技术领域
[0001] 本
发明涉及
铝合金压铸件加工领域，特别是涉及一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金及其制备方法。
背景技术
[0002] 铝合金在汽车领域的应用主要集中在
发动机构件和
轮毂的
铸造，而与此同时，铝合在汽车
车身板材上的应用开始逐渐受到关注；铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和
铸造铝合金两大类。在铸造铝合金中，而压铸是一种将熔融合金液倒入压
力室内，以高速填充
钢制模具的型腔，并使合金液在压力下
凝固而形成铸件的铸造方法。
[0003] 传统的铝合金压铸件
耐腐蚀性较差，机械性能不好，无法满足市场及现有产品材质性能要求。铝合金的组分、熔炼和
热处理工艺参数对板材性能都有重要影响，如何选择最优成分和最优工艺参数成为目前研究的重点。
[0004] 以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本
专利申请的
现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
[0005] 本发明目的在于提供一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金及其制备方法，以解决现有技术存在的铝合金铸件耐腐蚀性较差，机械性能不好的技术问题。
[0006] 为此，本发明提出以下方案：
[0007] 一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金，其组分及各组分百分比为：Si 6.5-7.6％、Mg 1.4-2.1％、Cu 0.8-1.3％、Sr 0.05-0.11％、Zn 0.4-0.9％、Mn 0.4-0.8％、Fe0.2-0.6％、Y
0.2-0.5％、Er 0.03-0.05％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
[0008] 优选地，其组分及各组分百分比为：Si 6.9％、Mg 1.7％、Cu 1.1％、Sr 0.07％、Zn 0.6％、Mn 0.6％、Fe 0.5％、Y 0.3％、Er 0.04％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
[0009] 一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金制备方法，包括以下步骤：
[0010] S1：
熔化：先将纯铝、纯镁、铝
硅合金加入熔炼炉中，加热至735-750℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入
电解铜、铝锌合金、
铁铝合金和铝锰合金，继续升温至770-810℃，待
合金元素全部熔化后得铝合金熔液，以
石墨棒搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
[0011] S2：精炼：将铝合金熔液的
温度调整至750-760℃，喷入精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置5-10min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至760-780℃，加入细化剂、镁锶合金、钇镁合金和铝铒合金，通入氩气进行精炼，气压控制在0.20Mpa-0.35Mpa，除气时间为12-16min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
[0012] S3：静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至700℃；
[0013] S4：压铸：将模具预热至130-140℃，再将
水性
脱模剂喷到模具的型腔内，继续将模具的型腔预热至235-245℃，再将步骤S3处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中进行压铸；
[0014] S5：固溶淬火处理：淬火加热温度为532-544℃，淬火保温时间为50-60min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
[0015] S6：时效处理：将步骤S5处理后的铝合金压铸件置于时效炉内，进行三段的处理，完成后得压铸件。
[0016] 优选地，步骤S2中将铝合金熔液的温度调整至758℃进行精炼处理。
[0017] 优选地，步骤S2中加入精炼剂的
质量为炉中铝合金液体质量的0.27％，[0018] 优选地，步骤S2中将气压控制在0.28Mpa。
[0019] 优选地，步骤S4中喷洒水性脱模剂后继续将模具的型腔预热至241℃。
[0020] 优选地，步骤S4中压铸过程为：充型开始时的熔液流速为0.26-0.30m/s、铸造压力为53-58MPa；充型率超过30％后，熔液流速为0.86-0.97m/s，铸造压力为60-64MPa；充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.65-1.70m/s、铸造压力为65-70MPa；充型率90％时，铝合金熔液流速为1.85-1.95m/s，铸造压力为71-74MPa，直至充型压铸结束。
[0021] 优选地，步骤S5所述的淬火加热温度为537℃。
[0022] 优选地，步骤S6所述的三段时效处理步骤为：
[0023] 时效一段：时效温度为110-125℃，时效处理时间90-100min；
