鋁壓鑄合金的製作方法
2023-08-10 03:14:21 2
專利名稱：鋁壓鑄合金的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在鑄態具有高延伸率的用於壓鑄構件的鋁合金。
背景技術：
現今的壓鑄工藝已經發展到可以製造高品質要求構件的程度。然而壓鑄件的品質不僅依賴於機械設定和工藝選擇，而且很大程度上還依賴於所採用的鋁合金的化學組成和結構。後兩項參數對可鑄性、進料性能(G.Schindelbauer，J.Czikel「Formüllungsvermgen undVolumendefizit gebruchlicher Aluminiumdruckgusslegierungen」，Giessereiforschung 42，1990，88/89頁)、機械性能和壓鑄中特別重要的澆鑄工具的壽命(L.A.Norstrm，B.Klarenfjord，M.Svenson「General Aspects on Wash-out Mechanism in AluminiumDiecasting Dies」，17.International NADCA Diecastingcongress1993，Cleveland OH)的影響是已知的。
過去很少關注特別適用於高品質構件壓鑄的鋁合金的發展。現在汽車工業的製造者越來越多地要求例如在壓鑄過程中具有高延伸性的可鍛焊構件，因為壓鑄是獲得高產量的最經濟的生產方法。
現在壓鑄技術的改進已經可以生產具有高品質的可鍛焊構件。這將壓鑄的應用領域擴展到底盤組件。特別是對於設計複雜的組件，延伸性越來越重要。
為取得所要求的機械性能，特別是高的斷裂伸度，壓鑄件通常必須經受熱處理。為形成澆鑄相併因此獲得堅韌的斷裂性能，這種熱處理是必須的。熱處理通常是指在剛好低於固相線溫度的溫度下的溶液退火和隨後在水中或在其他介質中淬火到低於100℃的溫度。用這種方法處理的工件現在具有低的延伸限度和抗拉強度。為提升這些性能到所需值，接著進行人工老化。這些也可以由例如將整個構件組的塗刷熱衝擊或應力消除退火工藝促進獲得。
由於壓鑄件澆鑄到接近最終尺寸，它們通常具有帶薄壁的複雜的幾何結構。在溶液退火時和特別是淬火工藝過程中，必須預料到變形，其可能需要通過例如拉直鑄件進行後處理，或在最差的情況下導致次品。溶液退火也部分增加了費用，和如果可能獲得不需要熱處理就能滿足所需性能的合金，該生產工藝的效率可顯著地提高。
一種在鑄態具有良好機械數值的AlSi合金在EP-A-0687742中是已知的。在例如EP-A-0911420也公開了在鑄態具有非常高延伸性的AlMg型合金，但是在複雜設計的外形時傾向於熱或冷斷裂和因此是不適用的。可延伸壓鑄合金的另一缺點是它們在鑄態老化緩慢可導致暫時性的機械性能變化，尤其是失去延伸性。這種表現由於沒有超出性能限度而在許多應用中是可以容忍的，但是在一些應用中則是不能容忍的和僅能通過針對性的熱處理予以消除。
發明內容
本發明的目標是提供一種適於壓鑄的鋁合金，該鋁合金在鑄態時具有高延伸率且在澆鑄後不再老化。另外，該合金應當易於鍛焊和可折邊，可以鉚接和具有良好的抗腐蝕性。
依據本發明，所速目標由一種鋁合金獲得，該鋁合金含以下物質8.0-11.5重量％的矽0.3-0.8重量％的錳0.08-0.4重量％的鎂最多0.4重量％的鐵最多0.1重量％的銅最多0.1重量％的鋅最多0.15重量％的鈦0.05-0.5重量％的鉬優選地還含有0.05-0.3重量％的鋯30-300ppm的鍶或5-30ppm的鈉和/或1-30ppm的鈣，用於長效精煉相當於1-250ppm磷的量的磷化鎵和/或磷化銦，用於顆粒細化以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的鋁母體合金形式添加的鈦和硼，用於顆粒細化其餘為鋁和不可避免的雜質。
基於本發明的合金組合物可以獲得在鑄態的高延伸性壓鑄件，同時具備優良的抗壓強度和抗拉強度，因此該合金特別適用於在汽車製造中製造安全件。已驚人地發現通過添加鉬，可以顯著提高延伸率而不損失其他機械性能。所需效果可以通過添加0.05-0.5重量％Mo達到，其優選含量為0.08-0.25重量％Mo。
通過結合添加鉬和0.05-0.3重量％Zr，延伸性可以進一步提高。其優選含量是0.10-0.18重量％Zr。
