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      一種可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金及其制備方法

      文檔序號(hào):3310993閱讀:265來源:國知局
      一種可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金及其制備方法
      【專利摘要】本發(fā)明提供一種可陽極氧化高性能壓鑄鋁合金及其制備方法,所述壓鑄鋁合金中各組分的重量百分比為:Mn:0.5wt%-3.0wt%;Mg:0.5wt%-2.50wt%;D:0.1wt%-1.0wt%;其中D為單質(zhì)Y、Sc、RE中的一種或兩種以上元素;余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。其中不可避免的雜質(zhì)重量百分比為:Fe≤0.10wt%,Si≤0.10wt%,Cu≤0.10wt%。該鋁合金材料構(gòu)成簡單,可通過普通陽極氧化并染彩色后,得到高光潔度的表面,還具有高強(qiáng)、高塑性等綜合力學(xué)性能;可著彩色、鑄造性能良好、可機(jī)械加工和耐腐蝕性良好,能夠滿足3C產(chǎn)品外觀件使用要求,降低生產(chǎn)成本,提升效率。
      【專利說明】一種可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域。涉及壓鑄鋁合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】,更具體的說,涉及一種可陽極氧化的壓鑄鋁合金及其制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]壓鑄鋁合金作為一類鋁合金,其含合金元素較多,不易進(jìn)行陽極氧化著色處理,難以形成良好穩(wěn)定的膜層。
      [0003]當(dāng)前隨著人們生活水平的提高,對(duì)一些鋁合金制品的表面裝飾功能和防腐功能的需求越來越多,為了適應(yīng)有一定力學(xué)性能,并且耐蝕性良好的一般裝飾件及外觀件規(guī)?;a(chǎn)的要求,市場上迫切需求一種可陽極氧化并可著彩色的壓鑄鋁合金。
      [0004]目前工業(yè)應(yīng)用的壓鑄鋁合金主要有以下幾大系列:A1-Si系、Al-Mg系、Al-Cu系、Al-Zn系等。
      [0005]Al-Si系合金目前應(yīng)用最廣的壓鑄鋁合金,一經(jīng)化學(xué)處理后,表面即發(fā)灰、發(fā)黑,機(jī)械性能較差,脆性較大。
      [0006]Al-Mg系合金壓鑄件可氧化著色,但壓鑄性能較差,容易形成粘模、熱裂、澆不足和冷隔、疏松等缺陷,機(jī)械性能與表面硬度也不高。
      [0007]Al-Zn系合金強(qiáng) 度雖高,但存在著鑄造流動(dòng)性和充型性差的問題,甚至還有熱裂傾向。
      [0008]Al-Cu系合金雖然流動(dòng)性好,但存在著極大脆性,產(chǎn)品極易脆斷,無法實(shí)現(xiàn)真正的生產(chǎn)應(yīng)用。
      [0009]針對(duì)以上壓鑄鋁合金存在的問題,不適合對(duì)表面光潔度高,又對(duì)耐磨、耐蝕、強(qiáng)度、塑性、壓鑄性能有要求的壓鑄件。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0010]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)中存在的不足,提供一種可陽極氧化的壓鑄鋁合金,使其既有優(yōu)良的表面處理性能,又具有良好的力學(xué)性能與壓鑄性能。
      [0011]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
      [0012]本發(fā)明提供一種可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金,各組分按照重量百分比為:Mn:
      0.5wt%-3.0wt% ;Mg:0.5wt%-2.50wt% ;D:0.lwt%-l.0wt%,其中 D 為單質(zhì) Y (釔)、Sc (鈧)、RE (稀土)中的一種或兩種以上元素;余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
      [0013]優(yōu)選地,上述的Mn: 1.5wt%-2.5wt% ;Mg:0.8wt%-l.5wt% ;D:0.3wt%-0.8wt%。
      [0014]不可避免的雜質(zhì)的重量百分比為:Fe≤0.10wt%, Si≤0.10wt%, Cu≤0.10wt%。
      [0015]更優(yōu)選地,上述的Mn:2.0wt% ;Mg: 1.0wt% ;Y:0.5wt%。
      [0016]本發(fā)明還提供上述的可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金的制備方法,主要包含步驟:
      [0017]I)準(zhǔn)備好原料:配方量的純度≤99.9wt%的純鋁錠、純度≤99.9wt%的純鎂錠、Al-Mn中間合金、D,其中D為單質(zhì)Y、Sc、RE中的一種或兩種以上元素或中間合金;助熔劑:覆蓋劑、精煉劑和變質(zhì)劑;
      [0018]2)干燥:將準(zhǔn)備好的原料進(jìn)行干燥處理;
      [0019]3)熔融合金化:將稱量好的鋁錠、Al-Mn中間合金錠放入預(yù)熱的坩堝中并加入覆蓋劑加熱熔化,待鋁錠、鋁-錳中間合金錠全部熔化后,加入已稱量好的Al-D中間合金與純鎂錠,使其充分熔化而不燒損;繼續(xù)加熱,待合金充分熔化后,攪拌均勻;