[0024] 时效二段：时效温度为140-160℃，时效处理时间100-120min；
[0025] 时效三段：时效温度为200-220℃，时效处理时间3-4h。
[0026] 本发明与现有技术对比的有益效果包括：
[0027] 1.本发明的铝合金在耐腐蚀性方面有大幅的提升，且高温下抗拉性能好、韧性大、抗
挤压性能好；本发明的生产工艺简单易行，具有安全性高、生产工艺成本低的优点，生产的铝合金铸件满足需承受较大动
载荷工件的使用要求。
[0028] 2.由表1可知，
实施例1-3的数据均优于对比例1-4的数据。在实施例1-3中，从数据可以看出实施例3为最优实施例。在25℃的条件下，
抗拉强度方面实施例3比对比例1、2、3、4分别提高了：11.7％、10.2％、12.5％、55.6％；延伸率方面实施例3比对比例1、2、3、4分别提高了：23.7％、26.3％、29.9％、56.0％。在300℃的条件下，抗拉强度方面实施例3比对比例1、2、3、4分别提高了：25.1％、17.5％、30.5％、63.0％；延伸率方面实施例3比对比例1、2、3、
4分别提高了：24.4％、26.5％、18.9％、35.6％。从性能的提高率中可以看出，本发明的铝合金配方及其制备方法可以有效提高所得铝合金铸件的抗拉强度、洛氏硬度和延伸率；抗拉强度方面，实施例3的铝合金比对比例1-4的铝合金在300℃的高温条件下的提高率要比在
25℃的条件下的提高率要高，也反映出本发明铝合金铸件高温条件下综合性能更好。而对比例1-4的性能均低于实施例1-3，也说明了添加的Sr、Y、Er元素起到了提高铝合金铸件性能的作用。
[0029] 3.在添加的稀土元素中，Sr添加到铝合金中能起到变质的效果，能有效地细化合金中的共晶硅及初晶硅，提高合金的机械性能。添加Y的铝合金组织更细密，可提高铸件的抗
氧化性和延展性，其耐高温腐蚀性能获得极大提高，添加Y后，铝合金铸件表面能形成连续致密的保护性氧化膜，可阻碍氧、硫的扩散浸入，使铸件的耐腐蚀性能得到提升。Er的加入可以在形成Al3Er，可显著细化合金铸态晶粒，能够在一定程度上抑制再结晶，提高合金热
稳定性，与此同时可以提高不同热处理状态下的合金的拉伸强度与硬度，Er能够细化枝晶网胞组织，提高再结晶温度。将实施例3与对比例1-4的抗拉强度的数据进行对比，可以发现Sr、Y、Er三种元素产生了协同作用，实施例3比对比例1提高了20.9(199.3-178.4＝20.9)；实施例3比对比例2提高了18.4(199.3-180.9＝18.4)；实施例3比对比例3提高了
22.2(199.3-177.1＝22.2)；实施例3比对比例4提高了71.2(199.3-128.1＝77.2)；其中把实施例3的数据分别减去对比例1-3的数据相加总和为61.5(20.9+18.4+22.2＝61.5)，这个数值小于实施例3相对于不添加Sr、Y、Er元素的对比例4的情况下降低的71.2(61.5<71.2)；
以实施例3分别减去对比例1-3的每组的数值作为效果值，Sr、Y、Er元素在铝合金铸件组合使用的效果值比Sr、Y、Er元素在铝合金铸件中分别单独使用效果值之和提高率α＝(71.2-
61.5)÷61.5×100％＝15.77％，即组合使用的情况下效果值的提升了15.77％，说明Sr、Y、Er元素产生相应的协同作用，铝合金铸件的综合性能，各组分缺一不可。
具体实施方式
[0030] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0031] 实施例1
[0032] 一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金，其组分及各组分百分比为：Si 6.5％、Mg1.4％、Cu 0.8％、Sr 0.05％、Zn 0.4％、Mn 0.4％、Fe 0.2％、Y0.2％、Er 0.03％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
[0033] 一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金制备方法，包括以下步骤：
[0034] S1：熔化：先将纯铝、纯镁、铝硅合金加入熔炼炉中，加热至735℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入电解铜、铝锌合金、铁铝合金和铝锰合金，继续升温至770℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液，以石墨棒搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
[0035] S2：精炼：将铝合金熔液的温度调整至750℃，喷入质量为炉中铝合金液体质量0.27％的精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置5min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至760℃，加入质量为炉中铝合金液体质量0.5％的细化剂、镁锶合金、钇镁合金和铝铒合金，通入氩气进行精炼，气压控制在0.20Mpa，除气时间为12min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
[0036] S3：静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至700℃；
