CN102676887B

CN102676887B - 加压铸造用铝合金及该铝合金的铸件

Info

Publication number: CN102676887B
Application number: CN201210191312.6A
Authority: CN
Inventors: 叶伟炳
Original assignee: Dongguan Wenyu Industrial Co Ltd
Current assignee: Dongguan Wenyu Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: CN102676887A

Abstract

本发明提供一种屈服强度及延伸率优异，而且不易烧结，并具有优异的热传导性的加压铸造用铝合金和用该合金加压铸造的高韧性铝合金铸件。其特征在于，该铝合金含有：Si：5.5～11.0重量％、Mg：0.3～0.7重量％、Cu：0.05~0.3重量%、Fe：0.2~0.8重量％、Mn：0.2～0.5重量％、Ti：0.05~0.3%、Cr：0.05～0.1重量％、V：0.05~0.3重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。本发明所提供的加压铸造用铝合金及其铸件具有较好的屈服强度及延伸率，热传导性优异，而且不易烧结。

Description

加压铸造用铝合金及该铝合金的铸件

技术领域

本发明涉及一种加压铸造用铝合金及该铝合金的铸件，尤其涉及一种屈服强度及延伸率高、热传导性优异的加压铸造用铝合金及该铝合金的铸件。

背景技术

铝合金是以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，重量轻，并且还具有优异的导热性及高的耐腐蚀性等诸多特性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。

铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。其中铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有简单铝硅合金（不能热处理强化，力学性能较低，铸造性能好），特殊铝硅合金（可热处理强化，力学性能较高，铸造性能良好），铸造铝合金：在铸态下使用。

压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。

压铸用铝合金领域，作为其代表，有日本工业标准JIS H5302中规定的ADC10或者ADC 12为代表的A1-Si-Cu系压铸用合金。该Al-Si-Cu系压铸用合金多用于汽车的化油器、气缸体、气缸盖等盖类及外壳类等用途、或者汽车以外的铸造部件中、特别是压铸部件。由于压铸用铝合金的广泛用途，对压铸用铝合金的研究也是一个重要的课题。

CN 102301021A公开了一种屈服强度及延伸率优异，而且不易烧结，取代ADC 10及ADC 12得到的加压铸造用铝合金和用该合金加压铸造的高韧性铝合金铸件。其特征在于，该铝合金含有：Si：4.0～9.0重量％、Mg：0.5～1.0重量％、Fe：0.55重量％以下、Mn：0.30～0.6重量％及Cr：0.10～0.25重量％，余量包含Al和不可避免的杂质。

CN 101248200A公开了一种包含至少以下5种合金成分的铸造铝合金：Si：2.5重量％至3.3重量％，优选2.7重量％至3.1重量％；Mg：0.2重量％至0.7重量％，优选0.3重量％至0.6重量％；Fe：＜0.18重量％，优选0.05重量％至0.16重量％；Mn：＜0.5重量％，优选0.05重量％至0.4重量％；Ti：＜0.1重量％，优选0.01重量％至0.08重量％；Sr：＜0.03重量％，优选0.01重量％至0.03重量％；其它：＜0.1重量％；上述条件下，余量为Al，使总和为100重量％。

CN 102301021A及CN 101248200A所提供的铸造用铝合金屈服强度及延伸率较好，但是导电性却较差，难以满足对于屈服强度、延伸率及导电性要求高的材料的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度及延伸率优异，不易烧结，并且热传导性优异的加压铸造用铝合金和由该合金加压铸造而成的韧性高的铝合金铸件。

本发明所提供的加压铸造用铝合金，含有：Si：5.5～11.0重量％、Mg：0.3～0.7重量％、Cu：0.05~0.3重量%、Fe：0.2重量％以下、Mn：0.2～0.5重量％、Ti：0.05~0.3重量%、Cr：0.05～0.1重量％、V：0.05~0.3重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。

