一种高强耐蚀压铸铝合金及其压铸方法技术

一种高强耐蚀压铸铝合金及其压铸方法，其成分及质量百分比为：Si 9.6～10.4％，Mg0.4～0.6％，Fe 0.3～0.5％，Ti 0.1～0.3％，Tc 0.01～0.03％，B 0.002～0.006％，Ba 0.01～0.03％，Ge 0.005～0.015％，其余为Al和不可避免的杂质。其压铸方法包括以下步骤：配料、熔炼铝合金液、精炼除气除渣、加入晶粒细化剂、富铁相变质剂和硅相变质剂、搅拌和压铸成形。本发明专利技术在优化Si、Mg主合金元素的基础上，通过微合金化处理细化变质富Fe相、共晶Si相和初生Si相，提高压铸铝合金的强度和塑性。本发明专利技术压铸铝合金适合于压铸成形各种对强度、塑性和耐腐蚀性能求较高的铝合金零部件。

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐蚀压铸铝合金及其压铸方法
本专利技术属于铝合金压铸领域，具体是涉及一种高强耐蚀压铸铝合金及其压铸方法。
技术介绍
Al-Si-Mg系压铸铝合金属于亚共晶铝硅合金，由于不含Cu元素，因而具有优异的抗腐蚀性能以及较好的抗热裂性能、气密性和流动性等特点，广泛用于承受低负荷、形状复杂的薄壁压铸零部件，如各种仪表壳体、汽车机匣、变速箱油泵壳体、车轮罩、摩托车曲轴箱、自行车车轮等。随着汽车、摩托车等交通工具轻量化的发展，铝合金压铸件不断向薄壁化发展，这要求压铸铝合金具有更高的强度和塑形。现有Al-Si-Mg系压铸铝合金虽然具有优异的抗腐蚀性能以及较好的抗热裂性能、气密性和流动性等特点，但强度普偏低、塑形较差的问题日益突出，极大的限制了Al-Si-Mg系压铸铝合金的应用。现有Al-Si-Mg系压铸铝合金强度偏低、塑性较差的原因，首先是压铸铝合金的Fe含量较高，Fe在铝合金中通常是以粗大的针状Al-Fe-Si系富Fe相形式存在铝合金基体中，这种粗大的针状富Fe相本身属于硬而脆的金属间化合物相，会严重割裂铝基体，成为铝合金受力断裂的裂纹源和裂纹扩展方向。其次是Al-Si-Mg系压铸铝合金虽然属于亚共晶铝硅合金，但Si含量较高，Si在铝合金中除了以针状共晶Si形式存在外，还有少部分Si是以粗大块状初生Si形式存在，针状共晶Si和粗大块状初生Si相都属于硬脆相，同样会严重割裂铝基体，降低铝合金的强度和塑性。因此，现有Al-Si-Mg系压铸铝合金及其压铸方法仍有待改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种高强耐蚀压铸铝合金及其压铸方法，通过微合金化处理细化变质富Fe相、共晶Si相和初生Si相，提高压铸铝合金的强度和塑性，满足各种对强度、塑性和耐腐蚀性能要求较高的铝合金压铸件需要。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术所述的高强耐蚀压铸铝合金，其特点是由以下质量百分比的成分组成：Si9.6～10.4％，Mg0.4～0.6％，Fe0.3～0.5％，Ti0.1～0.3％，Tc0.01～0.03％，B0.002～0.006％，Ba0.01～0.03％，Ge0.005～0.015％，其余为Al和不可避免的杂质，其中，Tc与B的质量比为5:1，Ba与Ge的质量比为2:1，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。本专利技术所述高强耐蚀压铸铝合金的压铸方法，其特点是包括以下步骤：第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅、99.95％的镁锭和Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5Tc1B合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金为原材料；第二步：将铝锭在700～740℃加热熔化，加入占原材料总重量为9.6～10.4％的速溶硅、0.4～0.6％的镁锭和0.5～1.5％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；第三步：对铝合金液进行精炼除气除渣后，加入占原材料总重量为1～3％的Al10Ti合金、0.2～0.6％的Al5Tc1B合金、0.2～0.6％的Al5Ba合金和0.1～0.3％的Al5Ge合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；第四步：在浇注温度680～700℃、型腔温度190～210℃、压射速度2.1～2.4米/秒、压射比压30～50MPa和保压时间3～8秒条件下将铝合金液压铸成铝合金，冷却后得到高强耐蚀压铸铝合金。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术在优化Si、Mg主合金元素的基础上，通过添加Al5Tc1B合金细化变质富Fe相，复合添加Al5Ba合金和Al5Ge合金细化变质共晶Si和初生Si相，提高压铸铝合金的强度和塑性。(2)本专利技术通过精炼除气除渣后，再加入Al10Ti、Al5Tc1B、Al5Ba合金和Al5Ge合金，有利于充分发挥Ti、Tc、B、Ba、Ge元素对α-Al晶粒的细化作用和对富Fe相、Si相的细化变质作用，确保压铸铝合金获得高的强度和塑性。