專利名稱：用注模法成型的零件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用半熔的顆粒狀金屬或合金注模法成形的部件及其制造方法。更具體地說，當(dāng)半熔的顆粒狀金屬被注入模具，以使零件成形為想要的形狀時，將其這樣安排，以使得半熔的顆粒狀金屬的液相分布在該零件的表面部分，而半熔的顆粒狀金屬的固相分布在該零件的內(nèi)部，以便該材料的每種物理性質(zhì)(歸因于液相部分和固相部分的每種化學(xué)組成)可作為該零件的功能加以利用。
通常，用鋁合金或鎂合金作原料，以壓鑄法或重力鑄造法(通過將熔融原料緩慢澆注到模子中鑄型)制造的零件在其表面和內(nèi)部實際上具有均勻的化學(xué)組成，并且該材料的特性很少有變化。因此，在模制零件的表面上所要求的特性，如耐磨性和耐腐蝕性等，通常與對該零件內(nèi)部所要求的高的撓性或類似性質(zhì)不同，并且人們認(rèn)為，難以同時很到這兩種特性。
相對照，已提出一種技術(shù)，對模制零件局部地提供耐磨性，其中是將剛性的多孔材料，如陶瓷纖維或類似材料放置在模具內(nèi)部預(yù)定的位置，并將熔融合金澆鑄入模具中，和在模具內(nèi)部加壓，以使多孔材料與模制零件復(fù)合。
此外，一種眾所周知的技術(shù)能將SiC(碳化硅)粒子以很高密的度集聚在特定部分，該技術(shù)通過將一過濾器安放在模具內(nèi)部的預(yù)定位置，將熔融合金澆鑄到模具中，并在模具內(nèi)部對熔融合金加壓(此時大的粒子如非金屬材料或類似材料被分散)以進行模制(日本公開專利申請?zhí)朜o.3-5063)。
另外，還提出了一種方法，該方法中鎂合金材料為半熔狀態(tài)，具有60％或更低的固相率，將其注入模具中形成鑄型制品，然后在其中完成增塑處理，隨即形成模制產(chǎn)品(日本公開專利申請?zhí)朜o.6-297127)。
在前述的用半熔的顆粒狀金屬的注模法(以下稱之為半熔注模法)中，半熔的合金包括固相部分和液相部分，它們各具有不同的化學(xué)組成，并具有下列特性。亦即①在鋁-鎂(以下稱之為Al-Mg)鎂合金中，固相部分具有少量的鋁(以下稱之為Al)組分，而液相部分具有大量的Al組分；②在鋁-硅(以下稱之為Al-Si)鋁合金中，固相部分具有少量的硅(以下稱之為Si)組分，而液相部分具有大量的Si組分。
在上述給模制零件局部提供的磨性的技術(shù)中，因為多孔材料需要進行預(yù)加熱，或在高于預(yù)定溫度的溫度下保溫，以便將其放入模具中，所以這種處理引起生產(chǎn)效率下降。
另外，在半熔注模法中，材料的組成在固相部分和液相部分中是不同的。因此，可通過變動固相部分和液相部分的分布來改變該材料在模制零件的表面部分和內(nèi)部部分上的特性。但是，還沒有提出一種技術(shù)肯定能達到上述目的。
例如，當(dāng)半熔注模法應(yīng)用于Al-Mg鎂合金時，其液相部分具有比較大量的Al組分，它傾向存在于模制零件的表面。雖然這種特性可用來為表面提供耐腐蝕性，但還沒有提出一種技術(shù)從構(gòu)成上將包括在液相部分中的Al組分分布到要求高耐腐蝕性的部分。因此，不能進一步防止零件的腐蝕性。
本發(fā)明已考慮到上述情況，并把其目標(biāo)定為，提供用半熔的材料注模法成形的零件及其制造方法，用于在構(gòu)成上將液相部分分布在要求高耐磨性的那些部分，如用半熔注模法成形的零件的表面，以便增加耐腐蝕性和耐磨性，并容易得到在表面部分和內(nèi)部部分之間具有不同材料特性的模制零件。
