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一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金及其制备方法和用途

摘要

本发明涉及压铸合金技术领域,尤其涉及一种Al‑Mn‑Zn‑Ce压铸阳极合金及其制备方法和用途。一种Al‑Mn‑Zn‑Ce压铸阳极合金,所述Al‑Mn‑Zn‑Ce压铸阳极合金含有的成分及各个成分的重量百分比为:Mn为0.85~1.85%、Zn为2~6%、Ce为0.15~1.2%、Si≤0.15%、Cu≤0.85%、Mg为0.15%~2.5%、Fe≤0.25%、Ti≤0.1%、Sr≤0.05%,余量为Al和杂质,其中,杂质的含量≤0.2%。所述Al‑Mn‑Zn‑Ce压铸阳极合金,合金具有良好的流动性和高填充性,且降低了高Zn含量合金在铸造过程中的热裂倾向,可满足具有壁厚变化的复杂薄壁构件的压铸工艺成型要求,同时具有高强度、能够满足多彩高亮阳极需求的特点,解决了现有压铸阳极铝合金强度弱、容易产生阳极异色、良率低,难以满足多彩高亮阳极的外观要求的技术问题。

著录项

  • 公开/公告号CN116676515A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2023-09-01

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 佛山市营鑫新材料有限公司;

    申请/专利号CN202310648575.3

  • 发明设计人 谢兴文;谭恒;赵媚菲;谭嘉龙;

    申请日2023-06-02

  • 分类号C22C21/10(2006.01);C22C21/06(2006.01);C22C21/08(2006.01);C22F1/053(2006.01);C22F1/047(2006.01);C22C1/03(2006.01);C22C1/06(2006.01);B22D17/00(2006.01);

  • 代理机构佛山市禾才知识产权代理有限公司 44379;

  • 代理人张晓婷

  • 地址 528000 广东省佛山市南海区大沥镇岭南路77号百鸿大厦13楼08、09、10号

  • 入库时间 2024-01-17 01:28:27

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2023-09-19

    实质审查的生效 IPC(主分类):C22C21/10 专利申请号:2023106485753 申请日:20230602

    实质审查的生效

  • 2023-09-01

    公开

    发明专利申请公布

说明书

技术领域

本发明涉及压铸合金技术领域,尤其涉及一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金及其制备方法和用途。

背景技术

铝合金材料密度低、强度高,且外观可通过阳极工艺进行表面处理,进行阳极氧化处理后具有颜色多样、亮度高、防护效果优的特点,在3C电子消费品、汽车内饰件、工艺展品等领域有广泛的应用。目前常用的阳极铝合金为变形铝合金体系,强度高、阳极效果好,但其生产流程长、CNC等后加工成本高,同时存在原材料浪费多和不环保的问题。常规压铸铝合金为Al-Si系,合金流动性好,强度高,但Si含量较高(>6%),凝固过程产生粗大的初生硅相,存在阳极掉灰问题,只适用于颜色要求较低的哑黑色阳极外观,无法满足多彩阳极外观的要求。

Al-Mn系合金共晶点Mn的含量低(在2%左右),具有较好的流动性。申请号为201710666119.6的专利公开了一种高强度可阳极氧化压铸铝合金及其制备方法,其中Zr、Mo、Cr元素含量较高,形成AlZr、AlCr、AlMo等金属间化合物,阳极氧化过程中,这些金属间化合物残留在氧化膜中,造成阳极异色、亮度偏暗,难以满足对外观要求较高的阳极需求。

发明内容

针对背景技术提出的问题,本发明的目的在于提出一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金,合金具有良好的流动性和高填充性,且降低了高Zn含量合金在铸造过程中的热裂倾向,可满足具有壁厚变化的复杂薄壁构件的压铸工艺成型要求,同时具有高强度、能够满足多彩高亮阳极需求的特点,解决了现有压铸阳极铝合金强度弱、容易产生阳极异色、良率低,难以满足多彩高亮阳极的外观要求的技术问题。

