CN105002407A - 一种汽车车轮铝型材及其设备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车车轮铝型材，具体地说是一种汽车车轮铝型材及其设备方法，所述的汽车车轮铝型材含有如下质量百分比的金属物质：Mg0.2-0.6％、Si6.5-7.5％、Sr0.003-0.3％、Fe＜0.2％、Ti＜0.2％、杂质总和＜0.2％、其余为Al；本发明包含的一种汽车车轮铝型材的制备方法，包括如下步骤：熔炼、精炼、净化、浇筑、淬火和时效处理。本发明的金属原料配比合理，本制备方案的浇筑、淬火以及时效处理的温度、时间控制合理，所制备的汽车车轮铝型材具有较好的机械性能，使得本发明制备的汽车车轮铝型材的抗拉强度、屈服强度、延伸率和抗磨损性等都有大幅提升。

Description

一种汽车车轮铝型材及其设备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车车轮铝型材，具体地说是一种汽车车轮铝型材及其设备方法。

背景技术

汽车工业早已成为发达国家和地区国民经济的支柱产业，并带动着冶金、石化、机械、电子、城建等许多相关产业的迅速发展。汽车作为社会发达和现代化的标志，带来了社会进步和繁荣，但同时也带来了环保、能源、交通、土地等一系列的问题，为此，汽车行业多来一直从汽车产品自身结构设计、材料选用和制造工艺等方面入手，努力开发现代型汽车，并特别注重节能和环保，把促进汽车轻量化作为首要问题。

铝及铝合金材料具有一系列优良特性，诸如密度小、比强度和比刚度高、弹性好，抗冲击性能好，耐腐蚀、耐磨、高导电、易表面着色、良好的加工性能以及高的回收再生性，在工程领域内，被认为是“机会金属”和“希望金属”，目前，全世界用铝的16％以上是用于汽车领域，从汽车工业和铝工业的形势出发考虑，研究和开发具有更卓越性能的铝合金材料、增加品种、降低成本已经成为这两个行业迫在眉睫的新使命。

铝制车轮的制造业在我国只有13年历史，是一个新兴的汽车、摩托车部件产业，2001年铝制摩托车车轮产量1050万件，已经达到世界第一位，铝制汽车车轮产量1000万件，已经达到世界第八位。上世纪80年代后期，广州、北京的高级轿车配件商店中已经有铝轮出售，当时价格在1200.1500元/只，被认为是奢侈品，并不被大家注意。1988年戴卡公司开始建厂，1989年铝制汽车车轮才引起国人的关注，目前这个行业已经有30多家工厂，行业总投资约20-25亿元，产值约26亿元人民币。铝制摩托车车轮的产值也达到15亿元。国内知名的车轮生产企业有：昆山六丰、南海中南、戴卡公司、万丰奥特公司等，因此，用于铝制车轮生产的铝合金的需求量也在不断增长，

现有技术中的汽车车轮铝型材往往由于材料成分以及制备工艺上的缺陷，导致铝型材的抗拉强度、屈服强度、延伸率和耐磨性等方面有待改善，本发明的主要研究对象是用于铝合金车轮生产的铝合金的材料成分优化和制造工艺。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种汽车车轮铝型材及其设备方法，能够使克服现有技术中部分汽车车轮铝型材的拉强度、屈服强度、延伸率和耐磨性较低而给人们造成安全隐患的缺陷。

一种汽车车轮铝型材，其特征在于：含有如下质量百分比的金属物质：

Mg0.2-0.6％、Si6.5-7.5％、Sr0.003-0.3％、Fe＜0.2％、Ti＜0.2％、杂质总和＜0.2％、其余为Al。

本发明所述的一种汽车车轮铝型材，含有如下质量百分比的金属物质：

Mg0.35％、Si7％、Sr0.1％、Fe0.15％、Ti0.1％、杂质总和0.15％，其余为Al。

一种汽车车轮铝型材的制备方法，包括如下步骤：

(1)熔炼：计算各金属原料用量并按配比准备金属原料，金属原料包括：一级废料、纯度99％以上的铝锭及中间合金，所述中间合金为硅含量为15-20％的铝硅、铜含量为35-40％的铝铜、铬含量为2-3％的铝铬、锰含量为9-10％的铝锰、纯度≥99.5％的镁锭和钛含量为3-5％的铝钛，所述一级废料占所述金属原料的量为50％；

