一種可焊接性好的缸蓋用鋁合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁合金領(lǐng)域，特別是一種可焊接性好的缸蓋用鋁合金材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造鋁合金具有比容小、強(qiáng)度高、鑄造成形性好和加工性能優(yōu)良、膨脹系數(shù)小和流 動(dòng)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天以及家電等行業(yè)中。目前國(guó)內(nèi)外大部 分轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋已基本采用高強(qiáng)度鋁合金生產(chǎn)，全鋁合金的材質(zhì)，減輕了車身重量 同時(shí)，還增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效果，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，而且壽命也更長(zhǎng)。從節(jié)油的角 度看，鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)油方面的優(yōu)勢(shì)頗受人們關(guān)注。因?yàn)槠嚨闹亓棵拷档?，其耗油量能?降低0. 6% -1%。為了降低燃料消耗，同時(shí)也為了減少汽車尾氣排放對(duì)大氣環(huán)境的污染，減 輕汽車自重是一個(gè)重要的措施。因此，汽車鑄件不斷被輕質(zhì)鋁鑄件取代已成為發(fā)展趨勢(shì)。被 用作轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的材料主要有國(guó)內(nèi)的ZL101、ZL104、ZL702A合金及美國(guó)的328. 0， 法國(guó)的A-S5U3,日本的A4CB鋁合金等。雖然傳統(tǒng)牌號(hào)的鋁硅合金在普通使用性能上已經(jīng)能 滿足使用要求，但是當(dāng)零件處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，往往存在許多不足之處。如耐高溫性能 差、可焊接性差、力學(xué)性能不足等，因此對(duì)鑄造鋁合金的研宄和開發(fā)具有重要的應(yīng)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種可焊接性好的缸蓋用鋁合金材料及其制備方法。通過(guò) 調(diào)整合金的成分配比，不僅添加處理后的廢鋁中間合金粉、硅、鎂等元素，還添加了鈧、鋯等 微量元素，通過(guò)高溫熔煉，能夠形成穩(wěn)定的強(qiáng)化相，改善鋁合金的力學(xué)性能以及焊接性能， 能夠滿足現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的制造要求。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施：
[0005] -種可焊接性好的缸蓋用鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組成：硅 7-8、鎂 0? 2-0. 25、鋅 0? 5-0. 6、鐵 0? 3-0. 4、釩 0? 1-0. 13、鎘 0? 03-0. 04、鈧 0? 1-0. 14、鉍 0. 02-0. 03、廢鋁中間合金粉45-50、余量為鋁；
[0006] 所述廢錯(cuò)中間合金粉由下列重星份的原料制成：廢錯(cuò)肩60_65、猛15 _18、銅 1CK12、絡(luò)6_8、錯(cuò)7_9、石墨粉2_3、氯化鈉1. 5_2、冰晶石粉1-1. 5 ;制備方法為：（1)將廢 鋁肩先用永久磁鐵吸出其中的鐵制品，然后用鐵網(wǎng)篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑 除去表面的油漬，最后放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐 中，升溫至850°C直至全部熔化，然后降溫至760°C-770°C時(shí)用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分 鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至740°C-750°C，壓入鉻、鋯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；（3)當(dāng)爐溫達(dá) 到730°C時(shí)，將石墨粉、氯化鈉、冰晶石粉加入到金屬液中，攪拌均勻后靜置，保溫靜置40分 鐘；(4)扒去浮渣后將金屬液澆入氣體霧化制粉設(shè)備中，制備成粒徑在lOOum以下的粉末 即得。
