铝铸造合金、铝铸造部件以及用于制造铝铸件的方法技术

本申请提供了一种铝铸造合金，其具有高机械性能和高电导率的优化组合的潜力，并且也具有高的可铸造性。这根据本申请来实现，其中铝铸造合金由以下元素组成(以质量％计)，Ce：0.2％至3.0％，Si：0.5％至1.5％，Fe：0.1％至1.2％，Mg：0.2％至1.0％，任选的一种或多种选自组“Zn、Sr”的元素，各任选元素的含量为，Zn：≤0.8％，Sr：≤0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，所述杂质任选地包括选自组“Ti、Cr、Mn、V”的元素，其含量限制为总计小于0.025％。本申请还提供了一种具有高机械性能和高电导率的优化组合的铝铸造部件，以及一种允许由根据本申请的铝合金可靠地制造这种铝部件的方法。

【技术实现步骤摘要】
铝铸造合金、铝铸造部件以及用于制造铝铸件的方法
本申请涉及适合于制造铝铸造部件的铝铸造合金，该铝铸造部件用于制造车辆等的电驱动器。此外，本申请涉及用于电机的铝铸造部件以及这种部件的制造方法。
技术介绍
通常将由铝合金铸造的部件的电导率表示为国际退火铜标准(https://en.wikipedia.org/wiki/InternationalAnnealedCopperStandard或者https://www.nde-ed.org/GeneralResources/IACS/IACS.htm)的百分比。因此，如果将处于铸态的特定铝铸造合金的电导率指定为40％IACS，那么这意味着由所述铝合金铸造的部件在固化之后并且在没有进一步热处理的情况下，其电导率为被指定为IACS标准的铜的40％。本文考虑的这种部件的典型实例为车辆的电驱动器的鼠笼式转子的笼。在这些转子中，将通常由“电工钢”片的堆叠形成的铁芯(https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_steel)保持在笼中。在现代机械概念中，由轻质金属合金制成该笼，从而减轻转子的重量。作为铝部件的压铸的标准，已知合金AlSi10MgMn，根据DINEN1706(2010)，该合金由以下元素组成(以质量％计)：9.5％至11.5％的Si、≤0.15％的Fe、≤0.03％的Cu、0.5％至0.8％的Mn、0.1％至0.5％的Mg、≤0.08％的Zn、0.01％至0.02％的Sr和0.04％至0.15％的Ti，余量为Al和≤0.2％的杂质。这种已知合金示出了极限抗拉强度Rm为至少250MPa，屈服强度Rp0.2为至少120MPa，布氏硬度为至少65HBW，并且电导率为30％IACS至40％IACS。用于铸造电气应用的部件的其他关注于电导率的铝材料为合金AlSi0,5Mg(“Anticorodal-04”)和纯铝转子合金，纯铝转子合金由至少99.7质量％的铝构成(参见手册“PrimaryAluminiumAlloysforPressureDieCasting–RHEINFELDENALLOYS”，由位于德国Rheinfelden的RHEINFELDENALLOYSGmbH&Co.KG出版，版本为“GRUPPE122015”，http://rheinfelden-alloys.eu/wp-content/uploads/2016/01/05-HB-DG_Ci_Sf_Cm_Td_Ma_RHEINFELDEN-ALLOYS_2015_EN.pdf)。也在RHEINFELDENALLOYSGmbH&Co.KG的手册中公开的铝铸造合金AlSi9Sr具有更高的电导率，其电导率为43.0％IACS至48.5％IACS。根据该手册，该合金由以下元素构成(以质量％计)：8.0％至9.0％的Si、0.5％至0.7％的Fe、≤0.02％的Cu、≤0.01％的Mn，≤0.03％的Mg、≤0.07％的Zn、≤0.01的Ti、0.01％至0.03％的Sr，余量为Al和至多0.1％的杂质。由该合金压铸的部件的屈服强度Rp0.2为至少80MPa，极限拉伸强度为至少170Mpa并且布氏硬度为至少55HBW。为了提高电机的效率，需要在实际使用中旋转的具有高旋转速度和较大直径的电机部件。实际上，由上述类型的一般合金铸造的部件不满足强度需求，或者不具有电驱动能量的最佳利用所需的电导率。
技术实现思路
针对上述现有技术的背景，本申请的目的是开发一种铝铸造合金，其提供了高机械性能和高电导率的优化组合的潜力，并且也具有高的可铸造性。此外，还应当开发具有高机械性能和高电导率的优化组合的铝铸造部件。此外，应当建立这样一种方法，该方法能够可靠地制造显示出高机械性能和高电导率的优化组合的铝部件。对于铝铸造合金，根据本申请实现了该目的，其中通过权利要求1中指定的方式构成这种铝铸造合金。如权利要求6所述，对于铝铸造部件，上述提及的目的的解决方案是，由根据本申请的铝铸造合金铸造这种部件，根据本申请的铝铸造部件具有相当于至少42％IACS的电导率、至少45HB10/500的布氏硬度、至少80MPa的屈服强度(“YS”)以及至少150MPa的极限拉伸强度(“UTS”)。关于该方法，通过如下方式实现了上述提及的目的，其中根据本申请，在制造铝铸造部件期间，至少进行在权利要求11中指定的那些加工步骤。在所附权利要求中阐述了本申请的有利实施方案，并且在下文中连同本申请的一般概念一起详细地进行解释。根据本申请的铝铸造合金由以下元素构成(以质量％计)：Ce：0.2％至3.0％Si：0.5％至1.5％Fe：0.1％至1.2％Mg：0.2％至1.0％，一种或多种选自组“Zn、Sr”的任选的元素，各任选的元素的含量为Zn：≤0.8％Sr：≤0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，所述杂质任选地包括选自组“Ti、Cr、Mn、V”的元素，所述杂质的含量限制为总计小于0.025％。将铈(“Ce”)添加到根据本申请的合金中，以获得改善的合金的可铸造性。此外，在根据本申请的合金中Ce的存在减小了由合金铸造的部件的微观结构中的晶粒尺寸，并且还改善了部件的硬度和其他机械性能。为了实现这些效果，需要Ce为至少0.2质量％。Ce含量高于3.0质量％不会额外有助于提高合金或由根据本申请的合金铸造的部件的性能。如果Ce含量达到至少0.3质量％、特别是至少0.5质量％，那么可以特别可靠地确保Ce在根据本专利技术的铝铸造合金中的积极影响。将0.5质量％至1.5质量％的硅(“Si”)和0.2质量％至1.0质量％的镁(“Mg”)添加到根据本申请的铝合金中，从而通过Mg2Si的形成强化该合金。此外，Si和Mg的存在使得根据本申请的合金可析出硬化。如果根据本申请的铝铸造合金的Si含量达到至少0.8质量％并且/或者Mg含量达到至少0.4质量％，那么便会产生(特别是)这些积极效果。可预期根据本申请的铝铸造合金中存在的Si含量的优化效果的通路(corridor)的上限为1.2质量％，而如果将Mg含量限制为0.7质量％，那么将预期在根据本申请的铝铸造合金中存在的Mg含量的优化效果。铁(“Fe”)的添加量为0.1质量％至1.2质量％，以改善根据本申请的铝铸造合金的可铸造性，并减少合金与模具或Al合金围绕其铸造的钢层叠体的焊接。通过将Fe含量限制为最大值为1.0质量％，可以实现存在于根据本申请的合金中的Fe的最佳效果。可以任选地将锌(“Zn”)以至多0.8质量％的量添加到根据本申请的铝铸造合金中，以通过使Al-Fe共晶点向较低的Fe浓度偏移从而改善可铸造性，由此使在设定温度能够得到更高的液相比，这提高了填充模具时的合金流动性。还添加了Zn，从而通过固溶强化增加了合金的硬度和强度。为了可靠地获得Zn的积极影响，根据本申请的合金可以包含至少0.1质量％的Zn。可以任选地将锶(“Sr”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝铸造合金，以质量％计，由以下元素组成：/nCe：0.2％至3.0％，/nSi：0.5％至1.5％，/nFe：0.1％至1.2％，/nMg：0.2％至1.0％，/n一种或多种选自组“Zn、Sr”的任选的元素，各所述任选的元素的含量为/nZn：≤0.8％，/nSr：≤0.1％，/n余量为Al和不可避免的杂质，所述杂质任选地包括选自组“Ti、Cr、Mn、V”的元素，所述杂质的含量限制为总计小于0.025％。/n

