CN107829000B - 一种压铸铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压铸铝合金材料及其制备方法，本发明提供的压铸铝合金材料按重量比计，包括如下成分：硅为6.5％‑10％；铁为0.1％‑0.5％；铜为0.3％‑1％；镁为0.5％‑1.5％；钛为0.1‑0.5％；锰为＜0.2％；锌为＜0.3％；锡为≤0.01％；铅为≤0.1％；镉为≤0.01％；余量为铝及其余不可避免的杂质。本发明的压铸铝合金材料通过压铸后的铸件测试，具有比ADC12合金更优异的抗拉强度、屈服强度及延伸率，并且铜含量较低，合金材料自身的防腐蚀性能较好。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种压铸铝合金材料及其制备方法。
背景技术
铝合金是一种有利于设备轻量化的多性能材料。通过调节各种元素成分的不同，铝合金可以分别具有高导热、高导电率、高屈服强度、高抗拉强度、抗腐蚀、高韧性、高硬度等不同的性能。被广泛用于通讯、汽车、交通运输、动力和航天航空等领域。随着科技的不断发展，高新技术对于材料的要求也越来越高。以往单一的性能已经无法满足技术的发展要求。现在的铝合金材料不但对其基本的化学成分有严格的要求，还需要满足各种特殊的使用要求，兼顾多种性能。在这些性能之中，有些甚至是以往被认为相互存在一定的矛盾的。针对不同的材料使用特点，按其本身特定的要求，对材料中各种成分及其性能进行合理调配、优化，使之创造出所对应的一种新的铝合金材料是目前乃至今后一段发展时期的客观需要。
ADC12是日本牌号，又称12号铝料，Al-Si-Cu系合金，是一种压铸铝合金，适合气缸盖罩盖、传感器支架、缸体类等。传统的薄壁件压铸通常使用ADC12，但是因为ADC12合金含铜量较多，材料自身的防腐性能较差，影响材料的使用寿命。而且，ADC12的各项性能尤其是强度上，已经无法满足科技产品日益更新的技术需要。因此需要开发出一种压铸性能与ADC12相当，力学性能上优于ADC12，并且耐腐蚀性能更好的压铸铝合金材料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种具有优异的抗拉强度、屈服强度及延伸率的压铸铝合金材料及其制备方法。
本发明提供一种压铸铝合金材料，除铝外，按重量比计，包括如下组分：硅为6.5％-10％；铁为0.1％-0.5％；铜为0.3％-1％；镁为0.5％-1.5％；钛为0.1-0.5％；锰为＜0.2％；锌为＜0.3％。
优选地，所述压铸铝合金材料，还包含锡≤0.01％。
优选地，所述压铸铝合金材料，还包含铅≤0.1％。
优选地，所述压铸铝合金材料，还包含镉≤0.01％。
本发明还提供一种压铸铝合金材料，按重量比计，包括如下组分：硅为6.5％-10％；铁为0.1％-0.5％；铜为0.3％-1％；镁为0.5％-1.5％；钛为0.1-0.5％；锰为＜0.2％；锌为＜0.3％；锡为≤0.01％；铅为≤0.1％；镉为≤0.01％；余量为铝及其余不可避免的杂质。
优选地，所述锰为0.05％-0.2％。
优选地，所述锌为0.1％-0.3％。
优选地，硅为7％-9％；铁为0.2％-0.4％；铜为0.5％-0.8％；镁为0.8％-1.3％；钛为0.1-0.3％；锰为0.05-0.2％；锌为0.1-0.3％。
优选地，硅为7.98％-8.05％；铁为0.319％-0.321％；铜为0.527％-0.606％；镁为1.062％-1.123％％；钛为0.186％-0.2％；锰为0.0824％-0.1％；锌为0.157-0.187％。
本发明提供一种如上所述的压铸铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)向熔炉投入铝锭及硅，加热使其熔化为金属熔液；
