质是一种桔红色液体，能在镁合金表面产生一层薄的耐腐蚀的含铬转化膜，具有很好的吸附能力，可增强涂料与镁基体的附着力，并增加涂层的防腐蚀能力。槽液的配制：配制4500L槽液约加62.5kg的ALODING“1500”。(要求配制槽液用水的电导率为400±50μS，可直接使用自来水，补充槽液用去离子水)，浓度：7-12点(六价铬)，温度：90±10℃，喷压：0.1～0.13MPa(1～1.3bar)，喷淋时间：1～3分钟，PH值：2.5～3.0。(7)、去离子水洗(a)：经钝化的轮毂采用去离子水水洗，温度：室温，喷压：0.08～0.13MPa(0.8～1.3bar)，喷淋时间：1～2分钟，电导率：＜50μS，六价铬＜1.6点。(8)、去离子水洗(b)：经去离子水洗(a)的轮毂采用去离子水水洗，温度：室温，喷压：0.08～0.13MPa(0.8～1.3bar)，喷淋时间：1～2分钟，电导率：补充水＜5μS(补充量3加仑/分)，槽液＜30Us。

7、镁合金轮毂烘干处理：经表面处理过的镁合金轮毂再经烘干，烘干温度：100℃，烘干时间：20分钟，轮毂表面温度在50～80℃。

8、涂漆：进入喷涂车间喷涂透明漆的轮毂要求其表面应无明显的机械划伤和磕碰伤，并不能用手触摸装饰面；无夹渣、缩松、气孔等缺陷，无镁屑、灰尘和严重的油污等污染，其他工件也应无影响外观质量的缺陷。透明漆型号：7-G29，漆厚度：18ü～30ü。

实施例二：

本发明镁合金汽车轮毂其配方比例按重量百分数计：

本发明镁合金轮毂型号为：0102-1240直径：12英寸宽度：4英寸。

本发明取主要原料镁合金锭为：89.5％、中间合金取：铝剂(AI)为：9.5％、锌剂(Zn)为：0.5％、硅剂(Si)为：0.05％、铁剂(Fe)为：0.002％、锰剂(Mn)为：0.444％、铜剂(Cu)为：0.002％、钠剂(Ni)为：0.002％；其制造方法采用实施例一中工艺步骤制造成的镁合金汽车轮毂其造型美观，重量轻、强度高、韧性好，不易变形，抗腐蚀性能好。

实施例三：

本发明镁合金汽车轮毂其配方比例按重量百分数计：

本发明取主要原料镁合金锭为：90.5％、中间合金取：铝剂(AI)为：8.3％、锌剂(Zn)为：0.5％、硅剂(Si)为：0.05％、铁剂(Fe)为：0.002％、锰剂(Mn)为：0.444％、铜剂(Cu)为：0.002％、钠剂(Ni)为：0.002％；采用实施例一、二中的工艺步骤制造成的镁合金汽车轮毂同样符合各项指标要求。其型号尺寸可根据厂家需要而制定。

Claims

1、一种镁合金汽车轮毂，特征是其配方比例按重量百分数计：

镁合金锭为：89～91％、中间合金为：铝剂为：8.3～9.7％、锌剂为：0.35～1.0％、硅剂为：0.01～0.1％、铁剂为：0.001～0.005％、锰剂为：0.15～0.5％、铜剂为：0.001～0.03％、钠剂为：0.001～0.002％；

取镁合金锭经预热烘干，加入坩埚中，升温熔化，加入中间合金，充分搅拌混合均匀，经精炼除气、铸造、热处理、机械加工、表面涂装处理、烘干，涂漆为成品。

2、根据权利要求1所述的一种镁合金汽车轮毂，其特征在于所述的中间合金为：铝剂、锌剂、硅剂、铁剂、锰剂、铜剂、钠剂。

3、一种按权利要求1所述的镁合金汽车轮毂的制造方法，其特征是采用以下工艺步骤：

(1)、熔化：取镁合金锭89～91％预热烘干，烘干温度：120～160℃，烘干时间：1.5～2小时；预热好的镁合金锭加入坩埚中，升温熔化，加入中间合金，充分搅拌混合均匀，镁液温度为：750～770℃；

(2)、精炼除气：将出炉的镁液进行除气，气体种类：液氮；气体流量：40～80升/分；除气时间：5～15分钟；镁液温度：710℃～720℃；

(3)、铸造：将上述经除气后的镁液铸浇成镁合金轮毂坯料；浇注温度：690～710℃，保温时间：3～4分钟，用压缩空气风冷3～5分钟；

(4)、轮毂坯料热处理：热处理工艺中对轮毂坯料进行固溶、淬火、时效处理；固溶炉温度达到400～450℃时，将装有轮毂坯料料架送入固溶炉的加热区，并保温8～12小时；淬火为空冷时效处理；淬火后将料架运到时效炉架子上，进入时效炉，时效炉加热温度：200～210℃，并保温5～6小时；

(5)、机械加工：热处理过的轮毂进行机械加工为半成品；

(6)、镁合金轮毂半成品表面涂装处理：镁合金轮毂表面处理工艺需进行预处理、脱脂、热水洗、除氧化膜、冷水洗、钝化、去离子水洗，干燥；

(7)、烘干：经表面涂装处理过的镁合金轮毂进行烘干处理，烘干温度：80～120℃，烘干时间：15～25分钟，轮毂表面温度在50～80℃。

(8)、涂漆为成品。