向熔炼炉中依次投入所述一级废料、铝锭及除所述镁锭和铝钛外的中间合金，熔化温度为720-750℃，待其熔化后，在745±5℃条件下投入高熔点的铝钛，再投入镁锭，取样进行化学检测，调整各组份含量，使产品中的各组份含量满足权利要求1或2的要求；

(2)精炼：所述(1)的合金熔化后，加入占炉料总量0.4-0.6％的覆盖剂；当熔炼炉内温度为710-720℃时，加入占炉料总量O.1-0.3％的gllhj-l型专用精练剂，且分两次用钟罩将精炼剂压入熔体，由上向下做螺旋运动，直到铝溶液不冒泡为止，时间不小于lO分钟；铝溶液静置lO分钟后扒渣检验；

(3)净化：将0.5m³的惰性气体引入铝熔液中10分钟，且对(2)过程得到的铝熔液进行搅拌；接着将过滤器烘烤至200-220℃，再将所述铝熔液流过所述过滤器；

(4)浇筑：浇筑前，将流槽须做烘干处理，铸模须用钢丝刷打磨，除净模型内的积垢；检查铸锭机运行状态，保持冷却水水压0.4MPa，浇注温度为670—680℃，接着把(3)过程后的铝溶液浇入铸模内，凝固前扒去氧化皮，使凝固表面无气泡冒出且表面光滑，得到铝铸件；

(5)淬火：将(4)过程中刚凝固且仍在高温状态的铝铸件直接淬入水中，使铝铸件处于饱和状态,所述的水温为50-100℃，淬火时间为8-20h；

(6)时效处理：将(5)过程得到的铝铸件进行两个阶段时效处理，第一阶段的温度为100～110℃，时效处理10h，第二阶段的时效的温度为130～140℃，时效处理8h。

优选的，所述的(2)精炼中gllhj-l型专用精炼剂由具有吸附溶解夹渣能力的熔剂A和造气物质B组成；A含有NaCl-KCI、Na2SiF6、NaF，B含有合成氨。

优选的，所述(3)净化中的过滤器为多孔泡沫陶瓷过滤器。

本发明的有益效果在于：

本发明汽车车轮铝型材的制备方法中，采用gllhj-l型专用精炼剂，相比较与传统的石墨硝酸盐类精练剂，该种精炼剂中的NaF能侵蚀Al2O3、Al界面上的金属本体，使氧化膜机械地脱离，更容易溶入溶剂中；且反应生成的Na2SiF6有吸附A1203的作用，也能和Si02结合成块状渣，极易扒去；同时，Na2SiF6直接与A1203发生作用，具有除杂功能。避免了石墨硝酸盐类溶剂发生石墨夹渣的缺陷；Na2SiF6分解产生的SiF4有部分除气作用；溶剂溶解、挤破精炼气泡表面的氧化膜，有利于氢向气泡内扩散；溶剂吸附溶解氢气泡基体A1203，捕获氢气泡上浮逸出。造气物质B与熔体发生放热反应，产生N2和CO气体，其中，N2是惰性气体，CO为还原性气体，N2、CO起浮游作用，避免了石墨硝酸盐类精练剂产生氧化气体的缺陷；且使熔剂自动破碎，使熔剂粒与铝熔体发生混搅，改善熔剂与铝熔体发生作用的动力学条件。

且本制备方法中，采用惰性气体引入铝溶液中，引入铝熔体时，靠近气泡的铝熔液受到不含氢的气氛的作用，与其周围的气氛建立平衡，部分氢会扩散到惰性气泡而形成H2并被排除到熔体外边，从而能够很好地起到净化气体作用。

同时，采用多孔泡沫陶瓷过滤器,多孔泡沫陶瓷过滤器具有足够的机械强度：具有很高的耐热冲击的冲刷性能；具有足够的孔隙率及金属液的穿透能力；具有极低的发气性；具有较高的化学稳定性，能够有效的过滤掉铝溶液中的大部分杂质，过滤效果好。