相對高分數的低共熔矽通過鍶來改進。相對於高汙染水平的顆粒壓鑄合金，根據本發明的合金在疲勞強度上也具有優勢。斷裂強度的提高是因為混合晶體含量非常低和經過改進的低共熔性。鍶含量優選為50ppm-150ppm和一般不應低於50ppm，否則澆鑄性能可能變差。可以添加鈉和/或鈣以代替鍶。
優選矽含量為8.0-10.0重量％Si。
通過限定鎂含量到優選0.08-0.25重量％Mg，低共熔結構不明顯變粗糙且合金僅有微小的隨時間變硬的潛力，有助於高的延伸性。
由於錳的組分而避免了模具中的黏附並保證良好的脫模性。錳的含量賦予鑄件在高溫下高的結構強度，使得從模具移出時，可以預期很低的形變或甚至沒有形變。
鐵的含量優選限定到最高為0.25重量％Fe。
本發明合金在鑄態鉚接。
在約280-320℃溫度範圍內穩定退火1-2小時，可以取得非常高的延伸值。
依據本發明的合金優選制為水平壓鑄錠。這樣可以無需高費用的熔體純化而使具有低氧化物汙染的壓鑄合金熔融在壓鑄件中獲得高延伸率的重要前提條件。
熔融時必須避免熔體的任何汙染，特別是銅或鐵的汙染。依據本發明改進耐久性的AlSi合金優選以葉輪方式用情性氣體進行氣體衝洗處理而被純化。
優選對根據本發明的合金進行晶粒細化。為此，磷化鎵和/和磷化銦可以以相當於1-250ppm，優選1-30ppm磷的用量添加。該合金可以選擇性或另外含有鈦和硼用於顆粒細化，其中鈦和硼的添加是以含1-2重量％Ti和1-2重量％B，其餘為鋁的鋁母體合金形式進行。優選鋁母體合金中含有1.3-1.8重量％Ti和1.3-1.8重量％B，且Ti/B的重量比約為0.8-1.2。本發明的合金中母體合金的含量優選設置為0.05-0.5重量％。
依據本發明的鋁合金特別適合壓鑄工藝中安全構件的製造。
權利要求
1.一種在鑄態具有高延伸率的用於壓鑄構件的鋁合金，其含有8.0-11.5重量％的矽0.3-0.8重量％的錳0.08-0.4重量％的鎂最多0.4重量％的鐵最多0.1重量％的銅最多0.1重量％的鋅最多0.15重量％的鈦0.05-0.5重量％的鉬優選地還含有0.05-0.3重量％的鋯30-300ppm的鍶或5-30ppm的鈉和/或1-30ppm的鈣，用於長效精煉相當於1-250ppm磷的量的磷化鎵和/或磷化錮，用於顆粒細化以含1-2重量％Ti和1-2重量％B的鋁母體合金形式添加的鈦和硼，用於顆粒細化其餘為鋁和不可避免的雜質。
2.權利要求1的鋁合金，其特徵在於50-150ppm的鍶。
3.權利要求1或2的鋁合金，其特徵在於8.0-10.0重量％的矽。
4.權利要求1-3中任意一項的鋁合金，其特徵在於0.08-0.25重量％的鎂。
5.權利要求1-4中任意一項的鋁合金，其特徵在於最高為0.25重量％的鐵。
6.權利要求1-5中任意一項的鋁合金，其特徵在於0.10-0.18重量％的鋯。
7.權利要求1-6中任意一項的鋁合金，其特徵在於0.08-0.25重量％的鉬。
8.權利要求1-7中任意一項的鋁合金，其特徵在於相當於1-30ppm磷的量的磷化鎵和/或磷化錮。
9.權利要求1-8中任意一項的鋁合金，其特徵在於鋁母體合金中含有1.3-1.8重量％的鈦和1.3-1.8重量％的硼，且鈦/硼重量比為0.8-1.2。
10.權利要求9中的鋁合金，其特徵在於0.05-0.5重量％的鋁母體合金。
11.權利要求1-10中任意一項的鋁合金用於在汽車生產中壓鑄安全組件的用途。
全文摘要
一種在鑄態具有高延伸率的用於壓鑄組件的鋁合金，除了鋁和不可避免的雜質之外，由8.0－11.5重量％的矽，0.3－0.8重量％錳，0.08－0.4重量％鎂，最多0.4重量％鐵，最多0.1重量％銅，最多0.1重量％鋅，最多0.1 5重量％鈦和0.05－0.5重量％鉬組成。該合金優選還含有0.05－0.3重量％鋯，30－300ppm的鍶或5－30ppm鈉和/或1－30ppm鈣以改善耐久性和以相當於1－250ppm磷的量的磷化鎵和/或磷化銦以進行顆粒細化和/或以含1－2重量％Ti和1－2重量％B的鋁母體合金形式添加的鈦和硼。
文檔編號C01FGK1737176SQ200510081148
公開日2006年2月22日 申請日期2005年6月29日 優先權日2004年6月29日
發明者H·科赫 申請人:萊茵費爾登煉鋁廠有限責任公司