[发明专利]一种高强度铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品。

背景技术

计量用水表壳一直是沿用铸铁、铸造黄铜制造，这两类表壳材料始终存在着表壳重以及腐蚀产物造成的二次污染问题，特别是含铅黄铜表壳还存在着成本高以及严重的铅污染问题。另一方面，开发以质轻、成本低、适宜于铸造的铝合金，满足水表恶劣的工作环境和对机械性能的要求，将会克服前述两种材料水表壳存在的问题及缺点。

申请人在中国专利申请200810177309.2和00910000646.9分别公开了两类铸造铝合金制造水表表壳的制造方法及其制品。其中，前者以含硅为主的铸造铝合金具有铸造性能优异、力学性能好的优点；而后者以含镁为主的铸造铝合金具有耐腐蚀性能与化学、电化学氧化特性好的优点。但是，这两类铸造铝合金在高温下使用就显得力学性能不足。本发明在此所说的高温是指传输的介质温度不高于150℃，如热水管线或其它管线传输的液体或气体。

铝铜类铸造铝合金无论在室温，或在高温下都具有较高的强度，但一直存在着严重的铸造热裂问题。目前国内外都是通过添加钒、锆、镉、银等微合金化元素采用添加多组元微合金化元素来细化组织，改善凝固特性，便之适宜于金属型铸造，并满足对力学性能等方面的要求。但这些元素资源稀缺，价格高，制造工艺复杂，显然不经济。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品。

按照本发明所说的铸造铝合金制造水表表壳的方法，包括如下步骤：

1.按下列配比(重量百分比)配料，其中：Cu：3.00％～11.50％；Si：0.15％～3.50％；Mg：0.15％～2.50％；Mn：0.20％～1.20％；Ti：0.15％～0.25％；B：0.03％～0.10％；RE：0.05％～0.10％；Sr：0.01％～0.1％；Be：0.001％～0.005％；Al：余量。

按照本发明的一个优选实施例，其中：Cu：3.00％～9.00％；Si：0.15％～2.00％；Mg：0.15％～0.50％；Mn：0.20％～0.90％；Ti：0.15％～0.25％；B：0.03％～0.10％；RE：0.05％～0.10％；Sr：0.01％～0.1％；Be：0.001％～0.005％；Al：余量。

按照本发明的又一个优选实施例，其中：Cu：3.80％～5.20％；Si：0.15％～1.00％；Mg：0.15％～0.35％；Mn：0.20％～0.50％；Ti：0.15％～0.25％；B：0.03％～0.10％；RE：0.05％～0.10％；Sr：0.01％～0.1％；Be：0.001％～0.005％；余为Al。

按照本发明所说的铸造铝合金，其中：

铜是一种提高铝合金强度作用极大的合金化元素，具有高的热处理时效强化效应和高温热稳定性作用。时效时可析出Al₂Cu以及Al₂CuMg强化相，显著提高铝合金的力学性能，也有利于促进与Mg₂Si相共同强化的作用。但是铜加入量在一定范围内会带来热裂问题、铸造工艺性问题严重，耐腐蚀性能下降，还食使力学性能大幅度下降。为改变上述问题，本发明采取添加多元合金元素及微量合金元素来调整，使之在所设计的铜含量内具有合适的综合性能。铜是合金中必加的主合金化元素。具体的将在下面说明。

镁是一种提高力学性能、耐腐蚀性能以及增强化学、电化学氧化膜保护的有益合金化元素。在铝中同时含镁、硅和铜时，可析出Mg₂Si以及Al₂CuMg强化相，对提高合金强度有利，使合金具有良好的耐腐蚀性能。但加入量大时，镁在熔炼铸造时易氧化，会使合金流动性降低，易产生铸造缺陷，并需要熔炼保护。所以，镁作为合金化主加元素是不可缺少的，因而必须控制一定的加入量。

硅在铝铜系铸造合金的作用是提高合金流动性和减低热裂倾向性，改善铸造缩孔缩松性。硅也是一种改善延伸率、抗拉强度、屈服强度等的合金化元素。常与镁搭配使用，总是以Mg₂Si析出相为强化要素，提高合金的力学性能，所以硅是不可或缺的合金化元素。

锰在铝铜系铸造合金中能显著提高合金室温和高温力学性能，同时能够改善铸造性能。但是，锰量不能太高，否则合金中含锰T相增多，晶粒粗大，使合金强度降低。因此，必须控制一定的加入量。