作为优选技术方案，本发明所提供的加压铸造用铝合金，含有：Si：7.0～9.0重量％、Mg：0.4～0.6重量％、Cu：0.1~0.2重量%、Fe：0.1重量％以下、Mn：0.3～0.4重量％、Ti：0.1~0.2重量%、Cr：0.05～0.1重量％、V：0.05~0.2重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。

Si用于在将铝合金熔融后加压铸造时提高其流动性。Si相对于铝合金整体的重量的配合比例为5.5～11.0重量％。在Si的配合比例不足5.5重量％的情况下，铝合金的熔融温度及铸造温度变高，同时，铝合金熔融时的流动性下降，因此，在加压铸造时不能确保充分的熔液流动性，反之，Si的配合比例大于11.0重量％的情况下，虽然铝合金熔融时的流动性充分，但是延伸率降低。优选为7.0～9.0重量％的范围。

Mg(镁)在铝合金中的Al母材中主要以固溶的状态或作为Mg₂Si而存在，用于赋予铝合金屈服强度及抗拉强度。Mg相对于铝合金整体的重量的配合比例为0.3～0.7重量％。Mg的配合比例不足0.30重量％的情况下，不能充分确保屈服强度及抗拉强度这样的机械特性的提高，反之，Mg的配合比例大于0.7重量％的情况下，铝合金的延伸率及电导率急速下降。优选为0.4～0.6重量％的范围

Cu(铜)的存在可以使合金的电导率保持在一个比较高的水准，Cu相对于铝合金整体的重量的配合比例为0.05~0.3重量%。在Cu的含量不足0.05重量%时，合金的导电性不会有明显改善，当Cu的含量大于0.3重量%时，使得铝基体的晶格发生较大畸变而影响基体中的自由电子的运动，从而导致合金的电导率也会下降。Cu的加入使铝合金铸件在确保较高力学性能的前提下，电导率也达到较高的标准。Cu含量优选为0.1~0.2重量%的范围。

Fe(铁)具有防止加压铸造时的烧结的效果，Fe相对于铝合金整体的重量的配合比例为0.2重量％以下。为了防止由Fe引起的铝合金的韧性降低，将Fe的含量抑制在0.2重量％以下，优选0.1重量%以下，另一方面，如下所述作为防烧结材料配合规定量的Mn及Cr，防止加压铸造时烧结的发生，使合金具有较高的室温和高温机械性能。

Mn(锰)也主要用于防止铸造时铝合金和模型的烧结。Mn相对于铝合金整体的重量的配合比例为0.2～0.5重量％。Mn的配合比例不足0.2重量％的情况下，在铸造铝合金时，铝合金和模型之间会发生烧结，反之，Mn的配合比例大于0.5重量％的情况下，铸造时虽然不会出现烧结的问题，但是合金的延伸率降低。优选为0.3～0.4重量％。

Ti(钛)能够使铝合金的晶粒微细化，提高该合金的延伸率。另外，特别是在Si量少的情况下及使用冷却速度慢的铸造方法的情况下这种效果显著。Ti相对于铝合金整体的重量的添加比例为0.05~0.3重量%。Ti的添加比例不足0.05重量％，难以将铝合金中的晶粒微细化，反之，Ti的添加比例大于0.30重量％，铝合金中的晶粒充分微细化，即使在此水平以上再增加添加量，添加效果也不会提高。Ti的添加比例优选为0.1~0.2重量%。

Cr(铬)主要在铝合金熔融时以熔融状态存在，另外，在固体时以在Al相中固溶的状态或者作为Cr系化合物而结晶的状态存在，用于防止铝合金铸造时铝合金和模型的烧结。Cr相对于铝合金整体的重量的配合比例为0.05～0.1重量％。Cr的配合比例不足0.05重量％的情况下，在加压铸造铝合金时，铝合金和模型之间会发生烧结，反之，Cr的配合比例大于0.1重量％的情况下，加压铸造时虽然不会出现烧结的问题，但是铝合金的延伸率急剧下降。优选为0.05～0.1重量％。