為了解決上述問題和達到上述目的，本發(fā)明提供一種零件的制造方法，該零件通過將半熔的合金材料(包括固相部分和液相部分)注入模具中模制，其特征在于，在該零件的預(yù)定部分局部地形成一個由液相部分構(gòu)成的層。
另外，按照本發(fā)明用半熔注模法模制的零件具有下面的特性。亦即，該零件通過將半熔的合金材料(包括固相部分和液相部分)注入模具中模制，并且其特征在于，在該部件的預(yù)定部分局部地形成一個由液相部分構(gòu)成的層。
從下面結(jié)合附圖所作的說明，本發(fā)明的另外一些特點和優(yōu)點就很明顯，在附圖中同樣參考字符代表所有圖中相同或相似的零件。
結(jié)合附圖并構(gòu)成本說明書的一部分，說明本發(fā)明的實施例，并和本說明一起，用以闡明本發(fā)明的原理。


圖1是說明用半熔注模法模制的比較試件的典型結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是顯示用半熔注模法成形的比較試件的實際結(jié)構(gòu)的剖面的顯微照片；圖3是顯示按照本發(fā)明的實施例的半熔注模機主要零件的示意圖；圖4是顯示應(yīng)用按照第一實施例的制造方法制造腐蝕試件方法的剖面圖；圖5是沿著圖4中A-A線切開的剖面圖；圖6是顯示對按照第一實施例的方法制造的腐蝕試件進行鹽噴試驗(SST)的結(jié)果的圖表；圖7是說明按照第二實施例，應(yīng)用半熔注模法模制腐蝕試件方法的剖面圖；圖8為沿著圖7中B-B線切開的剖面圖；圖9所示的表為遵照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)在兩種試件上進行了T6加熱處理，它們之中的每個試件都留下了沒有經(jīng)過精整處理的試件，并且還有用表面粗糙度為#600的砂紙對其進行拋光處理的試件；圖9所示的圖形為在該兩種試件的表面上以腐蝕損耗表示的鹽噴試驗(SST)的結(jié)果；圖10所示的表為在兩種試件上進行T6加熱處理，它們之中的每個試件都留下了沒有經(jīng)過精整處理的試件，并且還有用表面粗糙度為#600的砂紙對其進行拋光處理的試件；圖10所示的圖形為在該兩種試件的表面上以平均磨耗深度表示的鹽噴試驗的結(jié)果；圖11所示為4種Al-Mg鎂合金的化學(xué)組成表，這4種合金含鋁量不同，用常規(guī)的注射法模制，并且對它們進行了拉力試驗和沖擊試驗；圖12所示為對圖11所示的4種合金進行拉力試驗和沖擊試驗所得的結(jié)果；
圖13是說明按照第一實施例，應(yīng)用半熔注模法模制汽車車輪方法的剖面圖；圖14為按照第一實施例模制的汽車車輪的正視圖，對此車輪已進行了機械加工；圖15為圖14的剖面圖；圖16所示為按照第二實施例，應(yīng)用半熔注模法模制汽車車輪方法的剖面圖；圖17為按照第二實施例模制施的汽車車輪的立視圖，對此車輪已進行了機械加工；圖18為圖17的剖面圖；圖19所示為4種Al-Mg鎂合金的化學(xué)組成表，這4種合金含Al量不同，按照第一和第二實施例用注射法模制，并對它們進行了拉力試驗和沖擊試驗；圖20所示為對圖19所示的4種合金進行拉力試驗和沖擊試驗所得的結(jié)果；圖21為說明Al-Si鋁合金狀態(tài)的圖；圖22所示的表為Al-Si鋁合金化學(xué)組成；和圖23所示為對具有圖22所示的化學(xué)組成的鋁合金的表面和內(nèi)部部分進行磨損試驗所得的結(jié)果，它們是按照本實施例模制的。
下面將按照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