      [0020]4)精煉:在熔化的合金熔液中加入精煉劑,均勻轉(zhuǎn)動(dòng),待精煉劑充分反應(yīng),將熔液中的夾雜、氣體帶出;
      [0021]5)除渣:清理合金熔液中殘留的氧化物,將熔液表面的夾雜物撈出;
      [0022]6)變質(zhì)處理:預(yù)熱變質(zhì)劑,將變質(zhì)劑壓入合金熔液的液面,逐漸熔化使其產(chǎn)生變質(zhì)效果,然后靜置;
      [0023]7)澆鑄:對(duì)變質(zhì)處理后的合金進(jìn)行澆注,澆注溫度為720_745°C之間,澆注成壓鑄用合金錠或壓鑄塊。
      [0024]優(yōu)選地,步驟I)所述的覆蓋劑是SY-LFl,精煉劑是六氯乙烷,變質(zhì)劑是K2ZrF6 (氟鋯酸鉀)
      [0025]優(yōu)選地,步驟2)中,Mg、Al在100°C ± 10°C溫度下烘干,Al-Mn中間合金和Al-D中間合金在150°C ±10°C溫度下烘干。
      [0026]優(yōu)選地,步驟3)中,覆蓋劑的用量為占爐料質(zhì)量的0.3-0.5wt% ;步驟4)中,精煉劑的用量為爐料質(zhì)量的0.5wt%-0.7wt%。步驟6)中,變質(zhì)劑用量為爐料質(zhì)量的2.5wt%。
      [0027]發(fā)明人通過大量的研究,證實(shí)在Al中添加金屬元素Mn、金屬元素Mg與金屬元素D,能夠陽極氧化著色及具有良好的壓鑄性能與力學(xué)性能:
      [0028]1、本發(fā)明中合金元素簡單,不含Si元素,不能形成難陽極氧化的Si質(zhì)點(diǎn)而成分又接近純鋁,因此能夠陽極氧化并且著色效果良好。
      [0029]2、本發(fā)明通過添加金屬元素錳,與合金中的鋁形成了高于基體熔點(diǎn)的Al6Mn顆粒相,使合金拉伸時(shí)的位錯(cuò)滑移受到有效抑制,從而使合金的強(qiáng)度得到提高。
      [0030]3、本發(fā)明通過添加金屬元素D (D為Y、Sc、RE中的一種或兩種元素),不僅可以細(xì)化晶粒,同時(shí)可以改善合金流動(dòng)性,提高壓鑄鋁合金的壓鑄性能。
      [0031]4、本發(fā)明通過添加金屬元素鎂,與鋁形成了 Al12Mg1JH,彌散相細(xì)小分布在鋁基體中,可以阻礙再結(jié)晶晶粒的生長,有效的細(xì)化晶粒,提高了合金強(qiáng)度與塑性。
      [0032]為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉較佳實(shí)施例,作詳細(xì)說明如下。
      【具體實(shí)施方式】
      [0033]實(shí)施例1
      [0034]備料:原料配比(質(zhì)量比):Mn (Al-Mn中間合金錠):2.0%,鎂(純度> 99.9wt%的純鎂錠):1.0%,Y (Al-gamma 中間合金錠):0.5%,余量為鋁(純度≥99.9wt%的純鋁錠)。
      [0035]助熔劑為:覆蓋劑SY-LFl、精煉劑和變質(zhì)劑K2ZrF6。
      [0036]干燥:將準(zhǔn)備好的原料進(jìn)行干燥處理,其中,Mg、Al在100°C ±10°C溫度下烘干,而Al-Mn中間合金錠和Al-Y中間合金錠在150°C ± 10°C溫度下烘干,烘干的作用是為了去除原料中的水分。
      [0037]熔融合金化:首先將坩堝預(yù)熱至200_250°C,將稱量好的鋁錠、Al-Mn中間合金錠放入坩堝中并加入覆蓋劑加熱熔化,待鋁錠、鋁-錳中間合金錠全部熔化后,加入已稱量好的Al-Y中間合金錠與純鎂錠,加入純鎂錠時(shí)可將鎂錠壓入金屬液下方,使其充分熔化而不燒損。繼續(xù)加熱,待合金充分熔化后,攪拌均勻,整個(gè)熔化過程的時(shí)間控制在2-3小時(shí),且鋁合金熔液的最終溫度控制在720-750°C。在整個(gè)熔化過程中不時(shí)均勻地撒入覆蓋劑,撒覆蓋劑時(shí):不使金屬表面啟燃,加入量盡量小,能夠覆蓋住熔液表面即可,覆蓋劑的用量約占爐料質(zhì)量的0.3-0.5wt% ;
      [0038]精煉:在700_720°C時(shí)用鐘罩將精煉劑六氯乙烷分批壓入熔液面下約2/3處,均勻緩慢做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),待六氯乙烷充分反應(yīng),將熔液中的夾雜、氣體帶出。攪動(dòng)時(shí)速度要緩慢,避免攪動(dòng)的頻率過大,使得六氯乙烷在鋁液中反應(yīng)激烈,熔液不停地翻滾,熔液中的鎂與氧大量接觸,產(chǎn)生燃燒,增加燒損量,可能造成鎂量的急劇減少。六氯乙烷的用量為爐料質(zhì)量的0.5wt%-0.7wt%。在電阻爐內(nèi)熔化,精煉時(shí)間在IOmin以內(nèi)。以清除合金液中的非金屬夾雜物;
      [0039]除渣:當(dāng)使用六氯乙烷充分精煉后,將鐘罩取出,清理掉殘留的氧化物,將熔液表面的夾雜物用打渣勺撈出。
      [0040]變質(zhì)處理:先將變質(zhì)劑K2ZrF6在爐邊預(yù)熱5_10分鐘,使其揮發(fā)盡吸入的水蒸氣。當(dāng)合金溫度達(dá)到720-740°C時(shí),將變質(zhì)劑壓入合金液面,逐漸熔化使其產(chǎn)生變質(zhì)效果,然后靜置。整個(gè)操作時(shí)間為8-12分鐘。變質(zhì)劑用量一般約為爐料的2.5wt%。
      [0041]澆鑄:合金變質(zhì)處理后4-10分鐘應(yīng)立即進(jìn)行澆注,澆注溫度為720_745°C之間,澆注成壓鑄用合金錠或壓鑄塊,制得鋁合金鑄錠Al,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2
      [0042]實(shí)施例2
