CN106282679A - 压铸用铝合金组合物、利用其的铸造品及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及表面的氧化层以稳定且致密的方式形成，从而在盐水环境或水或大气状态下具有优秀的耐腐蚀性，并表现出高的拉伸强度和屈服强度，因而可以制造需要较高的耐久性和成型性的电子设备部件及汽车部件的压铸用合金、利用其的铸造品的制造方法及铸造品。本发明的压铸用铝合金包含硅、镁、铬、锆、锰、镍及剩余铝。

Description

压铸用铝合金组合物、利用其的铸造品及制造方法

技术领域

本发明涉及在铝中添加镁(Mg)、铬(Cr)、锆(Zr)、锰(Mn)、镍(Ni)及硅(Si)来使表面的氧化层以稳定且致密的方式形成，从而在盐水环境或水或大气状态下具有优秀的耐腐蚀性，并表现出高的拉伸强度和屈服强度，因而可以制造需要较高的耐久性和成型性的电子设备部件及汽车部件的压铸用合金、利用其的铸造品的制造方法及铸造品。

背景技术

作为使用铝来制造产品的方法，具有塑性加工法和压铸法，上述塑性加工法对铝板材进行冲压加工来制成所需的形状，上述压铸法向机械加工成产品形状的模具注入铝熔融物来制造与模具相同的铸件。

通过压铸法生产的产品具有尺寸准确的优点，因此，广泛应用于需要比较复杂的设计的汽车或航空器部件、电子设备、光学设备等，然而根据产品的高功能化，除了作为铝类合金的固有特征的轻量性之外，还需要耐蚀性、耐磨性、高强度等。

压铸用合金中最具有代表性的铝合金为ALDC12和AZ91D。ALDC12合金的屈服强度为165MPa，拉伸长度为331Mpa，AZ91D合金的屈服强度低于ALDC12合金的屈服强度，为150Mpa，拉伸强度也低于ALDC12合金的拉伸强度，为230Mpa，这很难适用于如智能手机或平板保护套等需要强度的小型化产品。并且，ZA27合金呈现出365Mpa的屈服强度和426Mpa的拉伸强度，因此，虽然在强度面很优秀，但由于比重为5g/cc，比铝合金重，因而在轻量化方面存在界限。

为了解决这种问题，韩国登录特许公报第1133103号提出“压铸用高强度铝合金”。所提出的铝合金通过在铝底料添加锌(Zn)、镁(Mg)、铜(Cu)、锆(Zr)及钛(Ti)来提高强度。然而，上述合金由于需要在120℃温度中进行24小时以上的时效处理，因而不仅具有生产率下降的问题，而且具有向模具内高速注入的合金熔融物在模具的内壁烧结的问题。

作为另一例，韩国公开特许公报第2012-0129458号提出“薄壁产品用高强度压铸铝合金”，然而通过在铝底料添加镁(Mg)、硅(Si)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钛(Ti)，不仅提高强度，而且还减少合金熔融物和模具间的烧结性来改进铸造性。但是，上述合金因耐蚀性脆弱而具有表面被水分或湿气氧化并腐蚀的缺点。

现有技术文献

专利文献

1.韩国登录特许公报第1133103号(发明名称：压铸用高强度铝合金，2010年04月22日)

2.韩国公开特许公报第2012-0129458号(发明名称：薄壁产品用高强度压铸铝合金，2012年11月28日)

发明内容

本发明为了解决上述技术问题而提出，本发明的目的在于，提供表面的氧化层以稳定且致密的方式形成，从而在盐水环境或水或大气状态下具有优秀的耐腐蚀性，并具有高的拉伸强度和屈服强度的压铸用铝合金组合物。

本发明的再一目的在于，利用这种铝合金组合物来提供耐腐蚀性和强度优秀的铸造品的制造方法。

本发明的另一目的在于，利用这种铸造品的制造方法来提供薄板 型电子设备部件。

为了解决上述问题，本发明的压铸用铝合金组合物包含锌、硅、钛、镁、铁及剩余铝。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加5.0～12.0重量百分比的上述硅。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加0.3～5.5重量百分比的上述镁。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加0.15～0.5重量百分比的上述铬。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加0.01～3.0重量百分比的上述锆。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加0.1～1.5总重量百分比的上述锰。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加0.001～0.1重量百分比的上述镍。

