本發(fā)明涉及壓鑄加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于壓鑄加工的可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金及其制備方法和加工工藝。
背景技術(shù)：
壓力鑄造(簡稱壓鑄)是在壓鑄機的壓室內(nèi)，澆入液態(tài)或半液態(tài)的金屬或合金，使它在高壓和高速下充填型腔，并且在高壓下成型和結(jié)晶而獲得鑄件的一種鑄造方法。由于金屬液受到很高比壓的作用，因而流速很高，充型時間極短。高壓力和高速度是壓鑄時液體金屬充填成型過程的兩大特點，也是壓鑄與其他鑄造方法最根本區(qū)別之所在。比如壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內(nèi)，甚至高達500MPa;充填速度為0.5—120m/s，充型時間很短，一般為0.01-0.2s，最短只有干分之幾秒。
在日常加工中，壓鑄產(chǎn)品具有如下優(yōu)點：產(chǎn)品質(zhì)量好，由于壓鑄型導熱快，金屬冷卻迅速，同時在壓力下結(jié)晶，鑄件具有細的晶粒組織，表面堅實，提高了鑄件的強度和硬度，此外鑄件尺寸穩(wěn)定，互換性好，可生產(chǎn)出薄壁復雜零件； 生產(chǎn)率高，壓鑄模使用次數(shù)多；經(jīng)濟效益良好。壓鑄件的加工余量小，一般只需精加工和鉸孔便可使用，從而節(jié)省了大量的原材料、加工設(shè)備及工時。
但是，壓鑄產(chǎn)品在實際引用中也存在以下制約：如壓鑄型結(jié)構(gòu)復雜，制造費用高，準備周期長，所以，只適用于定型產(chǎn)品的大量生產(chǎn)；如壓鑄速度高，型腔中的氣體很難完全排出，加之金屬型在型中凝固快，實際上不可能補縮，致使鑄件容易產(chǎn)生細小的氣孔和縮松，鑄件壁越厚，這種缺陷越嚴重，因此，壓鑄一般只適合于壁厚在6mm以下的鑄件；如壓鑄件的塑性低，不宜在沖擊載荷及有震動的情況下工作；如高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產(chǎn)的擴大應(yīng)用。
在日常應(yīng)用中，壓鑄產(chǎn)品已經(jīng)逐漸普及，以蘋果 iphon 為代表的3C產(chǎn)品，使用金屬邊框和高光倒角邊條，這個外形一問世，即刻以其高端的形象，風靡全球，引領(lǐng)眾多粉絲追逐，成為現(xiàn)實中的傳說。究其材料和工藝：以鍛壓鋁（AL）型材為基礎(chǔ)，經(jīng) CNC 加工和納米注塑而成，（其成本在 150-300 元人民幣之間），工藝復雜，效率低，合格率低，因此成本高，較長的生產(chǎn)周期也制約了產(chǎn)量產(chǎn)能。
壓鑄件生產(chǎn)成本低且效率高，但普通壓鑄用鋁合金因鋁含量低,一般在85%,而不能進行陽極。簡單來說，壓鑄件不能陽極或者陽極效果極差。
目前市場上有以ADC6為代表的可陽極的鋁合金，雖可氧化上色，但色澤不正，亮度欠佳。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于壓鑄加工的可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金及其制備方法和加工工藝，具有壓鑄性能優(yōu)異、可加工性強、易上色和成本低廉的特點。
本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
本發(fā)明公開了一種用于壓鑄加工的可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金，由以下重量份組分熔煉而成：硅0.8～1.2份，鎂1.0～1.5份，鈦0.3～0.6份，銅0.2～0.3份，釩鈰混合稀土0.15～0.25份，錳﹤0.2份，鐵﹤0.15份，鋅﹤0.05份，錫﹤0.01份，鉛﹤0.005份，鋁余量。
