本发明专利技术公开了具备耐高温特性的新型压铸用Ca‑Co‑Sb铝合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ca:0.8‑1.6wt.%,Co:1.5‑3.0wt.%；Sb:0.5‑1.4wt.%,Ge:1.5‑3.0wt.%，Mg:4.0‑6.0wt.%,Be:0.8‑1.0wt.%,余量为铝。该铝钙合金具有优异的压铸性能，并具有优异的耐高温性能。开发高品质压铸用铝合金对于提升我国自主研发精品新材料，占领国际精品新材料市场具有促进作用。
New Ca-Co-Sb aluminum alloy for die casting with high temperature resistance
The invention discloses a new Ca Co Sb alloy for die casting with high temperature resistance and its processing technology. According to the weight percentage, the composition of the alloy is: Ca:0.8 1.6wt.%, Co:1.5 3.0wt.%, Sb:0.5 1.4wt.%, Ge:1.5 3.0wt.%, Mg:4.0 6.0wt.%, Be:0.8 1.0wt.%, and the residual amount of aluminum. The aluminum calcium alloy has excellent die casting properties and excellent high temperature resistance. The development of high quality die casting aluminum alloys has a positive effect on enhancing our independent research and development of new fine materials and occupying the international market of high-quality new materials.
【技术实现步骤摘要】
具备耐高温特性的新型压铸用Ca-Co-Sb铝合金
本专利技术涉及合金
，具体地说，涉及一种铝钙合金。
技术介绍
纯铝的密度小，大约是铁的1/3。铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。从20世纪开始，铝合金就在航空航天领域得到应用。出于铝合金可以大大改善飞行器的气体动力学性能并能明显减轻其结构重量，许多部件用其制作。目前铝合金在航空的应用领域包括各种民用、军用飞机的民动机零部件、螺旋桨、齿轮箱、支架结构及火箭、导弹和卫星的一些零部件等。随着铝合金生产技术的发展，性能会不断提高，应用范围也会不断扩大。铝合金已被发达国家广泛用于汽车仪表板、座椅支架、变速箱壳体、方向操纵系统部件、发动机罩盖、车门、发动机缸体、框架等零部件上。用铝合金制造汽车零部件，可以显著减轻车重，降低油耗，减少尾气排放量，提高零部件的集成度，提高汽车设计的灵活性等。通常汽车自重每减轻10%，燃油效率可提高5.5%，废气排放相应减少。铝合金压铸在所有压铸合金中最轻，是极竞争力的汽车轻量化材料。随着技术的发展，铝合金在汽车领域的应用范围会更广。电子信息行业由于数字化技术的发展，市场对电子及通讯产品的高度集成化、轻薄化、微型化和符合环保要求越来越高。镁合金具有优异的薄壁铸造性能，其压铸件的壁厚可0.6-1.0mm，并保持一定的强度、刚度和抗撞能力，这非常有利于产品超薄、超轻和微型化的要求。虽然我国铝合金压铸工业具有很大的资源优势，但目前绝大多数的铝合金压铸企业，均采用传统的压铸用铝合金。这类传统材料的压铸工艺很大程度上通过大量的、长周期的反复试验修改才能最终实现工艺目标。故在铸型开发周期、铸型设计质量及其所实现的工艺质量等方面较难保证，使得企业亦无法在竞争激烈的市场中获得更大的突破。开发高品质压铸用铝合金对于提升我国自主研发精品新材料，占领国际精品新材料市场具有促进作用。对传统铸造用铝合金进行底层性质的创新和优化，对铝合金压铸工艺甚至整个压铸行业及其技术的发展与提升具有积极的意义。国外己经开发的压铸用新型铝合金铸造性能和耐高温性能还不能令人满意。开发具备适合压铸材料用耐高温铝合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成铝基复合材料。Ca,Co和Sb作为合金化元素加入铝合金中可以大大提高铝合金的铸造性能和耐高温性能。随着我国工业的快速发展，开发压铸用新型铝合金已成为必然。由于钙的化学活泼性，铝钙合金在熔炼过程中极易发生氧化、燃烧甚至爆炸，这使得铝钙合金的大规模产业化和应用受到了限制。因此，阻止铝钙合金在熔炼过程中氧化燃烧一直是铝钙合金研究和产业化的一个重要课题。目前较成熟的阻燃方法是熔剂保护法，一般采用低熔点的氯盐。此外还有气体保护法，一般采用CO2，SO2和SF6气体。然而，这两种方法都有缺陷，如易产生有毒气体污染环境和造成熔剂夹杂而损害合金力学性能。此外，熔炼、浇注设备和工艺复杂，加大了成本等。通过合金化的方法达到阻燃的目的，是解决铝锂合金燃烧问题的发展方向之一。从20世纪50年代以来，合金阻燃法的研究受到极大重视。所谓合金阻燃，指通过向合金中添加合适的合金元素，使其在熔炼过程中大气环境下自动生成保护性氧化膜或者氮化膜，来影响合金氧化的热力学与动力学过程，在合金表面形成具有保护作用的致密氧化膜，达到阻止合金剧烈氧化的目的。