      [0043]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):1.0%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):1.0%,Y (A1-Y中間合金錠):0.5%,制得鋁合金鑄錠A2,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0044]實(shí)施例3
      [0045]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):1.5%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):1.0%,Y (A1-Y中間合金錠):0.5%,余量為鋁(純度> 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠A3,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0046]實(shí)施例4
      [0047]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):2.0%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):0.5%,Y (A1-Y中間合金錠):0.5%,制得鋁合金鑄錠A4,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0048]實(shí)施例5
      [0049]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):2.0%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):1.5%,Y (A1-Y中間合金錠):0.5%,余量為鋁(純度> 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠A5,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0050]實(shí)施例6
      [0051]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):2.0%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):1.0%,Y (A1-Y中間合金錠):0.1%,余量為鋁(純度> 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠A6,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。[0052]實(shí)施例7
      [0053]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):2.0%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):1.0%,Y (A1-Y中間合金錠):1.0%,余量為鋁(純度> 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠A7,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0054]實(shí)施例8
      [0055]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):2.5%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):0.8%,Y (A1-Y中間合金錠):0.3%,余量為鋁(純度> 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠AS,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0056]實(shí)施例9
      [0057]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):3.0%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):2.5%,Y (A1-Y中間合金錠):0.8%,余量為鋁(純度> 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠A9,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0058]實(shí)施例10
      [0059]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Μη(Α1-Μη中間合金錠):2.5%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):1.0%,Sc (Al-Sc中間合金錠):0.5%,余量為鋁(純度^ 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠A10,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0060]實(shí)施例11
      [0061]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Μη(Α1_Μη中間合金錠):2.5%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):1.0%,RE (A1-RE中間合金錠):0.5%,余量為鋁(純度^ 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠All,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0062]實(shí)施例12