V（钒）的添加可进一步改善合金的熔炼或烧结性能，可抑制晶粒长大，获得均匀细小的晶粒组织，以减小合金脆性，改善合金的综合力学性能。V相对于铝合金整体的重量的配合比例为0.05~0.3重量%。V的添加比例不足0.05重量％，难以将铝合金中的晶粒微细化，反之，V的添加比例大于0.3重量％，铝合金中的晶粒充分微细化，即使在此水平以上再增加添加量，添加效果也不会提高。V的添加比例优选为0.05~0.2重量%。

根据以上的配合比例，调整Si、Mg、Cu、Fe、Mn、Ti、V及Cr的配合比例，则能够防止在加压铸造时铝合金和模型的烧结，同时，可以得到具有优异的屈服强度、延伸率和导电性的加压铸造用铝合金铸件。

在本发明中，由于配合有5.5～11.0重量％的Si，因此能够在抑制延伸率下降的同时，提高铝合金熔液的流动性，另外，由于配合有0.3～0.7重量％的Mg，因此能够在抑制延伸率下降的同时，提高铝合金的屈服强度，由于配合有0.05~0.3重量%的Cu，提高了合金的导电性。另外，由于将Fe控制在0.2重量％以下，因此能够抑制由Al-Si-Fe构成的针状晶体的结晶引起的铝合金的韧性下降，另外，由于配合了0.2～0.5重量％的Mn，因此能够防止铸造时铝合金和模型之间的烧结，从而能够提高铸造性。而且，由于配合了0.05～0.1重量％的Cr，因此能够在抑制延伸率下降的同时，防止铸造时铝合金和模型的烧结。而且由于配合了0.05~0.3重量%的Ti和0.05~0.3重量%的V，抑制晶粒长大，获得均匀细小的晶粒组织，提高了合金的烧结性能及延伸率。

本发明通过将9种元素成分按规定的比例进行配合，就能够制造出屈服强度、延伸率及电导率优异，不易发生烧结，具有较好的力学加工性能的加压铸造用铝合金的铸锭。

作为优选技术方案，本发明所提供的加压铸造用铝合金，添加0.01~0.1重量%的Sr，优选0.01~0.05重量%。Sr(锶)作为改良处理材料添加。通过添加这样的改良处理材料，可以将共晶Si的粒子细化，能够进一步提高铝合金的韧性和强度。

作为优选技术方案，本发明所提供的加压铸造用铝合金，添加0.05～0.20重量％的Sb，优选0.1～0.2重量％。Sb的添加有利于提高合金的抗拉强度。

作为优选技术方案，本发明所提供的加压铸造用铝合金，添加0.001~0.02重量%的Ni。Ni的添加有利于提高铝合金的流动性，改善合金的高温性能。

本发明的目的还在于提供一种铸造件，由本发明所述的铝合金加压铸造而成。由本发明的铝合金加压铸造而成的铸件(例如压铸部件)，铸造性良好，能够大量生产，同时屈服强度、延伸率和电导率优异。

制造本发明的铝合金时，首先，准备将Al、Si、Mg、Cu、Fe、Mn、Ti、V及Cr的各元素成分按上述规定的比例而配合的原料。接着，将该原料投入带前炉的熔化炉或密闭熔化炉等熔化炉中，使它们熔化。对于熔化后的原料即铝合金熔液，根据需要实施脱氢处理及脱夹杂物处理等精制处理。然后，将精制的熔液浇注到规定的铸型中，使其固化，由此，将铝合金的熔液成形为合金铸锭等。

