CN113046605A - 一种耐腐蚀铝合金压铸件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐腐蚀铝合金压铸件，属于铝合金技术领域，所述耐腐蚀铝合金压铸件具有如下质量百分比的元素组分组成：镁8.4‑9.6％，硅2.0‑4.0％，钙0.8‑1.6％，锰0.2‑0.7％，锶0.1‑0.6％，钪0.1‑0.3％，锆0.1‑0.3％，余量为铝和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的总量小于0.3％；本发明通过合金组份的优化调节，以镁、钙、锶、钪作为强化元素，在保持合金强度和可加工性能的同时提高耐腐蚀性能，具有良好的综合力学性能。

Description

一种耐腐蚀铝合金压铸件

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种耐腐蚀铝合金压铸件。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，工业经济的飞速发展，铝合金密度低但是可塑性较高，可加工成各种型材，具有优良的导电性和导热性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢，目前市场对铝合金焊接结构件和防腐蚀的需求日益增多，使铝合金的材质性研究也随之深入。

铝合金较活泼，在普通的大气环境下，表面将自然生成一层氧化膜，但厚度较薄，一般为0.01-0.1μm，使得铝合金基体在普通大气环境、中性和弱酸溶液中具有一定的作用，但在污染较严重、湿度较大、滨海地区大气环境以及其它酸、碱等环境中，其表面氧化膜难以具有较好的耐蚀性能。而压铸铝合金多用于外部环境非常苛刻的条件下使用，对其耐腐蚀性能要求极高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种耐腐蚀铝合金压铸件。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种耐腐蚀铝合金压铸件，所述耐腐蚀铝合金压铸件具有如下质量百分比的元素组分组成：镁8.4-9.6％，硅2.0-4.0％，钙0.8-1.6％，锰0.2-0.7％，锶0.1-0.6％，钪0.1-0.3％，锆0.1-0.3％，余量为铝和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的总量小于0.3％。

优选的，所述耐腐蚀铝合金压铸件具有如下质量百分比的元素组分组成：镁9.2％，硅2.4％，钙1.1％，锰0.38％，锶0.32％，钪0.22％，锆0.18％，余量为铝和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的总量小于0.3％。

优选的，所述镁、硅、钙、锰、锶、钪、锆以单质形式加入或以与铝形成中间合金的形式加入。

优选的，所述耐腐蚀铝合金压铸件的制备方法包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭、纯镁锭、Mg-Sr、Al-Mn、Al-Si、Al-Zr、Al-Ca以及Al-Sc中间合金为原料，按比称量各原料，将称量好的合金原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、将预热好的纯铝锭放入石墨电阻坩埚炉中，加热至750-760℃使完全熔化，再依次加入预热好的Al-Mn、Al-Si、Al-Zr和Al-Ca中间合金熔炼，熔炼温度760-780℃，熔炼完成后控制熔体温度降至750℃以下，加入预热好的纯镁锭和Mg-Sr中间合金，完全熔化后加入熔体0.05wt.％的镁精炼剂，充分搅拌进行精炼除气，静置20-30min后扒除熔体表面漂浮的杂质，得到合金熔融体；

S3、将所述合金熔融体静置，待温度调整至压铸温度，压铸成型得到压铸件。

优选的，所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述合金熔融体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100～110s，然后卸压脱模。