(制造方法的原理)首先，將要闡明按照本實施例，用半熔注模法模制零件的制造方法的原理。圖1所示為用半熔注模法模制的比較試件的典型結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2所示為用半熔注模法成形的比較試件的實際構(gòu)造剖面的顯微照片。
對于具有大量液相的半熔合金，亦即對于具有50％或更少的固相率{＝固相量/(固相量+液相量))的半熔合金來說，固相部分和液相部分被相對均勻地分布在薄的模制零件(5mm或更薄)的厚度方向上，如用普通壓鑄法模制的零件。但是，對厚的模制零件來說，固相部分趨向于朝厚度方向的中心，亦即朝內(nèi)部部分聚焦。這是由模具中固相部分和液相部分之間流動性差異所產(chǎn)生的現(xiàn)象引起的。
按照本實施例用半熔注模法模制的零件是利用上述現(xiàn)象進行模制。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象受固相的粒子粒度與半熔狀態(tài)下模制零件厚度之間的關(guān)系影響，并且發(fā)現(xiàn)，固相的粒子粒度越小(和模制零件的厚度相比)，則固相部分朝內(nèi)部部分聚焦的可能性越大。應(yīng)該注意，固相的粒子粒度是固相部分中所包括的全部粒子的平均粒度。
(半熔注模機的構(gòu)型)圖3所示為按照本實施例的半熔注模機的主要零件的示意圖。
參照圖3，將提供有關(guān)本實施例中所用的螺旋式半熔注模機的簡要說明。在該圖中，螺旋式注模機1轉(zhuǎn)動螺旋槳2，以將原料3傳送到加熱鋼筒4中，同時用螺旋槳2攪拌原料3，充分混合并加熱，從而達到半熔狀態(tài)。當(dāng)半熔的原料3被推向螺旋槳2的前方時，該壓力推動螺旋槳2退回，作為不用原料的壓力退回螺旋槳的另一種方法，可強制螺旋槳以任意速度退回。當(dāng)螺旋槳2退回一預(yù)定長度時，高速注射機構(gòu)5探測到退回情況，停止螺旋槳的轉(zhuǎn)動，與此同時，停止螺旋槳退回。原料3的量可通過設(shè)定螺旋槳2的退回距離來確定。通過用高速注射機構(gòu)5將螺旋槳2向前推進，將半熔原料3從噴咀9注射到模具6中。原料3為鎂丸(后面將要說明)，并從漏斗8輸送到鋼筒4中。在漏斗8連接到鋼筒4的通路7中充滿氬氣。通過在氬氣氛中處置原料，防止原料(如鎂丸)氧化。
按照上述螺旋式注模機1，原料可在加熱鋼筒4內(nèi)部的加熱區(qū)l中，利用螺旋槳2攪拌該原料并充分混合，進行均勻加熱。
〔半熔注模法模制零件的制造方法的第一實施例〕下面，作為第一實施例，將對不是用過濾器(在第二實施例中用過濾器)、而是通過控制固相粒子的粒度和分布，用半熔注模法模制零件的制造方法提供說明。圖4說明了應(yīng)用第一實施例的制造方法制造腐蝕試件的方法。圖5所示為沿圖4中A-A線切開的剖面。圖6所示為在腐蝕試件上進行鹽噴試驗(SST)所得的結(jié)果，該腐蝕試件是按第一實施例的方法的。
參看圖4-6，在第一實施例中所用的腐蝕試件是通過將半熔的材料從噴咀9注射到模具6中模制施而成，同時滿足下面的條件。圖6中還列出了對用常規(guī)注模法制造的比較試件進行鹽噴試驗的結(jié)果，和對用壓鑄法加工的另一個比較試件進行鹽噴試驗的結(jié)果，用于比較。
〔制造條件〕材料符合美國材料試驗協(xié)會(下面稱之為ASTM標(biāo)準(zhǔn))的AZ91D合金。
〔鹽噴條件〕加鹽的水5％(重量計)NaCl(氯化鈉)溫度35℃持續(xù)時間1000小時〔制造方法〕用常規(guī)方法注模法用圖3所示的注模機，模制固相率約為25％的試件，以得到粒度約為100-150μm的固相粒子。