[0007] 本發(fā)明所述一種可焊接性好的缸蓋用鋁合金材料，由以下具體步驟制備而成：
[0008] (1)將除廢鋁中間合金粉之外的所有成分各自制成細(xì)粉備用，將所有工具和模具 在250°C條件下進(jìn)行與熱處理，備用；
[0009] (2)將鋁粉加入坩堝電阻爐中，升溫至鋁粉完全熔化后迅速升溫至820°C， 然后用鐘罩將硅粉分兩次壓入鋁液并且輕輕攪拌，直至全部熔化后迅速降低爐溫，在 760°C-780 °C時(shí)壓入廢鋁中間合金粉，保溫40-60分鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至730°C-740°C，壓入 其余剩余成分，攪拌均勻后保溫靜置30分鐘；
[0010] (3)將占金屬液質(zhì)量2-3%的精煉劑用鐘罩壓入金屬液中間高度處，緩慢作圓周 并成傾斜運(yùn)動(dòng)，使金屬液均勻翻滾，作用時(shí)間約8-10分鐘，靜止3分鐘后，再通過(guò)氬氣進(jìn)行 精煉6-8分鐘，靜置20分鐘，再進(jìn)行扒渣，扒渣后取樣分析；
[0011] ⑷將成分合格的合金液靜置10-20分鐘后，將合金液澆入已預(yù)熱的模具中，冷卻 后取出，采用T6熱處理工藝（工藝條件為：固溶處理為500°C，5. 5小時(shí)，時(shí)效處理為180°C， 5小時(shí)）進(jìn)行熱處理，最后得到本發(fā)明產(chǎn)品。
[0012] 本發(fā)明所述的一種可焊接性好的缸蓋用鋁合金材料的制備方法，所述精煉劑由下 列重量份的原料制成：氟化鈉13-16、硝酸鈉18-22、碳粉9-11、三氧化二硼9-10、氟鈦酸鉀 15-18、碳酸氫鈉10-13、六氟鋁酸鈉2-4、氯化鈉8-10、輕質(zhì)耐火磚6-8 ;制備方法為：（1) 將氟化鈉、硝酸鈉、氯化鈉、氟鈦酸鉀混合均勻后放入高溫電爐中熔化，然后冷卻凝固，再破 碎成200目混合粉末A;(2)將輕質(zhì)耐火磚破碎后與除碳酸氫鈉之外的其余剩余成分共同 放入粉碎機(jī)中粉碎成200目混合粉末B待用；(3)將混合粉末A與混合粉末B混合，加入 碳酸氫鈉后放入擠出造粒機(jī)中造粒；(4)將顆粒在烘箱中干燥120-150分鐘，溫度控制在 230-240 °C，冷卻后取出即得。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用廢鋁肩與錳、銅、鉻等元素熔煉制成廢鋁中間 合金粉，替代部分新鋁作為主要元素，可以提高合金的強(qiáng)度以及耐磨性，而且使用廢鋁肩成 分，降低生產(chǎn)成本。
[0014] 本發(fā)明在金屬熔煉后處理時(shí)添加特殊工藝制成的精煉劑，多孔材質(zhì)，利于形成負(fù) 壓，能夠充分的與金屬液中氣體進(jìn)行反應(yīng)，從而達(dá)到脫氣的效果；同時(shí)可以分離金屬渣中材 質(zhì)，并分解渣中雜質(zhì)，使金屬渣干性且松散，易扒除渣，防止金屬液二次吸氣及氧化。
[0015] 本發(fā)明通過(guò)調(diào)整合金的成分配比，不僅添加鋁、硅、鎂等元素，還添加了鈧、鋯等微 量元素，通過(guò)高溫熔煉，能夠形成穩(wěn)定的強(qiáng)化相，改善鋁合金的力學(xué)性能以及焊接性能，能 夠滿足現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的制造要求，全鋁合金的材質(zhì)，減輕了車身重量同時(shí)，還增強(qiáng)了發(fā)動(dòng) 機(jī)的散熱效果，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，而且壽命也更長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017] 一種可焊接性好的缸蓋用鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組成：硅7、鎂 0. 2、鋅0. 5、鐵0. 3、釩0. 1、鎘0. 03、鈧0. 1、鉍0. 02、廢鋁中間合金粉45、余量為鋁；
[0018]所述廢鋁中間合金粉由下列重量份（公斤）的原料制成：廢鋁肩60、錳15、銅10、 鉻6、鋯7、石墨粉2、氯化鈉1. 5、冰晶石粉1 ;制備方法為：（1)將廢鋁肩先用永久磁鐵吸 出其中的鐵制品，然后用鐵網(wǎng)篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑除去表面的油漬，最后 放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐中，升溫至850°C直至 全部熔化，然后降溫至760°C-770°C時(shí)用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至 740°C-750°C，