[发明专利]耐磨耗压铸铝合金

说明书

本发明涉及一种耐磨耗压铸铝合金，尤指一种用于传动系统零件之轻量化、耐磨耗的铝合金，其在制造上不仅可降低成本，且其机械性质更具有耐磨耗性佳的功效。

目前铝及铝合金大量使用于航空、造船、车辆、电信、建筑等工业，由于质轻、耐蚀、强度适当、易作表面处理以及在地壳中存量丰富等因素，已成为最具潜力、最被广泛使用的金属材料之一。一般使用于传动系统零件之金属材料大都是取用轻量化的铝合金，且该铝合金材料须讲求具有较佳耐磨性的机械性质，而该铝合金在制造上可分为铸造、压铸及锻造等制造方式，因其处理方式不同又具有二种性质状态，一是铸造态、一是热处理态。请参阅图1所示，其为一种Al-Si相图，该图的纵坐标轴为温度变化，而横坐标轴为Si的含量变化。图中AE、EB为液相线，AC为固相线，CED为共晶线。具有图中E点组成的合金称为“共晶合金”，亦即，Si含量12.6％之E点为共晶点，其组成为Al+Si的共晶。而合金成份在E左边者称为“亚共晶合金”，其Al的成份含量较共晶反应所须的比率成份多，故其降温时将会先析出质软的Al，称为Al的初晶，直到当Al的含量达到共晶反应的比率时，即会析出组织较细之Al与Si的共晶，故其合金组成有Al的初晶及Al+Si的共晶。又合金成份在E右边者称为“过共晶合金”，因其Si的成份含量较共晶反应所须的比率成份多，故其降温时将会先析出较硬较粗的Si，称为Si的初晶，直到当Si的含量达到共晶反应的比率时，即会析出Al与Si的共晶，因此其合金组成有Si的初晶及Al+Si的共晶；故当Si含量为大于12.6％之过共晶合金时，将有Si的初晶产生。而铝合金之所以能具有耐磨耗的特性，最主要即因其成份内含有Si的初晶。但因一般压铸用之铝合金，例如JIS规格的ADC10(其成份为Al以外尚具有Cu：2～4％、Si：7.5～9.5％、Mg：0.3％以下、Zn：1.0％以下、Fe：1.3％以下、Mn：0.5％以下、Ni：0.5％以下、Sn：0.2％以下、Pb：0.2％以下、及Ti：0.2％以下)、ADCl2(其成份为Al以外尚具有Cu：1.5～3.5％、Si：9.6～12.0％、Mg：0.3％以下、Zn：1.0％以下、Fe：1.3％以下、Mn：0.5％以下、Ni：0.5％以下、Sn：0.2％以下、Pb：0.3％以下、及Ti：0.2％以下)，如图1中所示，其Si元素之含量成份较低，尚未达到12.6％的共晶含量成份，因此其仅具有Al的初晶及Al+Si的共晶，而Al的硬度较小、耐磨性较差，Al+Si共晶的组织又细，故其压铸后铝合金的耐磨性不佳，须再经过表面硬化处理加工方能提升材料的耐磨性，相对地其制造成本亦增加许多。因此亦有人认为既然Si的初晶含量可影响铝合金的耐磨性，乃萌思若在成份中加重Si元素的比率应可提升耐磨性，故而有390R合金的产生(其成份为Al以外尚具有Si：16～18％、Fe：1.3％、Cu：4～5％、Mn：0.5％、Mg：0.45～0.65％、Ni：0.1％、Zn：1.5％、Ti：0.2％及其他元素0.1％～0.2％)，其Si元素成份超过12.6％而多达16～18％的高含量，然其所能析出的初晶Si虽多，但因Si的熔点很高约1100℃，Si晶较难熔化，故于压铸时所须的压铸温度较高、时间较久，其所须花费的能源较多人力亦增加。且当温度升高时该合金体中所溶入的气体较多，将于冷却后合金内部形成气孔，故会降低此合金的耐磨耗性。

故由以上分析可知，初晶Si的含量将影响铝合金的耐磨耗性，但若成份中不具初晶Si则该合金组织的耐磨性不佳；若大幅度提高Si的含量，则须提高熔化温度，此又大幅增加成本，而材料具有气孔品质依旧不佳，无法用作制造传动系统零件的金属材料。今有鉴于前述已知的铝合金材料在使用上仍有其不尽理想之处，本发明人因而针对上述缺陷加以改良，并秉持精益求精之理念，研发出耐磨性好的本发明铝合金以供使用。

即，本发明的主要目的在于提供一种耐磨耗性佳并可降低制造成本的耐磨耗压铸铝合金。

本发明提供一种耐磨耗压铸铝合金，其包含下述成份：

(一)82～86.6％重量比的Al；

(二)12.6～15％重量比的Si；及

(三)0.8～3.0％重量比的间隙元素。

其中，该间隙元素可为Mn、稀土元素(Rare Earth)、Ti、Cr等元素成份中之任一种或任二种以上的组合。

藉前述各组合成份及比例的限制，可使铝合金具有较佳的耐磨耗性。

为更进一步详细说明本发明，再现参考附图并以实施例与二磨耗测试说明如下，但本发明之范围并不以该实施例为限。图中：