[发明专利]一种轮胎模具用高纯净铝镁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金领域，涉及铝镁合金，尤其是一种轮胎模具用高纯净铝镁合金材料及其制备方法。

背景技术

铝镁铸造合金具有延伸率高，切削性、耐腐蚀性、表面光洁度好等特点，因此成为目前国际上轮胎模具行业比较推崇的模具用铝。普通工艺生产的铝镁合金强度低，而且含有较多的渣、气。用其制备的轮胎模具表面容易形成渣孔、气孔，轮胎在成型过程中，胶会渗入其中产生粘膜现象；模具强度低导致模具使用寿命短。

目前，为解决铝合金轮胎模具的这些缺点，工业生产中都需要对铝合金表面进行后处理，才能提高铝合金表面的性能，后处理的方法主要有两种：一是化学镀法，二是喷砂法。化学镀虽能提高改善铝合金表面性能，但是化学镀会形成重金属污染；铝合金模具喷砂会造成严重的粉尘污染。

通过检索，尚未发现有关解决铝镁合金渣孔多、气孔多问题的专利文献报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种渣孔少、气孔少、专用于轮胎模具的高纯净铝镁合金材料，以及该材料的制备方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种轮胎模具用高纯净铝镁合金材料，其组分及质量百分含量为：

Cu：0.2～0.4％；

Mg：3～6％；

Mn：0.3～0.6％；

Ti：0.1～0.15％；

Zr：0.05～0.08％；

其余为铝。

一种轮胎模具用高纯净铝镁合金材料的制备方法，步骤如下：

⑴按权利要求1所述的比例分别称取电解铜、金属镁、AlMn10、AlTi10、AlZr10、重熔用铝锭；

⑵按总投料的0.1～0.12％称取无钠精炼剂，按总投料的0.5～0.6％称取覆盖剂；

⑶将称量好的电解铜、金属镁、AlMn10、AlTi10、AlZr10、重熔用铝锭、精炼剂、覆盖剂放入温度200～300℃的恒温预热干燥室中干燥2～3h；

⑷将占覆盖剂总量40％的覆盖剂均匀喷入火焰式反射炉内，然后将烘干后的重熔用铝锭投入炉内，点燃天然气升温熔化；

⑸待铝锭全部熔化后，调整铝液温度为690-710℃时，将烘干后的电解铜、AlMn10、AlTi10、AlZr10投入炉内，用搅拌工具搅拌铝液4-6min；

⑹将镁锭装入钟罩内，叉车带动钟罩深入铝液内反复游走，镁锭快速熔化，镁锭熔化后将钟罩取出，搅拌铝液3-5min，取样检测，补加占覆盖剂总量30％的覆盖剂；

⑺点火升温，当铝液温度为740～760℃，将烘干后的精炼剂装入铝液精炼机中，以惰性气体氩气为载体将精炼剂均匀喷入铝液内部进行除渣，喷粉时间控制在8-12min；

⑻使用除气耙对炉内铝液进行氩气除气，除气时间20分钟，静置10-15min，进行成分检测，补加剩余的覆盖剂；

⑼在炉后浇铸流槽的末端连接一过滤箱，在过滤箱内放置40ppi的陶瓷过滤板，将过滤箱与浇铸流槽一起预热至400～500℃；

⑽待各项指标检测合格后，调整铝液温度为720～730℃，开启炉后除气系统，开始浇铸。铝液经过浇铸流槽及过滤箱，得到二次除气、除渣，流槽内铝液高度在40-50cm，氩气泡高度2-5cm，使用熔体快速测氢仪在过滤箱内在线检测铝液含气量；

⑾经过二次除气、除渣后，铝液流经铝液分配器注入模具内，凝固成锭。

而且，所述钟罩是由底板、两侧板、顶板及背板围成的前端开口的中空四方结构，在开口端的一侧板上铰装钟罩门，在钟罩内部的两侧板之间竖向均布间隔固装隔板，在隔板、两侧板、底板及背板上均均布间隔制有圆孔，在顶板的顶面两侧各固装一吊环，该吊环为矩形框架结构，恰能使叉车臂深入到吊环的孔内将钟罩吊起。

而且，所述圆孔的直径为2cm，所述顶板为厚度为5mm的铁板。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明的创新点主要有三个方面，分别是：成分的优化、炉内和浇铸过程双重除气除渣工艺及金属镁添加工艺的优化，本发明制备的轮胎模具表面具有良好的性能，粘膜率低，而且使用寿命延长。

2、本合金材料中的Mn使针状的Fe相变为汉字状，降低了针状Fe的有害作用，大幅提高合金的延伸率；Cu与Al形成CuAl2弥散强化相，提高合金强度；Ti细化α固溶体，提高合金力学性能；Zr细化再结晶组织，提高合金力学性能；制备的新型铝镁合金材料抗拉强度为242-255Mpa，延伸率14.6-17.2％，布氏硬度68.1-75.3。