这样将大大降低设备及工艺的复杂程度，也不会对环境造成严重污染，因而具有巨大的发展潜力。与熔剂保护和气体保护相比，合金化阻燃可以消除熔剂夹杂，提高合金的力学性能与抗腐蚀性能，消除有害气体对大气的污染。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在700-800度大气条件下进行熔炼的具备耐高温特性的新型压铸用Ca-Co-Sb铝合金及其加工工艺。且在此温度区间熔炼的合金最终产品不仅具备优异的压铸性能,其耐高温性能也远远高于现有的铝合金。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具备耐高温特性的新型压铸用Ca-Co-Sb铝合金。按重量百分比计，合金的组成为：Ca:0.8-1.6wt.%,Co:1.5-3.0wt.%；Sb:0.5-1.4wt.%,Ge:1.5-3.0wt.%，Mg:4.0-6.0wt.%,Be:0.8-1.0wt.%,余量为铝。该铝钙合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在1.0-3.0wt.%左右。上述具备耐高温特性的新型压铸用Ca-Co-Sb铝合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的方锭和圆锭，铸锭下移速度为5-8m/min。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的压力铸造来制备复杂形状的铝钙合金铸件；这些铸件的最后热处理工序为：真空固溶处理240度，2.1小时；真空时效处理190度，1.5小时。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术专利针对目前用于压铸用铝合金的冷室压铸性能和耐高温性能不好的状态提供了一种新颖的材料学解决方案。该合金具有极其优异的阻燃性能，可以达到在700-800温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的燃烧。在对液态合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的燃烧。且该铝钙合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量小于3.0wt.%左右。（2）现有的压铸用铝合金虽然易于压铸，但对于厚度小于1mm的薄壁壳来说，铸造流动性不足。普遍存在的问题是良品率低、表面的外观质量欠佳，表面容易出现流线痕迹、斑点、疏松等铸造缺陷，很难保证产品表面光洁平整的质量要求，而且带来很大的表面整修工作负担，加大了生产成本。本专利技术提供的压铸铝合金，不仅显著提高了铝制品的压铸成品率，而且能成功地压铸厚度小于0.1mm的超薄型铝制品。（3）该产品还具有优异的力学性能，抗拉强度可以达到600-700Mpa，而普通铸造用铝合金的抗拉强度维持在320Mpa以下。该材料在250度下，抗拉强度可以在5个小时内保持在400-500MPa内。而传统铸造用铝合金在该温度下抗拉强度已经降低到200MPa以下。因而该材料可以在短时间内抵抗温度的上升而不发生明显的力学形式失效。此外，该材料比传统铝基合金的密度降低2-3%左右。具体实施方式实施例1一种在750度熔炼具备耐高温特性的新型压铸用Ca-Co-Sb铝合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ca:0.9wt.%,Co:1.6wt.%；Sb:1.2wt.%,Ge:2.5wt.%，Mg:4.8wt.%,Be:0.9wt.%,余量为铝。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到750度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在750度保温静置10分钟后浇铸到热本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具备耐高温特性的新型压铸用Ca‑Co‑Sb铝合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ca: 0.8‑1.6wt.%,Co:1.5‑3.0wt.%；Sb:0.5‑1.4wt.%,Ge:1.5‑3.0wt.%，Mg:4.0‑6.0wt.%, Be:0.8‑1.0wt.%,余量为铝。
【技术特征摘要】
1.一种具备耐高温特性的新型压铸用Ca-Co-Sb铝合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ca:0.8-1.6wt.%,Co:1.5-3.0wt.%；Sb:0.5-1.4wt.%,Ge:1.5-3.0wt.%，Mg:4.0-6.0wt.%,Be:0.8-1.0wt.%,余量为铝。2.根据权利要求1所述具备耐高温特性的新型压铸用Ca-Co-Sb铝合金，其特征在于包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-8...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨长江，
申请(专利权)人：广州宇智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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