[0037] S4：压铸：将模具预热至130℃，再将水性脱模剂喷到模具的型腔内，继续将模具的型腔预热至235，再将步骤S3处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中进行压铸，充型开始时的熔液流速为0.26m/s、铸造压力为53MPa；充型率超过30％后，熔液流速为0.86m/s，铸造压力为60MPa；充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.65m/s、铸造压力为65MPa；充型率90％时，铝合金熔液流速为1.85m/s，铸造压力为71MPa，直至充型压铸结束；
[0038] S5：固溶淬火处理：淬火加热温度为532，淬火保温时间为50min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
[0039] S6：时效处理：将步骤S5处理后的铝合金压铸件置于时效炉内，进行时效处理，步骤为：时效一段：时效温度为110℃，时效处理时间90min；时效二段：时效温度为140℃，时效处理时间100min；时效三段：时效温度为200℃，时效处理时间3h，完成后得压铸件。
[0040] 实施例2
[0041] 一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金，其组分及各组分百分比为：Si 7.6％、Mg2.1％、Cu 1.3％、Sr 0.11％、Zn 0.9％、Mn 0.8％、Fe 0.6％、Y 0.5％、Er 0.05％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
[0042] 一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金制备方法，包括以下步骤：
[0043] S1：熔化：先将纯铝、纯镁、铝硅合金加入熔炼炉中，加热至750℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入电解铜、铝锌合金、铁铝合金和铝锰合金，继续升温至810℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液，以石墨棒搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
[0044] S2：精炼：将铝合金熔液的温度调整至760℃，喷入质量为炉中铝合金液体质量0.27％的精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置10min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至780℃，加入质量为炉中铝合金液体质量0.5％的细化剂、镁锶合金、钇镁合金和铝铒合金，通入氩气进行精炼，气压控制在0.35Mpa，除气时间为16min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
[0045] S3：静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至700℃；
[0046] S4：压铸：将模具预热至140℃，再将水性脱模剂喷到模具的型腔内，继续将模具的型腔预热至245℃，再将步骤S3处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中进行压铸，充型开始时的熔液流速为0.30m/s、铸造压力为58MPa；充型率超过30％后，熔液流速为0.97m/s，铸造压力为64MPa；充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.70m/s、铸造压力为70MPa；充型率90％时，铝合金熔液流速为1.95m/s，铸造压力为74MPa，直至充型压铸结束；
[0047] S5：固溶淬火处理：淬火加热温度为544℃，淬火保温时间为60min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
[0048] S6：时效处理：将步骤S5处理后的铝合金压铸件置于时效炉内，进行时效处理，处理步骤为：时效一段：时效温度为125℃，时效处理时间100min；时效二段：时效温度为160℃，时效处理时间120min；时效三段：时效温度为220℃，时效处理时间4h，完成后得压铸件。
[0049] 实施例3
[0050] 一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金，其组分及各组分百分比为：Si 6.9％、Mg1.7％、Cu 1.1％、Sr 0.07％、Zn 0.6％、Mn 0.6％、Fe 0.5％、Y0.3％、Er 0.04％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
[0051] 一种汽车用耐腐蚀压铸铝合金制备方法，包括以下步骤：
[0052] S1：熔化：先将纯铝、纯镁、铝硅合金加入熔炼炉中，加热至743℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入电解铜、铝锌合金、铁铝合金和铝锰合金，继续升温至770-810℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液，以石墨棒搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