按照本實施例注模法模制試件，以便固相率約為25％。當(dāng)用機器加工生產(chǎn)料丸時，利用在加工前已增塑了的料丸，以得到固相成細粒狀的粒子粒度，亦即約為50-80μm。
壓鑄法試件用正規(guī)的冷壓試壓鑄機模制。
(腐蝕試驗結(jié)果)如圖6所示，按照第一實施例的方法，通過將合金的固相粒子?；杀瘸Ｒ?guī)材料更細的材料，改善了耐腐蝕性。
(使固相粒子細?；姆椒?下面，將對使固相粒子細?；叫∮谀Ｖ屏慵穸?/50的方法作出說明。
在加熱半熔合金材料時所得到的固相的粒子粒度取決于造粒晶體的粒子粒度。換句話說，晶體的粒度越小，固相粒子的粒度也變得越小。因此，固相粒子可通過在作為基底材料的固體合金上進行增塑加工(如滾動加工、鍛造加工或類似加工方法)進行細?；?，該基底材料是切成小丸之前的合金材料。
另外，在生產(chǎn)作為基底材料的固體合金時，可通過加CaCN2(氰化鈣)或Sr(鍶)來實現(xiàn)晶體粒子的細?；?br> 此外，Sr(鍶)有效地防止了固相粒子逐漸變粗，粒子變粗是由于合金材料長期停留在注模機內(nèi)部并保持在半熔狀態(tài)所引起的。
〔用半熔注模法模制零件的制造方法的第二實施例〕下面，作為第二實施例，將對應(yīng)用過濾器用半熔注模法模制零件的制造方法進行說明。
圖7說明按照本第二實施例，應(yīng)用半熔注模法模制腐蝕試件的方法，而圖8為沿圖7中B-B線切開的剖面圖。
在第二實施例中，注意力集中在下面幾點上①在Al-Mg鎂合金中，固相部分具有少量的Al組分，而液相部分具有大量的Al組分；②在Al-Si鋁合金中，固相部分具有少量的Si組分，而液相部分具有大量的Si組份。
為了通過從構(gòu)成上將液相部分分布到要求高耐腐蝕性和高耐磨性的那些部分(如表面部分)，以改善耐腐蝕性和耐磨性，利用過濾器12將模具6分開成模腔6a和6b(見圖7)。過濾器12是一種多孔材料(如泡沫鎳)，其孔隙小于固相部分粒子的粒度，亦即約為80μm。過濾器12截留從噴咀9注射的半熔金屬材料的固相部分，而只讓液相部分通入模腔6b。
(腐蝕性試驗結(jié)果)下面，將對按照第二實施例用半熔注模法成型的腐蝕性試件與用常規(guī)半熔注模法成形的比較試件之間的腐蝕性進行比較。
第二實施例中所用的試件和比較試件均是現(xiàn)有的鎂合金AZ91D，即與第一實施例相同，并且模腔6b的6c部分是腐蝕性試驗的評價表面。比較試件是用沒有圖7所示的過濾器12的模具，用半熔注模法成形的。正如在“相關(guān)技術(shù)的說明”中所述，當(dāng)用半熔注模法成形時，具有相對大量Al組分的液相部分3a(見圖1)趨向于聚集在模制零件的表面上。因此，在評價表面6c上形成一層，其厚度d為幾μm到400μm，該層只包括液相部分3a，而在內(nèi)部部分形成的一層包括液相部分3a和固相部分3b，如圖1和2所示。
另外，因為固相部分3b被過濾器12截留在按第二實施例模制施的試件中，所以它的構(gòu)造的剖面只包含液相部分3a。
圖9所示的表為遵照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)在兩種試件上進行加熱處理，它們之中的每個試件都留下了沒有經(jīng)過精整處理的試件，并且還有用表面粗糙度為#600的砂紙對其進行拋光處理的試件；圖9所示的曲線圖為在該兩種試件的表面上以腐蝕損耗表示的鹽噴試驗(SST)的結(jié)果。圖10所示的表為在兩種試件上進行T6加熱處理，它們之中的每個試件都留下了沒有經(jīng)過精整處理的試件，并且還有用表面粗糙度為#600的砂紙對其進行拋光處理的試件；圖10所示的曲線圖為在該兩種試件的表面上以平均磨耗深度表示的鹽噴試驗(SST)的結(jié)果。正如從圖9和圖10中可以看到的那樣，當(dāng)不用過濾器進行實驗時，試驗結(jié)果表明，沒有精整加工的試件表面比用#600粗糙度的砂紙拋光加工過的試件具有更好的結(jié)果。這是由于拋光加工使表面構(gòu)成具有低鋁組分，具有低鋁組分的構(gòu)造通過每次模制在工件的內(nèi)部成形，它的耐腐蝕性低。