优选的，所述制备方法还包括步骤：

S4、将所述压铸件依次在575-580℃、300℃、450℃、500℃进行热处理，热处理时间分别为5h、3h、3h、0.5h，经热处理后水淬。

优选的，所述压铸温度为700℃。

本发明的有益效果为：

本发明通过合金组份的优化调节，以镁、钙、锶、钪作为强化元素，在保持合金强度和可加工性能的同时提高耐腐蚀性能，具有良好的综合力学性能；其中，添加高含量的镁增加了铝合金的强度，也利于合金后期的表面处理，并且提高了耐腐蚀性，添加钙、锶提高铝合金的韧性，通过精确设定合金元素镁、钙和锶的含量，提高了铝合金材料的延伸率、耐腐蚀性和可加工性；以Mg-Sr中间合金的形式向铝合金引入锶，易于与镁、铝形成微合金化，提高耐腐蚀性，通过添加钪在铝合金中形成纳米级的Al₃Sc析出相，可起到强化的作用，锆则可部分替代钪形成Al₃(Sc,Zr)弥散相，进一步提高合金强度，同时，少量硅的添加对合金强度也具有积极作用，热处理水淬则使合金均质化。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种耐腐蚀铝合金压铸件，所述耐腐蚀铝合金压铸件具有如下质量百分比的元素组分组成：镁9.2％，硅2.4％，钙1.1％，锰0.38％，锶0.32％，钪0.22％，锆0.18％，余量为铝和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的总量小于0.3％；

所述镁、硅、钙、锰、锶、钪、锆以与铝形成中间合金的形式加入；

所述耐腐蚀铝合金压铸件的制备方法包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭(99.8wt.％)、纯镁锭、Mg-Sr(20wt.％Sr)、Al-Mn(10wt.％Mn)、Al-Si(20wt.％Si)、Al-Zr(10wt.％Zr)、Al-Ca(10wt.％Ca)以及Al-Sc(10wt.％Sc)中间合金为原料，按比称量各原料，将称量好的合金原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、将预热好的纯铝锭放入石墨电阻坩埚炉中，加热至750-760℃使完全熔化，再依次加入预热好的Al-Mn、Al-Si、Al-Zr和Al-Ca中间合金熔炼，熔炼温度760-780℃，熔炼完成后控制熔体温度降至750℃以下，加入预热好的纯镁锭和Mg-Sr中间合金，完全熔化后加入熔体0.05wt.％的2号熔剂，充分搅拌进行精炼除气，静置30min后扒除熔体表面漂浮的杂质，得到合金熔融体；

S3、将所述合金熔融体静置，待温度调整至700℃，压铸成型得到压铸件。

所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述合金熔融体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100～110s，然后卸压脱模。

实施例2

一种耐腐蚀铝合金压铸件，所述耐腐蚀铝合金压铸件具有如下质量百分比的元素组分组成：镁8.6％，硅3.0％，钙1.0％，锰0.52％，锶0.32％，钪0.22％，锆0.18％，余量为铝和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的总量小于0.3％；

所述镁、硅、钙、锰、锶、钪、锆以与铝形成中间合金的形式加入；

所述耐腐蚀铝合金压铸件的制备方法包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭(99.8wt.％)、纯镁锭、Mg-Sr(20wt.％Sr)、Al-Mn(10wt.％Mn)、Al-Si(20wt.％Si)、Al-Zr(10wt.％Zr)、Al-Ca(10wt.％Ca)以及Al-Sc(10wt.％Sc)中间合金为原料，按比称量各原料，将称量好的合金原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、将预热好的纯铝锭放入石墨电阻坩埚炉中，加热至750-760℃使完全熔化，再依次加入预热好的Al-Mn、Al-Si、Al-Zr和Al-Ca中间合金熔炼，熔炼温度760-780℃，熔炼完成后控制熔体温度降至750℃以下，加入预热好的纯镁锭和Mg-Sr中间合金，完全熔化后加入熔体0.05wt.％的2号熔剂，充分搅拌进行精炼除气，静置30min后扒除熔体表面漂浮的杂质，得到合金熔融体；

S3、将所述合金熔融体静置，待温度调整至700℃，压铸成型得到压铸件。

所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述合金熔融体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100～110s，然后卸压脱模。

实施例3

一种耐腐蚀铝合金压铸件，所述耐腐蚀铝合金压铸件具有如下质量百分比的元素组分组成：镁9.2％，硅2.4％，钙1.1％，锰0.38％，锶0.32％，钪0.22％，锆0.18％，余量为铝和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的总量小于0.3％；