在所述可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金中，硅與鋁形成硅鋁合金，其特點是一種強復合脫氧劑，確保高溫過程中各種成份的穩(wěn)定性和脫氧性，減少砂孔。Mg和Si組成強化相Mg2Si，Mg的含量愈高，Mg2Si的數(shù)量就愈多，熱處理強化效果就愈大。既利于熱處理，又利于減少材料中Si的含量，提高氧化效果。Mn元素在溫度到750℃左右增加流動性，使之能有效調(diào)節(jié)高溫過程中各種成份的穩(wěn)定性減少砂孔。Ti的成份主要是細化晶粒，增加流動性，減少砂孔和提高表面陽極氧化效果。Fe是鋁合金中的主要雜質(zhì)元素，可使產(chǎn)品表面粗糙、機械性能、抗蝕性能變差，陽極氧化后的壓鑄產(chǎn)品表面發(fā)青，光澤下降，著色后色調(diào)不純，一般Fe含量控制在0.35%以內(nèi)（如鋁合金6063），以上控制在小于0.2%。鋁合金產(chǎn)品中Zn含量達到0.05%，陽極氧化后表面就出現(xiàn)白色斑點，一般Zn含量控制在0.05%內(nèi)，以上控制在小于0.05%。Cu在鋁合金中有一定的固溶強化效果，同時會產(chǎn)生晶間腐蝕及導致熱裂，它與Zn 和Mg元素主要作用是增強抗拉強度和屈服強度，作為雜質(zhì)的銅一般小于0.3%。Sn和Pb為低熔點金屬，在鋁中固溶度不大，降低合金強度，故控制其含量均小于0.005%。在合金中加入混合稀土元素?；旌舷⊥猎匾遭C、鈰元素為主，主要作用使合金的彈性、強度、抗磨損、抗爆裂性增加，使之既耐高溫又抗奇寒；稀土元素的活性很強，對氧、氫、硫等具有較強的親和力而易在熔煉時發(fā)生化學反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物不熔入鋁而進入渣中，有除氣除渣之凈化作用，降低合金氣孔和縮松傾向；稀土元素有良好的細化晶粒和變質(zhì)作用，且具有長效性和重熔穩(wěn)定性；稀土元素在鋁合金中可形成穩(wěn)定的高熔點金屬間化合物，提高合金的力學性能；由于稀土元素能細化晶粒，也能與鐵、硅等雜質(zhì)形成穩(wěn)定的化合物，并從晶內(nèi)析出，再加上稀土對合金的凈化作用，使合金的電阻率降低，導電性提高，從而改善陽極氧化效果。故所得的壓鑄性能及陽極氧化效果更好，適用于結(jié)構(gòu)復雜且表面要求高的產(chǎn)品。
一種可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金的制備方法，包括以下步驟：
A、熔煉準備：清爐和洗爐，預熱坩堝及熔煉工具到200～300℃，然后噴刷涂料，清理和預熱回爐料，準備熔劑和變質(zhì)劑，進行配料計算。
B、裝料：按照以下順序進行裝料：回爐料、鋁鈦中間合金、鋁錳中間合金、鋁硅中間合金、純鋁錠，鋁鎂中間合金待爐料熔化后再加，控制原料中各種原料配比為硅0.8～1.2份，鎂1.0～1.5份，鈦0.3～0.6份，銅0.2～0.3份，釩鈰混合稀土0.15～0.25份，錳﹤0.2份，鐵﹤0.15份，鋅﹤0.05份，錫﹤0.01份，鉛﹤0.005份，鋁余量；
C、熔化及精煉：爐料裝完之后，升溫熔化，待爐料全部熔化后，除渣并輕輕攪拌合金液3-5圈，當溫度達到660℃時，用鐘罩將金屬鎂塊或Al-Mg中間合金壓入熔池的內(nèi)部并緩慢回轉(zhuǎn)和移動，時間為3～5min。然后升溫到710-730℃,用占爐料總質(zhì)量0.3%-0.5%的C2Ch或0.1%--0.15%的MnCl:分2～3次用鐘罩壓入合金液內(nèi)進行精煉，總時間為10～15min，緩慢在爐內(nèi)繞圈，待精煉完成后靜置1～3min；
D、變質(zhì)處理：當合金液溫度達到730-750℃時，用占爐料總質(zhì)量1.5%～2.5%的三元變質(zhì)劑做變質(zhì)處理，變質(zhì)時間為15-18min。
E、澆注：當變質(zhì)完成后除渣并攪拌，然后靜置5～10min。當溫度達到750℃時，扒渣出爐澆注成鋁合金錠。
在所述制備方法中，在裝料工序中，同牌號同成分的回爐料，比例不大于20%。在配料計算過程中，由于熔煉中Mg元素的燒損很大，合金成分含量變化大，故配料時應(yīng)按標準成分范圍最上限計算。
一種利用可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金加工壓鑄件的方法，包括以下步驟：
第一步、鋁合金熔煉：首先制備由以下組分組成的鋁合錠：硅0.8～1.2份，鎂1.0～1.5份，鈦0.3～0.6份，銅0.2～0.3份，釩鈰混合稀土0.15～0.25份，錳﹤0.2份，鐵﹤0.15份，鋅﹤0.05份，錫﹤0.01份，鉛﹤0.005份，鋁余量：
第二步、壓鑄成型：模溫控制在240～280℃，料溫控制在740～760℃進行壓鑄成型；
第三步、后加工：按正常壓鑄件進行后加工；
第四步、陽極氧化：配置鋁鎂硅合金的化學拋光液或電拋光液采用溫長時間氧化進行。
