可陽極氧化的鑄造鋁合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金，尤其涉及一種可陽極氧化的鑄造鋁合金及其制備方法， 屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁是非?；顫姷慕饘伲X及其合金在空氣中自然形成一層Α1203 ·H20或A1203氧 化膜，可以保護(hù)鋁基質(zhì)在中性和弱酸性溶液中不再進(jìn)一步被腐蝕，起到一定的防護(hù)作用。但 對(duì)于稍微苛刻的環(huán)境下，這種在空氣中自然形成的膜，就不足以真正地保護(hù)鋁基體了。隨 著鋁制品工業(yè)的不斷完善發(fā)展，人們開始采用各種方法以達(dá)到工藝上的要求，陽極氧化法 就是其中最為常用的一種。
[0003] 近幾年來，國(guó)內(nèi)研究人員對(duì)鋁合金陽極氧化工藝的研究很多，傳統(tǒng)的硬質(zhì)陽極氧 化是在低溫（o°c左右，甚至更低）和低硫酸濃度（如小于10%H2S04)的條件下進(jìn)行。其工 藝過程存在能耗大、成本低等缺點(diǎn)。當(dāng)前對(duì)這種傳統(tǒng)方法的改進(jìn)主要由兩個(gè)方面：一是通過 改變電解質(zhì)的成份來實(shí)現(xiàn)，二是改變電源的電流波形。
[0004] 然而，上述兩種提高鋁合金陽極化處理的改進(jìn)方法，工藝較為繁瑣，效果無法保 證。由于現(xiàn)有的鋁陽極氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，存在以下問題：膜層不致密，膜 層厚度低，色澤度較差等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供可陽極氧化的鑄造鋁合金及其制備方法，使得材料具有較好 的綜合性能。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 可陽極氧化的鑄造鋁合金，其成分的質(zhì)量百分含量為：
[0008]
[0009]含有Ti、B、Re、Zr中至少一種微量元素且含量低于0· 05% ;
[0010] 余量為A1。
[0011] 進(jìn)一步地，上述的可陽極氧化的鑄造鋁合金，其中，成分中所述
[0012] Si1. 2 ~1. 8wt% ;
[0013]Mg 0· 8 ~1. 6wt%;
[0014]Μη 0.2~0.6wt%。
[0015] 更進(jìn)一步地，上述的可陽極氧化的鑄造鋁合金，其中，所述鋁合金還含有As、Sb、 Bi、Pb、Sn、Ni元素中至少一種以上的元素且總量小于0. 05wt%，并且S含量在25ppm以下。[0016] 本發(fā)明可陽極氧化的鑄造鋁合金的制備方法，包括以下步驟：
[0017] 1)熔煉：按成分配比原料，投入熔煉爐，熔煉溫度700~750°C;
[0018]2)除氣與精煉：調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入六氯乙烷進(jìn)行除氣精煉，加入量 為0. 2~0. 5%，均勻攪動(dòng)10~20min，然后凈化扒渣；
[0019] 3)變質(zhì)與二次精煉：調(diào)整熔煉溫度730~750°C，加入Al-Sr變質(zhì)劑作變質(zhì)處理， 加入10~30min之后，調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入除氣精煉劑，加入量0. 1~0. 3%， 均勻攪動(dòng)5~lOmin，然后扒渣，準(zhǔn)備澆注；
[0020] 4)澆注與鑄造：調(diào)整合金溫度在680~720°C，鑄模溫度180~250°C。
[0021] 再進(jìn)一步地，上述的可陽極氧化的鑄造鋁合金，其中，主原料為純鋁，輔原料為鋁 娃中間合金、鎂合金、單質(zhì)猛和混合稀土。
[0022] 本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：
[0023] 本發(fā)明使氧化效果更佳、膜層厚，色澤均勻，通過控制主要合金元素Si、Mg的含 量，使得材料具有較高的強(qiáng)度和成形性能。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 可陽極氧化的鑄造錯(cuò)合金，成分為：Si 0· 8~2. Owt %，Mg 0· 8~3. Owt %，Μη 0· 1~0· 8wt%，F(xiàn)e < 0· 3wt%，Cu < 0· 3wt%，Ζη < 0· 3wt%，含有Ti、B、Re、Zr中至少一 種微量元素且含量低于〇. 05 %，余量為A1。
[0025]優(yōu)選成分中：Si1. 2 ~1. 8wt%，Mg0·8 ~1. 6wt%，Μη0·2 ~0·6wt%。
[0026] 制備可陽極氧化的鑄造鋁合金的具體工藝為：
[0027] 1)熔煉：按成分配比原料，投入熔煉爐，熔煉溫度700~750°C;
[0028] 2)除氣與精煉：調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入六氯乙烷進(jìn)行除氣精煉，加入量 為0. 2~0. 5%，均勻攪動(dòng)10~20min，然后凈化扒渣；