(3)本专利技术压铸铝合金的室温抗拉强度大于250MPa，伸长率大于8％，腐蚀速率小于2×10-3/mg·cm-2·h-1，满足各种对强度、塑性和耐腐蚀性能要求较高的铝合金压铸件需要。具体实施方式下面对本专利技术所述高强耐蚀压铸铝合金的成分组成意义和含量范围限定理由进行说明。本专利技术所述的高强耐蚀压铸铝合金，其特点是由以下质量百分比的成分组成：Si9.6～10.4％，Mg0.4～0.6％，Fe0.3～0.5％，Ti0.1～0.3％，Tc0.01～0.03％，B0.002～0.006％，Ba0.01～0.03％，Ge0.005～0.015％，其余为Al和不可避免的杂质，其中，Tc与B的质量比为5:1，Ba与Ge的质量比为2:1，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。Si在压铸铝合金中能与Al形成Al+Si共晶液相，提高压铸铝合金的流动性，同时还能提高压铸铝合金的机械加工性能。Si含量越高，压铸铝合金的流动性和机械加工性能都越好，但压铸铝合金的塑性会逐渐下降。Si含量低于9.6％，压铸铝合金的流动性不足，难以满足形状结构复杂零部件的压铸工艺要求。Si含量超过10.4％时，压铸铝合金的塑性会出现显著下降。因此，为了保证压铸铝合金具有足够的流动性和塑性，Si含量选择在9.6～10.4％。Mg在压铸铝合金中可形成Mg2Si强化相增强铝合金的强度。Mg含量越高，压铸铝合金的强度也越高，但压铸铝合金的塑性会逐渐下降。Mg含量低于0.4％，压铸铝合金的强度达不到250MPa。而Mg含量超过0.6％时，会明显降低压铸铝合金的塑形，伸长率达不到7％。因此，为了确保压铸铝合金获得足够的强度和塑性，Mg含量选择在0.4～0.6％。Fe在压铸铝合金中的作用主要是防止压铸件粘模，有利于压铸件脱模。Fe含量越高，越有利于压铸铝合金件的脱模。Fe是铝锭中不可避免的杂质元素，纯度为99.7％的铝锭通常含有0.2％的Fe。但Fe在压铸铝合金中通常以粗大的针状Al-Fe-Si系富Fe相形式存在，这种粗大针状富Fe相本身属于脆而硬的金属间化合物，会严重割裂铝基体，成为压铸铝合金受力断裂的裂纹源和裂纹扩展方向，这是导致现有压铸铝合金强度偏低、塑性较差的重要原因。另外，压铸铝合金中的Fe容易与Al形成自耦合电化学腐蚀，降低压铸铝合金的耐腐蚀性能。但是当富Fe相细化变质为细小均匀的颗粒状时，则可消除富Fe相对强度和塑性的影响，并且还可以提高压铸铝合金的耐腐蚀性能。综合考虑压铸铝合金的脱模性、力学性能和耐腐蚀性能等因素，因此，Fe含量选择在0.3～0.5％。Ti在压铸铝合金中主要起到细化α-Al晶粒的作用，改善压铸铝合金的组织成分均匀性，提高压铸铝合金的强度和塑性。Ti含量小于0.1％，晶粒细化效果不明显。Ti含量越高，晶粒细化效果越好。添加0.1～0.3％的Ti，可使压铸铝合金的α-Al晶粒从粗大的树枝状细化为细小均匀的等轴状，改善压铸铝合金的组织成分均匀性，提高压铸铝合金的强度和塑性。因此，Ti含量选择在0.1～0.3％。Tc、B在压铸铝合金中主要作用是细化变质富Fe相。专利技术人通过大量实验探索研究后发现，复合添加0.01～0.03％的Tc元素和0.002～0.006％的B元素，且Tc与B的质量比为5:1时，在压铸铝合金的凝固过程中，通过Tc与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强耐蚀压铸铝合金，其特征在于：该压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 9.6～10.4％，Mg 0.4～0.6％，Fe 0.3～0.5％，Ti 0.1～0.3％，Tc 0.01～0.03％，B 0.002～0.006％，Ba 0.01～0.03％，Ge 0.005～0.015％，其余为Al和不可避免的杂质，其中，Tc与B的质量比为5:1，Ba与Ge的质量比为2:1，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。

【技术特征摘要】
1.一种高强耐蚀压铸铝合金，其特征在于：该压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si9.6～10.4％，Mg0.4～0.6％，Fe0.3～0.5％，Ti0.1～0.3％，Tc0.01～0.03％，B0.002～0.006％，Ba0.01～0.03％，Ge0.005～0.015％，其余为Al和不可避免的杂质，其中，Tc与B的质量比为5:1，Ba与Ge的质量比为2:1，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。2.一种权利要求1所述高强耐蚀压铸铝合金的压铸方法，其特征在于：该压铸方法包括以下步骤：第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅、99.95％的镁锭和Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5T...

【专利技术属性】
技术研发人员：付亚城，王顺成，
申请(专利权)人：佛山市辰辉金属制品厂，
类型：发明
国别省市：广东,44