且本发明的金属原料配比合理，本制备方案的浇筑、淬火以及时效处理的温度、时间控制合理。

鉴于上述原因，本发明所制备的汽车车轮铝型材具有较好的机械性能，使得本发明制备的汽车车轮铝型材的抗拉强度、屈服强度、延伸率和抗磨损性等都有大幅提升。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

实施例1

一种汽车车轮铝型材，其特征在于：含有如下质量百分比的金属物质：

Mg0.2-0.6％、Si6.5-7.5％、Sr0.003-0.3％、Fe＜0.2％、Ti＜0.2％、杂质总和＜0.2％、其余为Al。

本发明所述的一种汽车车轮铝型材，含有如下质量百分比的金属物质：

Mg0.35％、Si7％、Sr0.1％、Fe0.15％、Ti0.1％、杂质总和0.15％，其余为Al。

一种汽车车轮铝型材的制备方法，包括如下步骤：

(1)熔炼：计算各金属原料用量并按配比准备金属原料，金属原料包括：一级废料、纯度99％以上的铝锭及中间合金，所述中间合金为硅含量为15-20％的铝硅、铜含量为35-40％的铝铜、铬含量为2-3％的铝铬、锰含量为9-10％的铝锰、纯度≥99.5％的镁锭和钛含量为3-5％的铝钛，所述一级废料占所述金属原料的量为50％；

向熔炼炉中依次投入所述一级废料、铝锭及除所述镁锭和铝钛外的中间合金，熔化温度为720-750℃，待其熔化后，在745±5℃条件下投入高熔点的铝钛，再投入镁锭，取样进行化学检测，调整各组份含量，使产品中的各组份含量满足权利要求1或2的要求；

(2)精炼：所述(1)的合金熔化后，加入占炉料总量0.4-0.6％的覆盖剂；当熔炼炉内温度为710-720℃时，加入占炉料总量O.1-0.3％的gllhj-l型专用精练剂，且分两次用钟罩将精炼剂压入熔体，由上向下做螺旋运动，直到铝溶液不冒泡为止，时间不小于lO分钟；铝溶液静置lO分钟后扒渣检验；

采用gllhj-l型专用精炼剂，相比较与传统的石墨硝酸盐类精练剂，该种精炼剂中的NaF能侵蚀Al2O3、Al界面上的金属本体，使氧化膜机械地脱离，更容易溶入溶剂中；且反应生成的Na2SiF6有吸附A1203的作用，也能和Si02结合成块状渣，极易扒去；同时，Na2SiF6直接与A1203发生作用，具有除杂功能。避免了石墨硝酸盐类溶剂发生石墨夹渣的缺陷；Na2SiF6分解产生的SiF4有部分除气作用；溶剂溶解、挤破精炼气泡表面的氧化膜，有利于氢向气泡内扩散；溶剂吸附溶解氢气泡基体A1203，捕获氢气泡上浮逸出。造气物质B与熔体发生放热反应，产生N2和CO气体，其中，N2是惰性气体，CO为还原性气体，N2、CO起浮游作用，避免了石墨硝酸盐类精练剂产生氧化气体的缺陷；且使熔剂自动破碎，使熔剂粒与铝熔体发生混搅，改善熔剂与铝熔体发生作用的动力学条件。

(3)净化：将0.5m³的惰性气体引入铝熔液中10分钟，且对(2)过程得到的铝熔液进行搅拌；接着将过滤器烘烤至200-220℃，再将所述铝熔液流过所述过滤器，所述的过滤器为多孔泡沫陶瓷过滤器，多孔泡沫陶瓷过滤器具有足够的机械强度：具有很高的耐热冲击的冲刷性能；具有足够的孔隙率及金属液的穿透能力；具有极低的发气性；具有较高的化学稳定性，能够有效的过滤掉铝溶液中的大部分杂质，过滤效果好。

(7)浇筑：浇筑前，将流槽须做烘干处理，铸模须用钢丝刷打磨，除净模型内的积垢；检查铸锭机运行状态，保持冷却水水压0.4MPa，浇注温度为670—680℃，接着把(3)过程后的铝溶液浇入铸模内，凝固前扒去氧化皮，使凝固表面无气泡冒出且表面光滑，得到铝铸件；