應(yīng)該注意，T6處理是在溶液處理之后進行人工老化處理的加熱處理。
當(dāng)比較兩種試件的試驗結(jié)果時，按照第二實施例模制施的試件在未用拋光加工和用了拋光加工這兩種情況下都占優(yōu)勢，在液試件中，具有大量鋁組分的構(gòu)造在結(jié)構(gòu)上分布于表面部分中。
通過將按照第二實施例的半熔注模法應(yīng)用于Al-Mg鎂合金，模制零件的表面具有更好的耐腐蝕性、很高的剛度及改善了內(nèi)部的撓性，此外，當(dāng)應(yīng)用Al-Si鋁合金時，模制零件的表面得到改進了的耐磨性和改進了的內(nèi)部撓性。
〔應(yīng)用于汽車車輪〕下面，將敘述依照第一和第二實施例應(yīng)用半熔注模法模制施汽車車輪的情況。
一般對汽車在輪而言，輪輞、輪轂和輪輻是整體成形的，輪的重量越輕越能改進驅(qū)動的穩(wěn)定性。因此，近來用鋁合金或鎂合金制作車輪的要求正在增加。
汽車車輪的表面部分需要耐腐蝕。特別是當(dāng)用鑄造方法例如像本實施例所用的壓鑄法或注模法制作鎂合金車輪時，采用鋁-錳(下文稱為Al-Mn)鎂合金(例如遵守ASTM(美國材料試驗協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)的AM60合金)，因為它的耐沖擊特性是優(yōu)越的。
從耐腐蝕的觀點，遵守ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋁含量大的AZ91D合金是可取的；然而，它的耐沖擊力明顯地低。實際上，沒有能全部滿足耐腐蝕、高剛性特性例如高屈服強度或抗拉強度和高撓性的合金。
從這種情況，考慮本實施例如下所述選擇的合金組分適于汽車車輪。
圖11示出四種型號的Al-Mg鎂合金的化學(xué)組成，該合金是具有各種Al成分的以常規(guī)的注模法模制的，并對其進行了拉力試驗和沖擊試驗。圖12示出了對圖11中所示四種型號合金的拉力試驗和沖擊試驗的結(jié)果。
參看圖11和12，在包括鋁(Al)，錳(Mn)和鋅(Zn)的合金中，鋁組分對物理性能和耐腐蝕性影響最大，并且當(dāng)鋁含量提高到7％(重量)以上時，所有性能明顯變壞。
為了達到比車輪需要值高的沖擊值(圖12中7J/cm2)，最好使Al含量小于7％；然而，當(dāng)Al含量低時，抗拉強變壞，結(jié)果導(dǎo)致低的剛性并特別影響螺帽夾緊的表面的耐磨性。因此，需要局部地增加Al含量以便增加在特殊部分的剛性。
在本實施例中，對鋁的特性加以考慮，并且規(guī)定了合金的組分以便滿足前述的作為模制零件的功能要素，采用在第一和第二實施例中敘述過的半熔注模法模制汽車輪輪。
〔第一實施例的應(yīng)用例子〕下面，將敘述依照第一實施例采用的半熔注模法模制汽車車輪的應(yīng)用例子。圖13示出一個依照第一實施例采用半熔注模法模制的汽車車輪。圖14示出已完成機械加工的汽車車輪的正面圖。圖15是圖14的剖面圖。注意下述實施例除汽車車輪以外也可應(yīng)用于自動傳動裝置或發(fā)動機活塞的離合器鼓輪。
一般，汽車車輪整體需要強度和耐腐蝕性，以及在螺夾緊的表面上需要耐磨性。