所述镁、硅、钙、锰、锶、钪、锆以与铝形成中间合金的形式加入；

所述耐腐蚀铝合金压铸件的制备方法包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭(99.8wt.％)、纯镁锭、Mg-Sr(20wt.％Sr)、Al-Mn(10wt.％Mn)、Al-Si(20wt.％Si)、Al-Zr(10wt.％Zr)、Al-Ca(10wt.％Ca)以及Al-Sc(10wt.％Sc)中间合金为原料，按比称量各原料，将称量好的合金原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、将预热好的纯铝锭放入石墨电阻坩埚炉中，加热至750-760℃使完全熔化，再依次加入预热好的Al-Mn、Al-Si、Al-Zr和Al-Ca中间合金熔炼，熔炼温度760-780℃，熔炼完成后控制熔体温度降至750℃以下，加入预热好的纯镁锭和Mg-Sr中间合金，完全熔化后加入熔体0.05wt.％的2号熔剂，充分搅拌进行精炼除气，静置30min后扒除熔体表面漂浮的杂质，得到合金熔融体；

S3、将所述合金熔融体静置，待温度调整至700℃，压铸成型得到压铸件；

所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述合金熔融体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100～110s，然后卸压脱模；

S4、将所述压铸件依次在575-580℃、300℃、450℃、500℃进行热处理，热处理时间分别为5h、3h、3h、0.5h，经热处理后水淬。

按GB/T 228-1987《金属拉伸试验方法》，将实施例1-3的压铸铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS200型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2mm/min；结果如下表：

按GB/10134-2011，将实施例1-3的压铸铝合金加工成20mm×5mm的圆柱状试样，在实验前均经2000号水砂纸研磨处理，在用丙酮和无水乙醇清洗并干燥后称取试样的质量作为初始质量，实验腐蚀介质采用3.5％NaCl溶液，pH值控制在7～7.5，将腐蚀试样悬挂于腐蚀介质中浸泡24h，在沸腾的铬酸(200mg CrO₃/L+10mg AgNO₃)中清洗5min，然后再用丙酮无水乙醇清洗并干干燥后，用分析天平称重，计算腐蚀速率：V＝(W1-W2)×t/A，式中，V为试样的腐蚀速率，W1为试样腐蚀之前的质量，W2为试样腐蚀之后的质量，A为试样的面积，t为腐蚀的时间；结果如下表：

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种耐腐蚀铝合金压铸件，其特征在于，所述耐腐蚀铝合金压铸件具有如下质量百分比的元素组分组成：镁8.4-9.6％，硅2.0-4.0％，钙0.8-1.6％，锰0.2-0.7％，锶0.1-0.6％，钪0.1-0.3％，锆0.1-0.3％，余量为铝和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的总量小于0.3％。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝合金压铸件，其特征在于，所述耐腐蚀铝合金压铸件具有如下质量百分比的元素组分组成：镁9.2％，硅2.4％，钙1.1％，锰0.38％，锶0.32％，钪0.22％，锆0.18％，余量为铝和不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素的总量小于0.3％。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝合金压铸件，其特征在于，所述镁、硅、钙、锰、锶、钪、锆以单质形式加入或以与铝形成中间合金的形式加入。

4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝合金压铸件，其特征在于，所述耐腐蚀铝合金压铸件的制备方法包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭、纯镁锭、Mg-Sr、Al-Mn、Al-Si、Al-Zr、Al-Ca以及Al-Sc中间合金为原料，按比称量各原料，将称量好的合金原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、将预热好的纯铝锭放入石墨电阻坩埚炉中，加热至750-760℃使完全熔化，再依次加入预热好的Al-Mn、Al-Si、Al-Zr和Al-Ca中间合金熔炼，熔炼温度760-780℃，熔炼完成后控制熔体温度降至750℃以下，加入预热好的纯镁锭和Mg-Sr中间合金，完全熔化后加入熔体0.05wt.％的镁精炼剂，充分搅拌进行精炼除气，静置20-30min后扒除熔体表面漂浮的杂质，得到合金熔融体；

S3、将所述合金熔融体静置，待温度调整至压铸温度后，压铸成型得到压铸件。

5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀铝合金压铸件，其特征在于，所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述合金熔融体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100-110s，然后卸压脱模。

6.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀铝合金压铸件，其特征在于，所述制备方法还包括步骤：

S4、将所述压铸件依次在575-580℃、300℃、450℃、500℃进行热处理，热处理时间分别为5h、3h、3h、0.5h，经热处理后水淬。

7.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀铝合金压铸件，其特征在于，所述压铸温度为700℃。