并且，在本发明中，上述铝合金还可包含锌、钛、铁、锡及铜。

并且，在本发明中，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，可添加0.01～5.0重量百分比的锌、0.1～1.5重量百分比的钛、0.1～1.0重量百分比的铁、0.001～0.7重量百分比的锡、0.001～1.0重量百分比的铜。

并且，在本发明中，上述压铸用铝合金的拉伸强度可以为270MPa～370MPa，屈服强度可以为170～270MPa，延伸率可以为4％以上。

另一方面，根据本发明再一实施方式的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法，包括：根据本发明来准备压铸用铝合金组合物的步骤；以及溶解上述铝合金组合物，并向压铸模具供给合金熔融物，来制造铸造品的步骤。

并且，在本发明中，向上述压铸模具注入的合金熔融物的铸造温度可以为680～750℃。

并且，在本发明中，上述压铸模具的铸造压力可以为75Mpa。

另一方面，根据本发明的另一实施方式，根据本发明的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法来制造而成，上述铝合金铸造品可可以为电子设备部件或汽车部件。

本发明的压铸用铝合金组合物因在铝底料添加作为有效的组成成分的镁、铬、锆、锰、镍及硅来使表面的氧化层以稳定且致密的方式形成，从而在盐水环境或水或大气状态下具有优秀的耐腐蚀性，并表现出高的拉伸强度和屈服强度，因而可以制造兼备耐久性和成型性的电子设备部件及汽车部件。

附图说明

图1为用于本发明的实验的ASTM(小尺寸)Subsize规格试片的图。

图2为试片的耐蚀实验照片肉眼观察。

图3为试片的耐蚀实验照片放大观察1。

图4为试片的耐蚀实验照片放大观察2。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。

本发明的一实施例方式为以兼备耐蚀性和优秀的强度的方式包含硅、镁、铬、锆、锰、镍、锌、钛、铁、锡、铜及剩余铝的压铸用铝合金组合物。

相对于本发明的压铸用铝合金组合物的总重量，添加5.0～12.0重量百分比的硅、0.3～5.5重量百分比的镁、0.15～0.5重量百分比的铬、0.01～3.0重量百分比的锆、0.1～1.5重量百分比的锰、0.001～0.1重量百分比的镍、0.01～5.0重量百分比的锌、0.1～1.5重量百分比的钛、0.1～1.0重量百分比的铁、0.001～0.7重量百分比的锡、0.001～1.0重量百分比的铜及剩余铝。

硅以提高流动性和强度的方式添加，若所添加的硅的含量大于12.0重量百分比，则因热处理能力薄弱而发生破裂，若所添加的硅的含量小于5.0重量百分比，则因流动性降低而导致合金熔融物向模具的内部的填充性降低。因此，优选地，以可以提高模具内的流动性、强度及热处理的方式添加8.5重量百分比的硅。

镁以使紧密的表面氧化层(MgO)急剧成长来防止内部腐蚀，并提高强度的方式添加。若镁的组成百分比大于5.5重量百分比，则降低流动性，若镁的组成百分比小于0.3重量百分比，则无法实现提高耐蚀性的原本目的，因此，优选地，为了提高耐腐蚀性和强度，并为了适当的流动性而添加3.0重量百分比。

铬作为提高耐蚀性的元素，若所添加的铬的组成百分比大于0.5重量百分比，则下降强度，若所添加的铬的组成百分比小于0.01重量百分比，则很难提高耐蚀性，因此，优选地，添加0.3重量百分比。

锆以与耐腐蚀性一同提高高温中的强度的方式添加。若锆的含量大于0.3重量百分比，则发生龟裂或破碎，因此，优选地，以提高耐腐蚀性和强度并补充脆性的方式添加0.15重量百分比的锆。