當(dāng)應(yīng)用第一實施例時，如圖13所示，車輪可被模制成有液相部分集聚到車輪的表面。因此，能通過只硬化圖13中車輪20的螺帽夾緊表面20a增加整體的強度(例如撓性和沖擊強度)。當(dāng)采用Al-Mg鎂合金時，Al的濃度增加，當(dāng)采用Al-Si鋁合金時，Si的濃度增加；每一種情況都可增強螺帽夾緊表面20a的剛性。
〔第二實施例的應(yīng)用例〕下面，將敘述依照第二實施例采用半熔注模法模制汽車車輪的應(yīng)用例子。圖16圖解了依照第二實施例采用半熔注模法模制的汽車車輪。圖17是已完成機械加工的汽車輪的正面圖。圖18是圖17的剖面圖。
如圖16所示，當(dāng)采用第二實施例時，過濾器12位于模制零件的輪轂部分，該部分成為車輪的輪轂部分的螺帽夾緊表面30a，以便在汽車車輪的輪轂部分夾緊螺帽時防止磨損螺帽夾緊的表面。因為固相部分被過濾掉，螺帽夾緊表面30a完全由液相部分形成。因此，可以通過只硬化圖17和18中車輪30的螺帽的夾緊表面30a就能增強整體的強度(例如撓性和沖擊強度)。當(dāng)采用Al-Mg鎂合金時，Al濃度增加，而采用Al-Si鋁合金時，Si濃度增加；每一種情況都能增強螺帽夾緊表面30a的剛性。
此外，當(dāng)過濾器位于模制零件里面左邊時，采用剛性材料做過濾器可以強化基底材料。
例如，可以在螺夾緊的表面的位置上放置金屬的或陶瓷的多孔材料，以便此材料起過濾器的作用并在模制后用作加強材料以防止磨損。
〔應(yīng)用本實施例于汽車車輪和合金選擇的效果〕圖19示出進行過抗拉試驗和沖擊試驗的四種型號Al-Mg鎂合金的化學(xué)組成。圖20示出對圖19中四種型號合金進行腐蝕試驗和沖擊試驗的結(jié)果。注意模制零件的技術(shù)條件設(shè)置如下輪盤最小厚度5mm(輪輻部分厚度15mm)固相粒子粒度80μm。
圖20中所示試驗結(jié)果是依據(jù)用圖19所示四種型號Al-Mg鎂合金模制的汽車車輪得出的。耐腐蝕試驗是對取自輪盤表面的P1(圖14)和P2(圖17)的試件進行的，而擺錘式?jīng)_擊試驗是對輪輻的內(nèi)部部分進行的。圖19和20說明Al含量如何影響每種合金的耐腐蝕性和物理性能。圖20表明有高耐腐蝕性和高耐沖擊力的合金是圖19中的“No.5”和“No.6”合金，并指出Al含量的6.5重量％至7.5重量％的范圍是可取的。
當(dāng)如圖16中所示采用過濾器時，Al含量可以高于7.5重量％，因為固相部分可以隨意安排無需考慮模制零件的剖面厚度，但也不能高于10重量％，因為也能引起固相部分中Al含量增加。
〔與硅含量的關(guān)系〕下面，將敘述與硅含量的關(guān)系。圖21依據(jù)溫度、硅含量的重量％(重量百分?jǐn)?shù))和原子％(原子百分?jǐn)?shù))，解釋了包含在Al-Si鋁合金中的液相部分和固相部分的平衡狀態(tài)。
如圖21中所示，虛線l1表示液相的變化(下文稱液相線l1)，實線l2表示固相的變化(下文稱固相線l2)。液相線l1和固相線l2的交叉點Q表示低共熔點(下文稱低共熔點Q)。此外，液相線l1和固相線l2之間的區(qū)域A1表示在此區(qū)域內(nèi)鋁合金是半熔融的?？拷合嗑€l1、固相線l2和靠近低共熔點Q的括號內(nèi)指示的值是以重量％(重量百分?jǐn)?shù))表示的硅含量，括號外的值是以原子％(原子百分?jǐn)?shù))表示的硅含量。