[0029] 3)變質(zhì)與二次精煉：調(diào)整熔煉溫度730~750°C，加入Al-Sr變質(zhì)劑作變質(zhì)處理， 加入10~30min之后，調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入除氣精煉劑，加入量0. 1~0. 3%， 均勻攪動(dòng)5~lOmin，然后扒渣，準(zhǔn)備澆注；
[0030] 4)澆注與鑄造：調(diào)整合金溫度在680~720°C，鑄模溫度180~250°C。
[0031] 主原料為純鋁，輔原料為鋁硅中間合金、鎂合金、單質(zhì)錳和混合稀土。
[0032]Si是改善流動(dòng)性能的主要成份，與Mg形成Mg2Si化合物，從而提升陽極氧化膜耐 久性。低于0.8%，流動(dòng)性較差，鑄件無法成形。若高于2. 0%，Mg2Si化合物組織粗大，阻礙 氧化膜的形成，降低氧化膜的光滑度，氧化膜呈灰色甚至灰黑色。因此Si的含量的下限是 0. 8%，其上限是2. 0%。
[0033]Mg是提高鑄件抗腐蝕性的主要成份，與Si形成Mg2Si化合物，從而提升氧化膜耐 久性；低于0. 8%，鑄件內(nèi)部性能差，抗拉強(qiáng)度低；若高于3. 0%，Mg2Si化合物組織粗大，阻 礙氧化膜的形成，降低氧化膜的光滑度；因此Mg的含量的下限是0. 8%，其上限是3. 0%。
[0034]Μη能提尚錯(cuò)合金再結(jié)晶溫度，細(xì)化晶粒，并溶解雜質(zhì)鐵，形成Al6Fe減少鐵的有 害影響；低于〇. 1 %時(shí)，幾乎不會(huì)形成這些化合物，因此得不到氧化膜期望的耐久性提高效 果；另一方面，當(dāng)超過0. 8%時(shí)，合金的強(qiáng)度反而隨Μη含量的進(jìn)一步增加而降低，延伸率也 隨之下降。因此，Μη的含量的下限為0. 1%，其上限為0.8%。
[0035] 在鋁合金陽極氧化過程中，F(xiàn)e、Cu和Ζη元素會(huì)成為氧化的起點(diǎn)，成膜效率低。若 含量超過〇. 3%，其中Fe、Cu和會(huì)與合金中的鋁發(fā)生置換反應(yīng)，沉積到工件表面，氧化膜表 面會(huì)出現(xiàn)暗色條紋、黑色斑點(diǎn)等缺陷，氧化膜透明度、硬度、耐磨性等性能降低。因此，F(xiàn)e、Cu 和Ζη的各含量低于0.3%。
[0036] 余量Α1和其他微量元素，由于其他微量元素不可避免存在，為了實(shí)現(xiàn)更低污染 化，優(yōu)先含有Ti、B、Re、Zr成份中之任一種或任二種以上的微量元素含量低于0. 05%。
[0037] 實(shí)施例1:
[0038]Si:8kg、Mg:8kg、Mn:lkg、Al:983kg放入熔煉爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度 700 ~730°C;
[0039]除氣與精煉：調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入六氯乙烷進(jìn)行除氣精煉，加入量為 0. 4%，均勻攪動(dòng)lOmin，然后凈化扒渣；
[0040] 變質(zhì)與二次精煉：調(diào)整熔煉溫度730~740°C，加入Al-Sr變質(zhì)劑作變質(zhì)處理， 加入30min之后，調(diào)整熔煉溫度700~710°C，加入除氣精煉劑，加入量0. 1%，均勻攪動(dòng) lOmin，然后扒渣，準(zhǔn)備饒注；
[0041] 澆注與鑄造：調(diào)整合金溫度在680~720°C，鑄模溫度180~250°C。
[0042] 所得的合金力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度為300MPa、延伸率為10%、屈服強(qiáng)度210MPa。
[0043] 實(shí)施例2:
[0044]Si: 20kg、Mg: 30kg、Mn: 8kg、Fe: 3kg、Cu: 3kg、Zn: 3kg、A1:933kg放入恪煉爐進(jìn)行恪 煉，熔煉溫度700~720°C;
[0045] 除氣與精煉：調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入六氯乙烷進(jìn)行除氣精煉，加入量為 0. 5%，均勻攪動(dòng)20min，然后凈化扒渣；
[0046] 變質(zhì)與二次精煉：調(diào)整熔煉溫度730~740°C，加入Al-Sr變質(zhì)劑作變質(zhì)處理，加 入20min之后，調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入除氣精煉劑，加入量0. 2%，均勻攪動(dòng)8min， 然后扒渣，準(zhǔn)備澆注；
[0047] 澆注與鑄造：調(diào)整合金溫度在680~720°C，鑄模溫度180~250°C。
[0048] 所得的合金力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度為290MPa、延伸率為5%、屈服強(qiáng)度230MPa。
[0049] 實(shí)施例3:
[0050] 1噸國(guó)內(nèi)牌號(hào)為6061的錯(cuò)合金材料，抽取一塊對(duì)測(cè)試其內(nèi)娃含量，得測(cè)試值后將 國(guó)內(nèi)牌號(hào)為6061的鋁合金放入熔鋁爐，待鋁合金溶化后再向熔鋁爐內(nèi)加入硅或鋁硅合金， 使熱熔狀態(tài)下鋁合金中的硅含量處于〇. 8~2. 0%，熔煉溫度700~750°C;