(8)淬火：将(4)过程中刚凝固且仍在高温状态的铝铸件直接淬入水中，使铝铸件处于饱和状态,所述的水温为50-100℃，淬火时间为8-20h；

(9)时效处理：将(5)过程得到的铝铸件进行两个阶段时效处理，第一阶段的温度为100～110℃，时效处理10h，第二阶段的时效的温度为130～140℃，时效处理8h。

本发明的金属原料配比合理，本制备方案的浇筑、淬火以及时效处理的温度、时间控制合理。

本发明中将上述步骤得到的汽车车轮铝型材作为实施例，而现有技术制备得到的常规6000型铝合金材料作为对比例，得到的两种汽车车轮铝型材性能对比如表1所示。

表1

由表1可知，本发明中的汽车车轮铝型材在抗拉强度、屈服强度、延伸率和抗磨损性上明显优于利用现有技术制备的常规6000型铝合金材料，解决了现有汽车车轮铝型材存在的抗拉强度、屈服强度、延伸率和抗磨损性不足等缺陷。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种汽车车轮铝型材，其特征在于：含有如下质量百分比的金属物质：

Mg0.2-0.6％、Si6.5-7.5％、Sr0.003-0.3％、Fe＜0.2％、Ti＜0.2％、杂质总和＜0.2％、其余为Al。

2.根据权利要求1所述的一种汽车车轮铝型材，其特征在于：含有如下质量百分比的金属物质：Mg0.35％、Si7％、Sr0.1％、Fe0.15％、Ti0.1％、杂质总和0.15％，其余为Al。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车车轮铝型材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)熔炼：计算各金属原料用量并按配比准备金属原料，金属原料包括：一级废料、纯度99％以上的铝锭及中间合金，所述中间合金为硅含量为15-20％的铝硅、铜含量为35-40％的铝铜、铬含量为2-3％的铝铬、锰含量为9-10％的铝锰、纯度≥99.5％的镁锭和钛含量为3-5％的铝钛，所述一级废料占所述金属原料的量为50％；

向熔炼炉中依次投入所述一级废料、铝锭及除所述镁锭和铝钛外的中间合金，熔化温度为720-750℃，待其熔化后，在745±5℃条件下投入高熔点的铝钛，再投入镁锭，取样进行化学检测，调整各组份含量，使产品中的各组份含量满足权利要求1或2的要求；

(2)精炼：所述(1)的合金熔化后，加入占炉料总量0.4-0.6％的覆盖剂；当熔炼炉内温度为710-720℃时，加入占炉料总量0.1-0.3％的gllhj-l型专用精练剂，且分两次用钟罩将精炼剂压入熔体，由上向下做螺旋运动，直到铝溶液不冒泡为止，时间不小于10分钟；铝溶液静置10分钟后扒渣检验；

(3)净化：将0.5m³的惰性气体引入铝熔液中10分钟，且对(2)过程得到的铝熔液进行搅拌；接着将过滤器烘烤至200-220℃，再将所述铝熔液流过所述过滤器；

(4)浇筑：浇筑前，将流槽须做烘干处理，铸模须用钢丝刷打磨，除净模型内的积垢；检查铸锭机运行状态，保持冷却水水压0.4MPa，浇注温度为670—680℃，接着把(3)过程后的铝溶液浇入铸模内，凝固前扒去氧化皮，使凝固表面无气泡冒出且表面光滑，得到铝铸件；

(5)淬火：将(4)过程中刚凝固且仍在高温状态的铝铸件直接淬入水中，使铝铸件处于饱和状态,所述的水温为50-100℃，淬火时间为8-20h；

(6)时效处理：将(5)过程得到的铝铸件进行两个阶段时效处理，第一阶段的温度为100～110℃，时效处理10h，第二阶段的时效的温度为130～140℃，时效处理8h。

4.根据权利要求3所述的一种汽车车轮铝型材的制备方法，其特征在于：所述的(2)精炼中gllhj-l型专用精炼剂由具有吸附溶解夹渣能力的熔剂A和造气物质B组成；A含有NaCl-KCI、Na2SiF6、NaF，B含有合成氨。

5.根据权利要求3所述的一种汽车车轮铝型材的制备方法，其特征在于：所述(3)净化中的过滤器为多孔泡沫陶瓷过滤器。