[0053] S2：精炼：将铝合金熔液的温度调整至758℃，喷入质量为炉中铝合金液体质量0.27％的精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置7min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至773℃，加入质量为炉中铝合金液体质量0.5％的细化剂、镁锶合金、钇镁合金和铝铒合金，通入氩气进行精炼，气压控制在0.28Mpa，除气时间为14min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
[0054] S3：静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至700℃；
[0055] S4：压铸：将模具预热至134℃，再将水性脱模剂喷到模具的型腔内，继续将模具的型腔预热至241℃，再将步骤S3处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中进行压铸，充型开始时的熔液流速为0.28m/s、铸造压力为55MPa；充型率超过30％后，熔液流速为0.92m/s，铸造压力为62MPa；充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.68m/s、铸造压力为67MPa；充型率90％时，铝合金熔液流速为1.91m/s，铸造压力为72MPa，直至充型压铸结束；
[0056] S5：固溶淬火处理：淬火加热温度为537℃，淬火保温时间为55min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
[0057] S6：时效处理：将步骤S5处理后的铝合金压铸件置于时效炉内，进行时效处理，处理步骤为：时效一段：时效温度为116℃，时效处理时间97min；时效二段：时效温度为152℃，时效处理时间111min；时效三段：时效温度为209℃，时效处理时间3.5h，完成后得压铸件。
[0058] 对比例1
[0059] 铝合金的组分及各组分百分比、工艺步骤与实施例3基本相同，唯有不同的是组分中未添加Sr元素。
[0060] 对比例2
[0061] 铝合金的组分及各组分百分比、工艺步骤与实施例3基本相同，唯有不同的是组分中未添加Y元素。
[0062] 对比例3
[0063] 铝合金的组分及各组分百分比、工艺步骤与实施例3基本相同，唯有不同的是组分中未添加Er元素。
[0064] 对比例4
[0065] 铝合金的组分及各组分百分比、工艺步骤与实施例3基本相同，唯有不同的是组分中未添加Sr、Y、Er元素。
[0066] 将实施例1-3、对比例1-4所制得的铝合金压铸件按照GB/T 15114-2009进行试验，所得结果如表1所示。
[0067] 表1实施例1-3、对比例1-4所制得的铝合金压铸件抗拉强度、延伸率和洛氏硬度的测试结果
[0068]
[0069]
[0070] 由表1可知，实施例1-3的数据均优于对比例1-4的数据。在实施例1-3中，从数据可以看出实施例3为最优实施例。在25℃的条件下，抗拉强度方面实施例3比对比例1、2、3、4分别提高了：11.7％、10.2％、12.5％、55.6％；延伸率方面实施例3比对比例1、2、3、4分别提高了：23.7％、26.3％、29.9％、56.0％。在300℃的条件下，抗拉强度方面实施例3比对比例1、2、3、4分别提高了：25.1％、17.5％、30.5％、63.0％；延伸率方面实施例3比对比例1、2、3、4分别提高了：24.4％、26.5％、18.9％、35.6％。从性能的提高率中可以看出，本发明的铝合金配方及其制备方法可以有效提高所得铝合金铸件的抗拉强度、洛氏硬度和延伸率；抗拉强度方面，实施例3的铝合金比对比例1-4的铝合金在300℃的高温条件下的提高率要比在
25℃的条件下的提高率要高，也反映出本发明铝合金铸件高温条件下综合性能更好。而对比例1-4的性能均低于实施例1-3，也说明了添加的Sr、Y、Er元素起到了提高铝合金铸件性能的作用。
[0071] 在添加的稀土元素中，Sr添加到铝合金中能起到变质的效果，能有效地细化合金中的共晶硅及初晶硅，提高合金的机械性能。添加Y的铝合金组织更细密，可提高铸件的抗氧化性和延展性，其耐高温腐蚀性能获得极大提高，添加Y后，铝合金铸件表面能形成连续致密的保护性氧化膜，可阻碍氧、硫的扩散浸入，使铸件的耐腐蚀性能得到提升。Er的加入可以在形成Al3Er，可显著细化合金铸态晶粒，能够在一定程度上抑制再结晶，提高合金
热稳定性，与此同时可以提高不同热处理状态下的合金的拉伸强度与硬度，Er能够细化枝晶网胞组织，提高再结晶温度。将实施例3与对比例1-4的抗拉强度的数据进行对比，可以发现Sr、Y、Er三种元素产生了协同作用，实施例3比对比例1提高了20.9(199.3-178.4＝20.9)；实施例3比对比例2提高了18.4(199.3-180.9＝18.4)；实施例3比对比例3提高了22.2(199.3-177.1＝22.2)；实施例3比对比例4提高了71.2(199.3-128.1＝77.2)；其中把实施例3的数据分别减去对比例1-3的数据相加总和为61.5(20.9+18.4+22.2＝61.5)，这个数值小于实施例3相对于不添加Sr、Y、Er元素的对比例4的情况下降低的71.2(61.5<71.2)；以实施例3分别减去对比例1-3的每组的数值作为效果值，Sr、Y、Er元素在铝合金铸件组合使用的效果值比Sr、Y、Er元素在铝合金铸件中分别单独使用效果值之和提高率α＝(71.2-61.5)÷61.5×100％＝15.77％，即组合使用的情况下效果值的提升了15.77％，说明Sr、Y、Er元素产生相应的协同作用，铝合金铸件的综合性能，各组分缺一不可。
[0072] 以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