      [0063]原料以及制備方法與實(shí)施例1基本相同,不同之處僅在于:Mn (Al-Mn中間合金錠):2.5%,鎂(純度≥99.9wt%的純鎂錠):1.0%,Y-Sc (A1-Y中間合金錠與Al-Sc中間合金錠):0.5%,余量為鋁(純度> 99.9wt%的純鋁錠),制得鋁合金鑄錠A12,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0064]對(duì)比例I
      [0065]對(duì)比例I用于說明沒有添加鎂與釔的壓鑄鋁合金性能,其余與實(shí)施例1相同,制得鋁合金鑄錠BI,所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。[0066]件能測丨試:
      [0067]化學(xué)成分、強(qiáng)度性能測試:
      [0068]將上述實(shí)施例1-12制備的鋁合金鑄錠A1-A12以及對(duì)比例I制備的鋁合金鑄錠BI分別進(jìn)行化學(xué)成分檢測(ICP測試)、強(qiáng)度性能測試(通過萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測試),所得到的鋁合金的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1,強(qiáng)度性能測試結(jié)果見表2。
      [0069]表1 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt%)
      [0070]
      【權(quán)利要求】
      1.一種可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金,其特征在于,各組分按照重量百分比為=Mn:.0.5wt%-3.0wt% ;Mg:0.5wt%-2.50wt% ;D:0.lwt%-l.0wt%,其中 D 為單質(zhì) Y、Sc、RE 中的一種或兩種以上元素;余量為Al和雜質(zhì)。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金,其特征在于,Mn:.1.5wt%-2.5wt% ;Mg:0.8wt%-l.5wt% ;D:0.3wt%-0.8wt%。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金,其特征在于,雜質(zhì)的重量百分比為:Fe ≤0.10wt%, Si ≤0.10wt%, Cu ≤0.10wt%。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金,其特征在于,Mn:2.0wt% ;Mg:1.0wt% ;Y:0.5wt%。
      5.一種權(quán)利要求1所述的可陽極氧化的高性能壓鑄鋁合金的制備方法,其特征在于,包含步驟: 1)準(zhǔn)備好原料:配方量的純度≥99.9wt%的純鋁錠、純度≥99.9wt%的純鎂錠、Al-Mn中間合金錠、D錠,其中D為單質(zhì)Y、Sc、RE中的一種或兩種以上元素或中間合金;助熔劑:覆蓋劑、精煉劑和變質(zhì)劑; 2)干燥:將準(zhǔn)備好的原料進(jìn)行干燥處理; 3)熔融合金化:將稱量好的鋁錠、Al-Mn中間合金錠放入預(yù)熱的坩堝中并加入覆蓋劑加熱熔化,待鋁錠、鋁-錳中間合金錠全部熔化后,加入已稱量好的Al-D中間合金錠與純鎂錠,使其充分熔化而不燒損;繼續(xù)加熱,待合金充分熔化后,攪拌均勻; 4)精煉:在熔化的合金熔液中加入精煉劑,均勻轉(zhuǎn)動(dòng),待精煉劑充分反應(yīng),將熔液中的夾雜、氣體帶出; 5)除渣:清理合金熔液中殘留的氧化物,將熔液表面的夾雜物撈出; 6)變質(zhì)處理:預(yù)熱變質(zhì)劑,將變質(zhì)劑壓入合金熔液的液面,逐漸熔化使其產(chǎn)生變質(zhì)效果,然后靜直; 7)澆鑄:對(duì)變質(zhì)處理后的合金進(jìn)行澆注,澆注溫度為720-745°C之間,澆注成壓鑄用合金錠或壓鑄塊。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,步驟1)所述的覆蓋劑是SY-LF1,精煉劑是六氯乙烷,變質(zhì)劑是K2ZrF6。
      7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,步驟2)中,Mg、Al在100°C±10°C溫度下烘干,Al-Mn中間合金和Al-D中間合金在150°C ±10°C溫度下烘干。
      8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,步驟3)中,覆蓋劑的用量為占爐料質(zhì)量的.0.3-0.5wt%0
      9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,步驟4)中,精煉劑的用量為占爐料質(zhì)量的.0.5wt%-0.7wt%。
      10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,步驟6)中,變質(zhì)劑用量為占爐料質(zhì)量的.2.5wt%。
      【文檔編號(hào)】C22C21/00GK103834834SQ201410090086
      【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
      【發(fā)明者】鄧邦惠, 余云 申請(qǐng)人:蘇州凱宥電子科技有限公司
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