在加工工藝中，鋁合金熔煉不可使用鑄鐵坩堝，以免鐵元素超標，保溫時間不能過長，以免鎂元素燒損。壓鑄生產(chǎn)時注意：離模劑與錘頭顆粒油不能含硅，以免影響陽極氧化效果；模溫控制在240～280℃，以增加料的流動性；料溫控制在740～760℃，以增加料的流動性；料柄需有一定厚度（約為錘頭厚度的0.3倍），以確保壓鑄充填完成后的壓力傳遞，以避免砂孔。后加工包括沖水口，整形，除毛邊，CNC，拋光，噴砂工序。此鋁合金生產(chǎn)出來的壓鑄件，有優(yōu)異的陽極氧化上色性能，適宜深淺各種顏色，因鎂氧化具有雙重性特點，所以氧化要低溫長時間氧化；壓鑄件表面本身有層自然氧化膜，要注意先堿蝕處理掉，或加長拋光時間。
本發(fā)明一種用于壓鑄加工的可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金，具有如下的有益效果：通過對鋁合金的成份調(diào)整，使之既有良好的壓鑄性能又有優(yōu)異的陽極氧化性能，從而滿足降低生產(chǎn)成本之目的。
具體實施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明產(chǎn)品作進一步詳細的說明。
實施例1
本發(fā)明公開了一種用于壓鑄加工的可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金，由以下重量份組分熔煉而成：硅0.8～1.2份，鎂1.0～1.5份，鈦0.3～0.6份，銅0.2～0.3份，釩鈰混合稀土0.15～0.25份，錳﹤0.2份，鐵﹤0.15份，鋅﹤0.05份，錫﹤0.01份，鉛﹤0.005份，鋁余量。
實施例2
一種可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金的制備方法，包括以下步驟：
A、熔煉準備：清爐和洗爐，預熱坩堝及熔煉工具到200～300℃，然后噴刷涂料，清理和預熱回爐料，準備熔劑和變質(zhì)劑，進行配料計算。
B、裝料：按照以下順序進行裝料：回爐料、鋁鈦中間合金、鋁錳中間合金、鋁硅中間合金、純鋁錠，鋁鎂中間合金待爐料熔化后再加，控制原料中各種原料配比為硅0.8～1.2份，鎂1.0～1.5份，鈦0.3～0.6份，銅0.2～0.3份，釩鈰混合稀土0.15～0.25份，錳﹤0.2份，鐵﹤0.15份，鋅﹤0.05份，錫﹤0.01份，鉛﹤0.005份，鋁余量；
C、熔化及精煉：爐料裝完之后，升溫熔化，待爐料全部熔化后，除渣并輕輕攪拌合金液3-5圈，當溫度達到660℃時，用鐘罩將金屬鎂塊或Al-Mg中間合金壓入熔池的內(nèi)部并緩慢回轉(zhuǎn)和移動，時間為3～5min。然后升溫到710-730℃,用占爐料總質(zhì)量0.3%-0.5%的C2Ch或0.1%--0.15%的MnCl:分2～3次用鐘罩壓入合金液內(nèi)進行精煉，總時間為10～15min，緩慢在爐內(nèi)繞圈，待精煉完成后靜置1～3min；
D、變質(zhì)處理：當合金液溫度達到730-750℃時，用占爐料總質(zhì)量1.5%～2.5%的三元變質(zhì)劑做變質(zhì)處理，變質(zhì)時間為15-18min。
E、澆注：當變質(zhì)完成后除渣并攪拌，然后靜置5～10min。當溫度達到750℃時，扒渣出爐澆注成鋁合金錠。
實施例3
一種利用可陽極氧化硬質(zhì)鋁合金加工壓鑄件的方法，包括以下步驟：
第一步、鋁合金熔煉：首先制備由以下組分組成的鋁合錠：硅0.8～1.2份，鎂1.0～1.5份，鈦0.3～0.6份，銅0.2～0.3份，釩鈰混合稀土0.15～0.25份，錳﹤0.2份，鐵﹤0.15份，鋅﹤0.05份，錫﹤0.01份，鉛﹤0.005份，鋁余量：
第二步、壓鑄成型：模溫控制在240～280℃，料溫控制在740～760℃進行壓鑄成型；
第三步、后加工：按正常壓鑄件進行后加工；
第四步、陽極氧化：配置鋁鎂硅合金的化學拋光液或電拋光液采用溫長時間氧化進行。
為了驗證本發(fā)明所述硬質(zhì)合金的性能，采用5分制對其進行性能測試，具體測試結(jié)果如表1所示：
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制；凡本行業(yè)的普通技術(shù)人員均可按說明書所述和以上所述而順暢地實施本發(fā)明；但是，凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而作出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實施例；同時，凡依據(jù)本發(fā)明的實質(zhì)技術(shù)對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。