锰以增进耐蚀性，在高温条件下增加软化性，且改善表面处理特性的方式添加。若所添加的锰的组成百分比大于1.5重量百分比，则铸造性的降低，因此，优选地，以可以一同提高耐蚀性、软化性、表面处理及铸造性的方式添加0.1重量百分比的锰。

镍作为有害元素，处于禁止使用的趋势，但执行提高合金的腐蚀性的作用。优选地，镍的组成百分比为0.001～0.1重量百分比，但即使添加大于0.1重量百分比的镍，也无法突出地提高耐腐蚀性。

锌以使铸造性及强度的提高极大化的方式添加。若所添加的锌的组成百分比大于5.0重量百分比，则降低耐蚀性和韧性，因此，优选地，以可以一同满足铸造性、强度的提高及耐蚀性、韧性的方式添加2.5重量百分比的锌。

钛以通过晶粒的细化来提高成型性和强度的方式添加。若所添加的组成百分比大于1.5重量百分比，则降低熔液的流动，促进不良，因此，优选地，以提高成型性和强度，并防止不良的方式添加1.0重量百分比的钛。

铁以防止在合金熔融物的模具的内壁烧结，并提高强度的方式添加。若铁的含量大于1.0重量百分比，则导致耐蚀性的降低和产生沉淀物，因此，优选地，以具有均匀的固着性防止性能、强度提高性能及耐蚀性的方式添加0.6重量百分比的铁。

锡以提高成型性和切削加工性的方式添加。若所添加的锡的组成百分比大于0.7重量百分比，则降低耐蚀性，因此，优选地，以兼备成 型性、切削加工性及耐蚀性的方式添加0.4重量百分比的锡。

铜执行提高固化效果的合金强度的作用。若所添加的铜的组成百分比大于1.0重量百分比，则导致耐腐蚀性的降低，因此，优选地，添加0.5重量百分比的铜。

本发明另一实施方式为利用上述铝合金组合物来制造铸造品的方法。首先，按上述金属元素的组成比来准备铝合金组合物。即，准备5.0～12.0重量百分比的硅、0.3～5.5重量百分比的镁、0.15～0.5重量百分比的铬、0.01～3.0重量百分比的锆、0.1～1.5重量百分比的锰、0.001～0.1重量百分比的镍、0.01～5.0重量百分比的锌、0.1～1.5重量百分比的钛、0.1～1.0重量百分比的铁、0.001～0.7重量百分比的锡、0.001～1.0重量百分比的铜及剩余铝。

接着，在熔炉中熔融所准备的铝合金组合物，并向压铸模具供给合金熔融物来完成铸造品。此时，若压铸的铸造温度低，则在基于流动性降低的模具填充性方面发生问题，若压铸的铸造温度高，则增大凝固时的收缩率，具有发生龟裂的忧虑，因此，优选为680～750℃。然后，以75Mpa的铸造压力来制造铸造品。

随着在铝中添加适当的组成成分的金属元素，以这种方式完成的铸造品的表面的氧化层以稳定且致密的方式形成，从而在盐水环境或水或大气状态下具有优秀的耐腐蚀性，并表现出高的拉伸强度和屈服强度，并且，当进行铸造时，合金熔融物不会烧结于模具的内壁，且合金熔融物的模具填充性有所提高，因而可制造移动外壳之类的厚度仅为数mm的薄板形态铸造品。

以下，对本发明的具体实施例进行观察。

准备铝合金

按如下组成百分比准备本发明的铝合金组合物(实施例1)和与其相比较的铝合金组合物(比较例1、比较例2)。

区分	硅	镁	铬	锆	锰	镍	锌	钛	铁	锡	铜	铝
													实施例1	8.5	3.0	0.3	0.15	1.0	0.05	2.5	1.0	0.6	0.4	0.5	剩余部分
比较例1	12.0	0.45	0.5	0	0.1	0.5	1.5	0.1	1.3	0.03	4.5	剩余部分
													比较例2	9.0	0.3	0.5	0	0.1	0.5	3.0	0.1	2.0	0.03	3.5	剩余部分