在低共熔點Q處的Si含量是11.3原子％和11.7重量％，即約12重量％。在低共熔混合物的熔點最低的半熔融狀態(tài)下，低共熔混合物變成液相并分布在表面部分。有小量Si含量的固相部分分布在零件的內(nèi)部部分，從而使零件具備了撓性。為了有上述的構(gòu)形，Si含量必須小于約12重量％(如果Si含量小于12重量％，零件內(nèi)部部分的混合物包含大的Si含量)。然而，當(dāng)Si含量小于約6重量％時，構(gòu)成具有低共熔混合物或含有大量Si的混合物的表面部分就變得困難。因此，在上述第一和第二實施例中采用Al-Si鋁合金時，特別在Si含量至少在6重量％至12重量％時，在液相部分形成含有大量Si的一層，使得在表面部分增加了剛性并在風(fēng)部部分增加了撓性。
圖22顯示了Al-Si鋁合金的化學(xué)組成。圖23顯示了對具有圖22中化學(xué)組成的鋁合金的表面和內(nèi)部部分磨損試驗的結(jié)果，此鋁合金是依照本實施例模制施的。
有圖22化學(xué)組成的Al-Si鋁合金是半熔成固相率為30％，攪拌、注入模具中，用下述試驗條件進行耐磨試驗。
〔試驗條件〕磨損試驗方法環(huán)-沿-盤型(輪)環(huán)材料Scr420符合JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))(輪)盤材料依照本實施例制造的鋁合金材料(用T6加熱方法完成的)表面壓力190kg/cm2潤滑油等值于符合汽車工程師協(xié)會(SAE)編號的發(fā)動機油5W30溫度100℃滑動距離5000m如圖23中所示，由于依照本實施例制造的(輪)盤材料中包含硅，與內(nèi)部部分比較，表面部分顯示出較好的耐磨性。
如上所述，依照由半熔注模法模制的零件的制造方法，由液相部分組成的層局部地模制在模制零件的預(yù)定部分，此零件是通過將由固相部分和液相部分組成的半熔合金材料注入模中模制成的。依靠前述特點在組成上可以將液相部分安排在那些需要高耐腐蝕性的部分例如通過半熔注模法成形的零件的表面部分上，以便改善耐腐蝕性和耐磨性，并容易得到在零件表面和內(nèi)部間有不同材料特性的模制零件。
此外，通過在模具內(nèi)預(yù)定位置上放置過濾材料并在注入半熔合金材料時截留固相部分，可將由液相部分組成的層局部地模制在模制零件的預(yù)定部位上。借助這點，液相部分能可靠地安排在那些特別需要高耐腐蝕性的部位上，例如通過半熔注模法成形的零件的表面。由于上述特點，耐腐蝕性和耐磨性都可得到加強。
本發(fā)明不限于上述實施例并且在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以完成各種各樣的變化和改進。因此，為了評價本發(fā)明的范圍，提出下述權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.通過將包括固相部分和液相部分的半熔合金材料注入模具中模制零件的制造方法，其特征在于在所述模制零件的預(yù)定部位局部地生成由液相部分組成的層。
2.依照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述模制零件的厚度設(shè)置為大于固相粒子粒度的50多倍。
3.依照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述合金材料是鎂合金，預(yù)先向其中加入鍶，借此在固體合金狀態(tài)下完成增塑化加工，然后切片和半熔融。
4.依照權(quán)利要求1至3中每項的方法，其特征在于所述合金材料是包括至少按重量6％至10％鋁的鎂合金，并且包含大量鋁的層在所述模制含零件的預(yù)定部位上形成。