本发明所提供的加压铸造用铝合金、和由该合金加压铸造而成的高韧性的铝合金铸件不仅具有较高的屈服强度及延伸率，而且具有优异的电导率，并不易烧结。

另外，使用本发明的铝合金铸造铝合金铸件(铸造品)时可使用压铸法等加压铸造法。通过使用这样的加压铸造法，能够高效地大量生产铸造品。

另外，通过这些铸造法制得的铝合金铸件，根据需要实施固溶处理及时效处理等。这样，通过对铝合金铸件实施固溶处理及时效处理，能够改良铝合金铸件的机械特性。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

下面，列举实施例具体说明本发明，但是本发明不限于实施例。另外，实施例及比较例中的各机械特性(抗拉强度、延伸率、0.2％屈服强度)通过(株)岛津制作所社制的万能试验机(AG IS 100kN)测定，导电性按GB/T 8754相关方法进行，在不同的测量点M1、M2上测量铸锭的导电性。

实施例1

Si：5.5重量％、Mg：0.3重量％、Cu：0.05重量%、Fe：0.2重量％、Mn：0.2重量％、Ti：0.3重量%、Cr：0.1重量％、V：0.3重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。按照本发明所提供的制备方法制得铝合金铸锭。

实施例2

Si：11.0重量％、Mg：0.7重量％、Cu：0.3重量%、Fe：0.1重量％、Mn：0.5重量％、Ti：0.05重量%、Cr：0.05重量％、V：0.05重量%、Sr：0.01重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。按照本发明所提供的制备方法制得铝合金铸锭。

实施例3

Si：9.0重量％、Mg：0.6重量％、Cu：0.2重量%、Fe：0.1重量％、Mn：0.4重量％、Ti：0.1重量%、Cr：0.05重量％、V：0.05重量%、Sr：0.1重量%、Sb：0.050重量％，余量包含Al和不可避免的杂质。按照本发明所提供的制备方法制得铝合金铸锭。

实施例4

Si：8.0重量％、Mg：0.5重量％、Cu：0.15重量%、Fe：0.05重量％、Mn：0.35重量％、Ti：0.12重量%、Cr：0.07重量％、V：0.15重量%、Sb：0.10重量％、Ni：0.005重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。按照本发明所提供的制备方法制得铝合金铸锭。

实施例5

Si：7.0重量％、Mg：0.4重量％、Cu：0.1重量%、Fe：0.02重量％以下、Mn：0.3重量％、Ti：0.2重量%、Cr：0.1重量％、V：0.2重量%、Sr：0.05重量%、Sb：0.20重量％、Ni：0.001重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。按照本发明所提供的制备方法制得铝合金铸锭。

比较例

比较例1、2、3分别为CN 102301021A中的实施例1、3、8.

本发明的实施例1~5得到的铝合金铸锭与比较例1~3得到的铝合金铸锭的机械特性如表1所示。

表1

从表1可以看出，本发明所提供的铝合金的不仅具有较高的屈服强度及延伸率，而且具有优异的电导率。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种加压铸造用铝合金，其特征在于，含有：Si：5.5～11.0重量％、Mg：0.3～0.7重量％、Cu：0.05～0.3重量%、Fe：0.2重量％以下、Mn：0.2～0.5重量％、Ti：0.05～0.3重量%、Cr：0.05～0.07重量％、V：0.05～0.3重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，含有：Si：7.0～9.0重量％、Mg：0.4～0.6重量％、Cu：0.1～0.2重量%、Fe：0.1重量％以下、Mn：0.3～0.4重量％、Ti：0.1～0.2重量%、Cr：0.05～0.07重量％、V：0.05～0.2重量%，余量包含Al和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于，添加0.01～0.1重量%的Sr。

4.根据权利要求3所述的铝合金，其特征在于，添加0.01～0.05重量%的Sr。

5.根据权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于，添加0.05～0.20重量％的Sb。

6.根据权利要求5所述的铝合金，其特征在于，添加0.1～0.2重量％的Sb。

7.根据权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于，添加0.001～0.02重量%的Ni。

8.一种铝合金铸件，其特征在于，其由权利要求1～7中任一项所述的铝合金加压铸造而成。