[发明专利]一种汽车轮毂用铝合金及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于金属领域，具体地说涉及一种汽车轮毂用铝合金。本发明还涉及一种汽车轮毂用铝合金的制作方法。

背景技术

汽车铝轮毂在制作过程中，主要考虑的是强度。国外采用的锻造工艺可以获得致密的金属组织，这种铝轮毂的强度是采用一般铸造工艺的铝轮毂的3倍。但锻造工艺需要较精良的生产设备，且成品率只有50％-60％，生产成本较高。铸造工艺虽然在设计上灵活性较大，能够快速成型，但容易形成缩孔、疏松等缺陷，轮毂强度相对较低。

液态模锻工艺综合了两种工艺的优点，克服了它们的缺点。其主要特点是在铝液即将凝固或半凝固状态下用冲头加压，使铝进行塑性变形。消除因铝液凝固收缩所形成的缩孔和疏松，获得的液态模锻件没有任何铸造缺陷，其强度相当于锻造所得到的强度，且成本大为降低。

申请号200510009791.5专利所述的“铝合金轮毂合金及制作方法”。成分：铜3.9-4.8％，镁0.4-0.8％，锌0.3％，钛0.15％，镍0.1％，其余为铝。合金具有较高的强度，但耐蚀性较差。为了减轻轮毂重量，采用了多方锻造后再模锻的工艺方法。工艺复杂、生产周期长、设备投资大、成本高。

发明内容

本发明其目的旨在克服现有材料及生产工艺的不足，提供一种高强度、高冲击韧性、高耐蚀性的汽车轮毂用铝合金及其制作方法，在保证铝合金轮毂机械性能的同时，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种汽车轮毂用铝合金，该合金各组分的质量百分比为：Zn 4.5～6.3wt％，Mg 1.4～2.5wt％，Cu 0.5～0.9wt％，Zr 0.12～0.3％wt，Ti 0.05～0.15wt％，Cr 0.05～0.2wt％，Sc 0.1～0.3wt％，其余为Al。

进一步地，该合金各组分中还包含有杂质元素的质量百分比为Si＜0.1wt％，Fe＜0.2wt％。

本发明合金中Zn和Mg的含量适中，能够形成强化效果显著的MgZn₂相；微量的Ti和Zr能细化铸锭晶粒和改善合金的可焊性，使合金的强度大大提高；少量的Cr与杂质Fe形成(CrFe)Al₇金属间化合物，降低Fe的不利因素，而且还能提高合金的耐蚀性能；作为稀土元素兼过渡元素的Sc，能够形成Al₃Sc质点，有极强烈的沉淀硬化效果，同时能显著提高合金的塑性和冲击韧性，并具有良好的高温稳定性。

本发明还提供一种汽车轮毂用铝合金的制作方法，包括以下步骤：

a、按照Al 60-84％、Mg 1.49-2.66％、Zn 4.64-6.49％、AlCu50中间合金1.0-1.8％、AlZr15中间合金0.8-2.0％、AlTi5B1中间合金1.0-3.0％、AlCr2中间合金2.5-10％、AlSc2中间合金5-15％的质量百分比称取原料；

b、在熔炼炉中将纯Al熔化至760～800℃，依次加入Zn、AlCu50中间合金、AlZr15中间合金、AlTi5B1中间合金、AlCr2中间合金及AlSc2中间合金，待铝熔化后，加入覆盖剂50％NaCl+50％KCl；

c、当铝合金液温度降到740℃后，将预热200-300℃的镁块压入熔池中心，用充分预热的搅拌棒轻轻搅动；

d、用高纯氮气或氩气对铝合金液进行除气，通气5-10min；

e、采用多孔陶瓷板对铝合金液进行过滤；

f、将铝合金液温度调至720℃，静置20min，通过液态模锻模具经液态模锻成型方法制成轮毂。

该制作方法的有益效果如下：

1.在铝液表面加入覆盖剂，不仅能防止铝液的进一步氧化和减少进入熔体的氧化膜，从而提高炉体的纯洁度，而且能减少熔化过程中的吸气。

2.在铝液中加入Zr、Ti和微量的B元素，能形成TiB₂质点，使铝液产生显著的细化效果，获得致密的组织，从而提高铝合金的强度。

3.在熔炼过程中轻轻的搅拌，有利于合金成分的充分均匀化，减小偏析形成的几率。

4.采用多孔陶瓷板对铝合金液进行过滤，有效的消除了铝液浇注过程中的氧化物夹杂，使浇注更加均匀、稳定。