5.依照權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述鎂合金按重量包含6.5％至7.5％的鋁，并且包含大量鋁的層是在模制含零件的表面部分形成，而包含小量鋁的層是在模制零件的內(nèi)部形成。
6.依照權(quán)利要求1至3中每項的方法，其特征在于所述的合金材料是至少按重量包含6％至12％硅的鋁合金，并且包含大量硅的層是在所述模制零件的預(yù)定部位形成的。
7.依照權(quán)利要求1至6中每項的方法，其特征在于當(dāng)半熔合金材料注入時，過濾材料放置于所述模具內(nèi)的預(yù)定位置，并且通過用所述過濾材料截留固相部分在上述模制零件預(yù)定部位局部地形成由液相部分組成的層。
8.依照權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述過濾材料是多孔材料，其上的孔(徑)小于所述固相部分內(nèi)粒子的平均粒度。
9.依照權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于保留在所述模制零件的預(yù)定部分上的過濾材料加強了此預(yù)定部分。
10.通過將包含固相部分和液相部分的半熔合金材料注入模具模制的零件，其特征在于由液相部分組成的層在所述模制零件的預(yù)部位局部地形成。
11.依照權(quán)利要求10的模制零件，其特征在于所述模制零件的厚度設(shè)置為比固相的粒子粒度大50多倍。
12.依照權(quán)利要求10或11的模制零件，其特征在于所述合金材料是按重量至少包含6％至10％鋁的鎂合金，并且在所述模制零件的預(yù)定部分形成一個包含大量鋁的層。
13.依照權(quán)利要求12的模制零件，其特征在于所述鎂合金按重量包含6.5％至7.5％的鋁，在模制零件的表面部分形成了一個包含大量鋁的層，并且在模制零件的里面形成一個包含少量鋁的層。
14.依照權(quán)利要求10或11的模制零件，其特征在于所述合金材料是按重量至少包含6％至12％硅的鋁合金，并且在所述模制零件的預(yù)定部分形成一個包含大量硅的層。
15.依照權(quán)利要求10至14中每一項的模制零件，其特征在于當(dāng)將半熔合金材料注入時，過濾材料安放在所述模具內(nèi)預(yù)定的位置，并且所述過濾材料截留固相部分并保留在模制零件的里面變成加強材料。
16.依照權(quán)利要求10至15中每一項的模制零件，其特征在于所述零件是構(gòu)成汽車車輪的輪子。
17.依照權(quán)利要求10的模制零件，其特征是所述合金材料是預(yù)先加入鍶的鎂合金，借此在固體合金狀態(tài)下完成增塑化加工，然后切片和半熔融。
18.依照權(quán)利要求15的模制零件，其特征是所述過濾材料是多孔材料，其上的孔(徑)小于所述固相部分內(nèi)粒子的平均粒度。
全文摘要
在包含大量液相部分的半熔合金中，即在固相率小于50％的半熔合金中，固相部分3b在厚度方向上有向中心部分，即內(nèi)部部分聚集的趨向。為了在通過半熔注射方法模制的零件中特別需要高耐腐蝕性的部位上提高耐腐蝕性，利用了上述趨向。通過利用此趨向，在半熔狀態(tài)下，在需要高耐腐蝕性的表面部分6c處局部地形成一個由液相部分3a組成的層d。
文檔編號B22D17/00GK1147433SQ9611083
公開日1997年4月16日 申請日期1996年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月28日
發(fā)明者坂手宣夫, 平原莊司, 坂本和夫, 山本幸男 申請人:馬自達汽車株式會社