[发明专利]一种用于汽车板材的压铸铝合金的时效方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝及其合金的技术领域，特别是提供一种用于汽车板材部件的、具有优异力学性能的压铸铝合金的时效方法。

背景技术

铝及其合金因具有优异的力学性能、抗腐蚀性能、成型性能而自古受到青睐，同时加之2.17g/cm²的低密度，铝合金是典型的被使用的结构型轻合，在汽车、船舶、运输机、家电制品、电子通讯设备、建材等各个领域都被广泛使用。特别是为了应对日益严重的能源短缺和环境污染等问题，必须尽量节约燃油的消耗以及严格控制二氧化碳等气体的排放，而交通运输产品的质量没减轻10%，就可以使得油耗下降至少5%，相应地的气体排放也自然能够得到有效的控制，而将具有高的比强度和比刚度以及其他优异性能的铝合金用于相应产品的制造，无疑是解决上述问题最为可行的方法。

其中的Al-Mg-Si系合金因优异的挤压性能、相对高的强度和耐腐蚀性能而成为车身、门板、行李舱隔板等面板型构件的主要选择。然而由于铝合金的熔炼、热处理时效工艺的各个步骤涉及到很多参数，如何选择最为优化的成分和与成分相适应的熔炼、热处理工艺步骤和参数，从而开发出具有更优异性能的铝合金一直是相关研究人员最为关注的研究课题。

压力铸造是现今铝及其合金的铸造方法中技术含量较高的先进制备方法之一，其成本相对较低，且生产效率高，制备得到的铝合金产品表面质量好、尺寸精度高，能够满足汽车工业部件对于铝合金产品的要求标准。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种铝合金的配方，并通过合理的熔炼和压力铸造工艺得到铝合金，最后经过相应的热处理时效工艺得到具有优异性能的铝合金产品。

本发明中的用于汽车板材的压铸铝合金的时效方法，包括如下步骤：

1）原料准备：合金的成分配比为（wt.%）：Si3.5-4.0、Mg1.5-1.8、Cu0.05-0.1、Cr0.04-0.06、Fe≤0.02、Mn≤0.03，余量为铝和不可避免的杂质，同时满足Si/Mg的比值在2.2-2.5之间；其中上述合金成分来自于纯度为99.9%的纯铝、硅含量为12-15%的铝硅合金、铬含量为10-12的铝铬合金、电解铜、工业纯镁等原料，如果有Mn来自于10-12%的铝锰合金原料。

2）熔炼：先将上述各原料预热至至少150℃，然后将纯铝置于熔炼炉中加热升温至750-780℃，随后加入铝铬合金和电解铜并持续搅拌直至铝铬合金和电解铜全部熔化，之后降温至700-730℃并加入铝硅合金并持续搅拌直至铝硅合金全部熔化，随后降温至650-670℃并将工业纯镁按压至熔体底部维持至少3-5min，之后搅拌熔体并再次升温至750-780℃同时加入精炼剂进行精炼，静置10-15min后，检验熔体成分合格后完成熔炼。

3）压铸：将成分合格的熔体降温至680-700℃后压铸到经过预热至至少200℃的模具的型腔中，其中充型开始时的熔体流速为0.2-0.4m/s、铸造压力为70-75MPa，充型率超过60%后，提高熔体的流速至2-2.5m/s、铸造压力为85-90MPa，直至充型压铸结束。

4）固溶-淬火处理：将压铸铸件经过冷轧和/或热轧加工后得到铝合金板材，将铝合金板材在570-600℃条件下盐浴固溶处理1.5min后进行水淬冷却，板材出炉入水的时间小于2秒且冷却水的温度小于20℃。

5）两级时效：首先将经固溶-淬火处理的铝合金板材在100-120℃的条件下盐浴保温2.5-3h，随后再将铝合金板材在50-60℃的条件下盐浴保温120-150h，从而得到所述的Al-Mg-Si合金。

其中，合金元素含量优选的，所述硅的含量为3.8；

进一步优选的，所述镁的含量为1.6；

进一步优选的，所述铜的含量为0.07；

进一步优选的，所述铬的含量为Cr0.05；

进一步优选的，所述铁的含量小于0.005，更优选为0；

进一步优选的，所述锰的含量小于0.01。

进一步优选的，Si/Mg的比值为2.3。

其中，压铸时，所述的充型开始时的熔体流速为0.3m/s；

进一步优选的，所述的充型开始时的铸造压力为73MPa；

进一步优选的，所述的充型率超过60%后，提高熔体的流速至2.3m/s；

进一步优选的，所述的充型率超过60%后，铸造压力为88MPa。