(2)温度达到800℃-880℃，在金属熔液中加入钛元素添加剂、铁元素添加剂、铜元素添加剂；
(3)将步骤(2)的金属熔液降温至760-780℃；
(4)加入精炼剂进行精炼净化、除渣；
(5)加入镁并使其熔化，然后加入少量的锆添加剂，得到铝液；
(6)将铝液温度在730-750℃范围浇铸铝合金锭。
本发明的压铸铝合金具有比ADC12合金更优异的抗拉强度、屈服强度及延伸率，并且铜含量较低，合金材料自身的防腐蚀性能较好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种压铸铝合金材料，除铝外，按重量比计，包括如下组分：硅为6.5％-10％；铁为0.1％-0.5％；铜为0.3％-1％；镁为0.5％-1.5％；钛为0.1-0.5％；锰为＜0.2％；锌为＜0.3％。本实施例的压铸铝合金材料比ADC12的铜含量要低，降低铜含量可以有助于提升材料自身的防腐蚀性能。
本实施例中的钛有助提升熔炼过程中材料的结晶温度，细化晶粒。
在优选实施例中，所述压铸铝合金材料，还包含锡≤0.01％。
在优选实施例中，所述压铸铝合金材料，还包含铅≤0.1％。
在优选实施例中，所述压铸铝合金材料，还包含镉≤0.01％。
本发明还提供一种压铸铝合金材料，按重量比计，包括如下组分：硅为6.5％-10％；铁为0.1％-0.5％；铜为0.3％-1％；镁为0.5％-1.5％；钛为0.1-0.5％；锰为＜0.2％；锌为＜0.3％；锡为≤0.01％；铅为≤0.1％；镉为≤0.01％；余量为铝及其余不可避免的杂质。
在优选实施例中，所述锰为0.05％-0.2％。
在优选实施例中，所述锌为0.1％-0.3％。
在优选实施例中，硅为7％-9％；铁为0.2％-0.4％；铜为0.5％-0.8％；镁为0.8％-1.3％；钛为0.1-0.3％；锰为0.05-0.2％；锌为0.1-0.3％。
在优选实施例中，硅为7.98％-8.05％；铁为0.319％-0.321％；铜为0.527％-0.606％；镁为1.062％-1.123％％；钛为0.186％-0.2％；锰为0.0824％-0.1％；锌为0.157-0.187％。
本发明提供一种如上所述的压铸铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)向熔炉投入铝锭及硅，加热使其熔化为金属熔液；
(2)温度达到800℃-880℃，在金属熔液中加入钛元素添加剂、铁元素添加剂、铜元素添加剂；
(3)将步骤(2)的金属熔液降温至760-780℃；
(4)加入精炼剂进行精炼净化、除渣；
(5)加入镁并使其熔化，然后加入少量的锆添加剂，均匀合金化后得到铝液；
锆能提高合金的再结晶温度，改善合金的强度和抗应力腐蚀性能，并且能抑制铸件的淬火敏感性，对材料后续进行热处理强化处理有帮助。
(6)将铝液温度在730-750℃范围浇铸铝合金锭。
本实施例的压铸铝合金材料可以进行T6和T5处理，进一步强化材料的强度性能。
本发明实施例的压铸铝合金具有比ADC12合金更优异的抗拉强度、屈服强度及延伸率，并且铜含量较低，合金材料自身的防腐蚀性能较好。
本发明实施例的压铸铝合金材料适用于普通压铸，压铸性能好，易成型。可压铸厚件，亦可可满足0.35-0.5mm厚度的薄壁件压铸。适合各种机械结构件，通讯设备件等。
实施例1
原料配比，按重量百分比计算：硅，含量为8.05％；铁，含量为0.319％；铜，含量为0.527％；锰，含量为0.0824％；镁，含量为1.062％，锌，含量为0.157％；钛，含量0.186％；锡，含量为≤0.00055％；铅，含量为≤0.0003％；镉，含量为≤0.0021；余量为铝。
按照上述配比制备合金，步骤如下：