[0051]除氣與精煉：調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入六氯乙烷進(jìn)行除氣精煉，加入量為 0. 2%，均勻攪動(dòng)15min，然后凈化扒渣；
[0052] 變質(zhì)與二次精煉：調(diào)整熔煉溫度730~750°C，加入Al-Sr變質(zhì)劑作變質(zhì)處理，加 入lOmin之后，調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入除氣精煉劑，加入量0. 3%，均勻攪動(dòng)5min， 然后扒渣，準(zhǔn)備澆注；
[0053] 澆注與鑄造：調(diào)整合金溫度在680~720°C，鑄模溫度180~250°C。
[0054]所得的合金力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度為280MPa、延伸率為3%、屈服強(qiáng)度220MPa。
[0055] 本發(fā)明使氧化效果更佳、膜層厚，色澤均勻，通過控制主要合金元素Si、Mg的含 量，使得材料具有較高的強(qiáng)度和成形性能。
[0056] 以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用 等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 可陽極氧化的鑄造鋁合金，其特征在于其成分的質(zhì)量百分含量為： Si 0.8~2.0 wt%; Mg OJ ~.'3 .'Owt %; Mn 0.1 ~0.8 wt% ; Fe < 0.3 wt% ； Cu < 0.3 wt% ： Zn < OJwt % ； 含有Ti、B、Re、Zr中至少一種微量元素且含量低于0. 05% ; 余M為Al。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可陽極氧化的鑄造鋁合金，其特征在于：成分中所述 Si 1. 2 ~I. 8wt% ; Mg 0. 8 ~I. 6wt% ; Mn 0. 2 ~0. 6wt%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可陽極氧化的鑄造鋁合金，其特征在于：所述鋁合金還含有 As、Sb、Bi、Pb、Sn、Ni元素中至少一種以上的元素且總量小于0. 05wt%，并且S含量在25ppm 以下。4. 權(quán)利要求1所述的可陽極氧化的鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于包括以下步 驟： 1) 熔煉：按成分配比原料，投入熔煉爐，熔煉溫度700~750°C ; 2) 除氣與精煉：調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入六氯乙烷進(jìn)行除氣精煉，加入量為 0. 2~0. 5%，均勻攪動(dòng)10~20min，然后凈化扒渣； 3) 變質(zhì)與二次精煉：調(diào)整熔煉溫度730~750°C，加入Al-Sr變質(zhì)劑作變質(zhì)處理，加入 10~30min之后，調(diào)整熔煉溫度700~720°C，加入除氣精煉劑，加入量0. 1~0. 3%，均勻 攪動(dòng)5~lOmin，然后扒渣，準(zhǔn)備澆注； 4) 澆注與鑄造：調(diào)整合金溫度在680~720°C，鑄模溫度180~250°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可陽極氧化的鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于：主原料 為純鋁，輔原料為鋁硅中間合金、鎂合金、單質(zhì)錳和混合稀土。
【專利摘要】本發(fā)明涉及可陽極氧化的鑄造鋁合金及制備方法，其成分：Si0.8～2.0wt％，Mg0.8～3.0wt％，Mn0.1～0.8wt％，F(xiàn)e﹤0.3wt％，Cu﹤0.3wt％，Zn﹤0.3wt％，含有Ti、B、Re、Zr中至少一種微量元素且含量低于0.05％，余量為Al；制備時(shí)：先熔煉，然后除氣與精煉，調(diào)整熔煉溫度，加入六氯乙烷進(jìn)行除氣精煉，凈化扒渣；再變質(zhì)與二次精煉：調(diào)整熔煉溫度730～750℃，加入Al-Sr變質(zhì)劑作變質(zhì)處理，調(diào)整熔煉溫度700～720℃，加入除氣精煉劑，扒渣；最后澆注與鑄造。使氧化效果更佳、膜層厚，色澤均勻，通過控制主要合金元素含量，使得材料具有較高強(qiáng)度和成形性能。
【IPC分類】C22C21/00, C22C1/03
【公開號(hào)】CN105420555
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510765518
【發(fā)明人】孫玨, 孟祥豹, 楊青, 許若震
【申請(qǐng)人】蘇州三基鑄造裝備股份有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日