【技术特征摘要】
20190626 EP 19182661.91.一种铝铸造合金，以质量％计，由以下元素组成：
Ce：0.2％至3.0％，
Si：0.5％至1.5％，
Fe：0.1％至1.2％，
Mg：0.2％至1.0％，
一种或多种选自组“Zn、Sr”的任选的元素，各所述任选的元素的含量为
Zn：≤0.8％，
Sr：≤0.1％，
余量为Al和不可避免的杂质，所述杂质任选地包括选自组“Ti、Cr、Mn、V”的元素，所述杂质的含量限制为总计小于0.025％。


2.根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述铝铸造合金的最小Ce含量为0.5质量％。


3.根据前述权利要求中任一项所述的铝铸造合金，其特征在于，所述铝铸造合金的最小Si含量为0.8质量％。


4.根据前述权利要求中任一项所述的铝铸造合金，其特征在于，所述铝铸造合金的最大Fe含量为1.0质量％。


5.根据前述权利要求中任一项所述的铝铸造合金，其特征在于，所述铝铸造合金的最小Zn含量为0.1质量％。


6.一种用于电机的铝铸造部件，所述铝铸造部件由根据前述权利要求中任一项所述的合金化的铝铸造合金铸成，并且具有至少42％IACS的电导率、至少45HB10/500的布氏硬度、至少80MPa的屈服强度(“YS”)以及至少150MPa的极限拉伸强度(“UTS”)。


7.根据权利要求6所述的铝铸造部件，其特征在于，所述铝铸造部件的电导率相当于至少45％IACS。


8.根据权利要求6或7所述的铝铸造部件，其特征在于，所述铝铸造部件的屈服强度(“YS”)为至少115MPa。


9.根据权利要求6至8中任一项所述的铝铸造部件，其特征在于，所述铝铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦·埃德温·比奇岑斯基，阿卜达拉·埃尔塞德，安东尼·马尔科·隆巴尔迪，
申请(专利权)人：尼玛克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：墨西哥;MX