[发明专利]具有良好可切割性的铝合金以及制备锻造制品的方法和锻造制品

说明书

本申请是申请日为2003年4月25日、申请号为03123309.0、发明名称 为“具有良好可切割性的铝合金以及制备锻造制品的方法和锻造制品”的申 请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有良好可切割性(切削加工性)的铝合金或铝合金材料。

本发明也涉及采用上述铝合金或铝合金材料制备锻造制品的方法。

本发明还涉及根据上述方法得到的锻造制品。

背景技术

通常，经过加入Pb制备的铝基合金，如JIS 2011合金和JIS 6262合金， 被用作具有良好可切割性的铝合金。

但是，近年来由于环境的问题，需要不加入Pb的却具有良好切割性能 的铝合金。

尽管已经提出用加Sn和Bi的铝基合金代替JIS 2011合金(通过加入Pb 和Bi而制备的)，但是它们的碎片分裂性(chip splittability)通常比通过添加Pb 和Bi而制备的合金差。另外，与通常制备的合金相比，当材料的旋转速度 降低或刀片的进料速度变慢以满足降低制品表面粗糙度的要求时，碎片分裂 性不充分。

此外，当通过添加Sn制备的合金材料经受热锻压时，于锻造后进行的 溶液热处理之后的一些水淬火中，发生通过添加Pb和Bi而制备的常规合金 中未发现的裂缝。

发明内容

本发明涉及一种具有良好可切割性的铝合金，其包含3～6％质量的Cu， 0.2～1.2％质量的Sn，0.3～1.5％质量的Bi，及0.5～1.0％质量的Zn，余量为铝 和不可避免的杂质。

此外，本发明涉及一种制备锻造制品的方法，包括在要锻造的材料的锻 造温度下锻造上述铝合金的步骤，所述锻造温度为320～450℃。

再者，本发明涉及通过上述制备方法得到的锻造制品。

通过下列的说明，本发明的其它特征和优点将会更加显而易见。

具体实施方式

本发明提供下列内容：

(1)一种具有良好可切割性的铝合金，其包含3～6％质量的Cu，0.2～1.2％ 质量的Sn，0.3～1.5％质量的Bi，及0.5～1.0％质量的Zn，余量为铝和不可避 免的杂质；

(2)一种制备锻造制品的方法，包括在要锻造的材料的锻造温度下锻造 上述项(1)的铝合金的步骤，所述锻造温度为320～450℃；及

(3)一种锻造制品，其是根据上述项(2)的方法得到的。

本文所使用的短语“未添加(未补加)Pb”的意思是在锭料中未加Pb，更 具体地，是指在所得铝合金中Pb的含量为0.05％质量或更小。

下面将详细说明本发明。

Cu的作用是通过形成CuAl₂等化合物而提高本发明的铝合金的机械强 度。当Cu含量低于下限时，这种作用很小；当Cu的含量高于上限时，锭 料的表面质量下降。优选的Cu含量范围为4.5～5.5％质量。

低熔点元素，如Sn和Bi，提高碎片分裂性。由于Sn和Bi几乎不与铝 形成固溶体，所以它们是以化合物的形式存在的。假设碎片分裂性提高的原 因是化合物因工作热而在切割或钻孔刀片顶端熔化，进而在碎片上产生缺 口。当Sn和Bi含量低于下限时，这种作用不充分；当高于上限时，则耐腐 蚀性降低，这是因为发生了晶界腐蚀。由于Sn-Bi化合物的熔点降低至139 ℃，而纯Sn的熔点为232℃，纯Bi的熔点为271℃，所以化合物的熔化效 果是明显的。因此，优选添加Sn和Bi，并且优选它们的含量为Sn对Bi的 质量比等于约43∶57，这可以产生共晶组合物。优选Sn的含量为0.2～0.8％质 量。优选Bi的含量为0.3～1.0％质量。

迄今为止，通过添加Sn和Bi而制备的铝基合金材料的碎片分裂性均比 在某些情况下通过添加Pb和Bi而制备的材料差。作为创造性研究的结果， 本发明人发现了如下理由。由于Sn-Bi化合物的尺寸比Pb-Bi化合物小，所 以在某些特殊的切割条件下，不能形成尺寸足以使碎片分裂的缺口。