单位：重量百分比

制作试片

根据利用上述铝合金组合物的铸造品的制造方法，将所准备的3种合金分别制成图1的ASTM小尺寸(Subsize)规格的试片。

单位：mm

测定耐腐蚀性

不经过表面处理而根据盐水喷雾实验方法KS D 9502以如下条件在所制造的3种试片的表面进行了喷雾。

-氯化钠(Nacl(Sodium Chloride))：99.5％，三田纯药工业公司

-盐水浓度：5％

-水：去离子水及蒸馏水

-试验温度：35℃±1℃

-喷雾液pH(35℃)：pH6.5～7.2

-喷雾压力：0.07～0.17MPa

-喷雾方法：连续喷雾

-喷雾量：1.5±0.5ml/hr

在进行24小时的喷雾之后，与肉眼观察一同利用走查电子显微镜来观察250μm的表面状态和5μm的氧化膜状态。

强度及延伸率测定

利用万能试验机(Instron 5982)来测定4种拉伸试片的拉伸强度、屈服强度及延伸率。

区分	实施例1	比较例1	比较例2
				屈服强度(Mpa)	200	180	170
拉伸强度(Mpa)	280	250	240
				延伸率(％)	4	3	3

实验结果

在肉眼观察中可确认，实施例1与比较例1、比较例2相比，颜色鲜明且表面致密。并且，在放大观察1中，未在实施例1中出现的龟裂分别出现在比较例1、比较例2中，而在放大观察2中，与实施例1相比，比较例1、比较例2因腐蚀引起的表面氧化层的厚度特别的高。并且，在强度测定中可确认，实施例1与比较例1、比较例2相比，具有更高的屈服强度、拉伸强度及延伸率。因此，判断出实施例1与比较例1、比较例2相比，不仅耐腐蚀性优秀，而且强度也很优秀。

本发明并不局限于所记载的实施例，可在不超出本发明的思想及范围内进行多种修改及变更，这对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言是显而易见的。因此，应将这种变形例或修改例视为属于本发明的发明要求保护范围。

Claims (14)

1.一种压铸用铝合金组合物，其耐蚀性和强度优秀，上述压铸用组合物的特征在于，包含硅、镁、铬、锆、锰、镍及剩余铝。

2.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加5.0～12.0重量百分比的上述硅。

3.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加0.3～5.5重量百分比的上述镁。

4.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加0.15～0.5重量百分比的上述铬。

5.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加0.01～3.0重量百分比的上述锆。

6.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加0.1～1.5总重量百分比的上述锰。

7.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加0.001～0.1重量百分比的上述镍。

8.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，还包含锌、钛、铁、锡及铜。

9.根据权利要求8所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，相对于压铸用铝合金组合物的总重量，添加0.01～5.0重量百分比的锌、0.1～1.5重量百分比的钛、0.1～1.0重量百分比的铁、0.001～0.7重量百分比的锡、0.001～1.0重量百分比的铜。

10.根据权利要求1所述的压铸用铝合金组合物，其特征在于，上述压铸用铝合金的拉伸强度为270MPa～370MPa，屈服强度为170～270MPa，延伸率为4％以上。

11.一种利用铝合金组合物的铸造品的制造方法，其特征在于，包括：

准备权利要求1至10中任一项所述的压铸用铝合金组合物的步骤；以及

溶解上述压铸用铝合金组合物，并向压铸模具提供合金熔融物，来制造铸造品的步骤。

12.根据权利要求11所述的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法，其特征在于，注入于上述压铸模具的合金熔融物的铸造温度为680～750℃。

13.根据权利要求12所述的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法，其特征在于，上述压铸模具的铸造压力为75Mpa。

14.一种铝合金铸造品，其特征在于，通过权利要求9至11中任一项所述的利用铝合金组合物的铸造品的制造方法来制造而成，上述铝合金铸造品为电子设备部件及汽车部件。