向熔炉投入铝锭及硅，并加热使其熔化为金属溶液，使金属溶液的温度达到830℃；在金属溶液中加入钛元素添加剂、铁元素添加剂、铜元素添加剂进行合金化，使其完全熔化后将金属熔液降温至770℃，然后加入精炼剂进行精炼净化、除渣；再加入镁并使其熔化，采用氮气对金属溶液进行除气然后对金属溶液取样检验成分，接着加入含锆添加剂，再将铝液温度在730-750℃范围浇铸铝合金锭。
实施例2
原料配比，按重量百分比计算：硅，含量为7.98％；铁，含量为0.321％；铜，含量为0.606％；锰，含量为0.0828％；镁，含量为1.123％，锌，含量为0.156％；钛，含量0.187％；锡，含量为≤0.00013％；铅，含量为≤0.0003％；镉，含量为≤0.0021；余量为铝。
按照上述配比制备合金，步骤如下：
向熔炉投入铝锭及硅，并加热使其熔化为金属溶液，使金属溶液的温度达到830℃；在金属溶液中加入钛元素添加剂、铁元素添加剂、铜元素添加剂进行合金化，使其完全熔化后将金属熔液降温至770℃，然后加入精炼剂进行精炼净化、除渣；再加入镁并使其熔化，采用氮气对金属溶液进行除气然后对金属溶液取样检验成分，接着加入含锆添加剂，再将铝液温度在730-750℃范围浇铸铝合金锭。
对比例
将日系的ADC12作为对比例，ADC12的主要化学成分标准为：
铜(Cu)1.5-3.5、硅(Si)9.6-12.0、镁(Mg)≤0.3、锌(Zn)≤1.0、铁(Fe)≤1.3、锰(Mn)≤0.5、锡(Sn)≤0.3、铅(Pb)≤0.1、镉(Cd)≤0.005、余量为铝(Al)。
效果实施例
力学性能测试
将实施例1、实施例2和对比例的ADC12合金通过压铸后的铸件进行抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度以及导热性能的测试。具体数据如表1所示。
表1
由表1的数据可以看出，本实施例1和实施例2制备得到的压铸铝合金的铸件抗拉强度＞300MPa，屈服强度＞160MPa，延伸率＞3％，硬度＞90HB，并且具有较高的导热系数。说明本发明的压铸铝合金材料具有比ADC12合金更优异的性能，可替代ADC12合金使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种压铸铝合金材料，其特征在于，按重量比计，包括由如下组分组成：硅为 6.5%-10%；铁为0.2%-0.4%；铜为0.3%-1%；镁为0.8%-1.3%；钛为0.1-0.5%；锰为≤0.2%；锌为≤0.3%；锡为≤0.01%；铅为≤0.1%；镉为 ≤0.01%；余量为铝及其余不可避免的杂质，所述压铸铝合金材料采用锆进行变质，
所述压铸铝合金材料的制备方法包括如下步骤：
（1）向熔炉投入铝锭及硅，加热使其熔化为金属熔液；
（2）温度达到800℃-880℃，在金属熔液中加入钛元素添加剂、铁元素添加剂、铜元素添加剂；
（3）将步骤（2）的金属熔液降温至760-780℃；
（4）加入精炼剂进行精炼净化、除渣；
（5）加入镁并使其熔化，然后加入少量的锆添加剂，均匀合金化后得到铝液；
（6）将铝液温度在730-750℃范围浇铸铝合金锭。
2.如权利要求1所述的压铸铝合金材料，其特征在于，所述锰为0.05%-0.2%。
3.如权利要求1所述的压铸铝合金材料，其特征在于，所述锌为0.1%-0.3%。
4.如权利要求1所述的压铸铝合金材料，其特征在于，硅为 7%-9%；铜为0.5%-0.8%；钛为0.1-0.3%；锰为0.05-0.2%；锌为0.1-0.3%。
5.如权利要求4所述的压铸铝合金材料，其特征在于，硅为 7.98%-8.05%；铁为0.319%-0.321%；铜为0.527%-0.606%；镁为1.062%-1.123%%；钛为0.186%-0.2%；锰为0.0824%-0.1%；锌为0.157-0.187%。
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