本发明的另一目的在于提出一种制备上述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的制备方法,可以保证合金均质化和净化效果,合金熔体具有良好的流动性和高填充性,制得的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金能够满足具有壁厚变化的复杂薄壁构件的压铸工艺成型要求,同时具有高强度、能够满足多彩高亮阳极需求的特点。

本发明的再一目的在于提出上述的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的用途,制造具有壁厚变化(壁厚复杂)的薄壁构件时,在壁厚突变处没有热裂裂纹产生,有效提升产品的良率。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金,所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金含有的成分及各个成分的重量百分比为:Mn为0.85~1.85%、Zn为2~6%、Ce为0.15~1.2%、Si≤0.15%、Cu≤0.85%、Mg为0.15%~2.5%、Fe≤0.25%、Ti≤0.1%、Sr≤0.05%,余量为Al和杂质,其中,杂质的含量≤0.2%。

更进一步说明,所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金含有的成分及各个成分的重量百分比为:Mn为1.2~1.5%、Zn为3.5~5%、Ce为0.45~0.75%、Si≤0.05%、Cu为0.1~0.2%、Mg为1%~1.5%、Fe≤0.1%、Ti≤0.02%、Sr≤0.02%,余量为Al和杂质,其中,杂质的含量≤0.2%。

更进一步说明,所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的压铸态屈服强度≥160MPa;

所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金经过固溶热处理和时效处理后,在T6态的屈服强度≥340MPa。

一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的制备方法,用于制备所述的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金,包括以下步骤:

步骤A、原料准备:按Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的元素成分配比,准备纯Al锭、纯Mg锭、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Ti-B中间合金和单质硅作为原料;

步骤B、合金化:将纯Al锭熔化,然后加入单质硅、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金和Al-Ti-B中间合金,将以上原料全部熔化后,压入纯Mg锭,使纯Mg锭完全熔化,得到合金熔体,合金化过程中,控制温度为710~720℃;

步骤C、除气过滤:加入精炼剂和细化剂,搅拌除气,静置后扒渣过滤;

步骤D、压铸成型:对合金熔体进行压铸成型,得到Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金。

更进一步说明,所述步骤D压铸成型后,还包括对Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金进行固溶热处理和时效处理,或者对Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金进行时效处理。

更进一步说明,所述固溶热处理为将压铸得到的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金升温至450~520℃,保温0.5~1h,然后快冷固溶;

所述时效处理为将Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金升温至120~150℃,保温6~10h。

更进一步说明,所述步骤B中,将纯Al锭熔化,在710~720℃下保温2~3h,然后加入单质硅、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金和Al-Ti-B中间合金,在710~720℃下保温30~40min,直至以上原料全部熔化后,压入纯Mg锭,在710~720℃下保温20~30min,直至纯Mg锭完全熔化,得到合金熔体;

所述步骤C中,加入精炼剂和细化剂,搅拌除气15~20min,静置20~30min后扒渣过滤。

更进一步说明,所述步骤D中,压铸成型中的合金熔体的温度保持在710~730℃,模具温度为210~230℃,压射速度为2.5~3m/s,压射压力为100~120bar。

更进一步说明,所述步骤C中,所述精炼剂的添加量为合金熔体的总质量的0.1~0.3%;

所述细化剂的添加量为合金熔体的总质量的0.02~0.05%,所述细化剂为Al-Sr细化剂和Al-Ti-B细化剂。

一种所述的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的用途,用于制造具有壁厚变化的薄壁构件。

与现有技术相比,本发明的实施例具有以下有益效果:

上述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金,通过在高强Al-Zn合金中,加入Mg元素、Ce元素和Mn元素,在满足高强度性能的同时,有效降低高Zn含量合金的热裂倾向,开发出具有高填充性的可阳极压铸铝体系,同时由于合金具有良好的流动性,可满足具有壁厚变化的复杂薄壁构件的压铸工艺成型要求,制得的具有壁厚变化的薄壁构件产品中,在壁厚突变处没有热裂裂纹产生,有效提升产品的良率。为进一步提升强度,添加Cu等合金化元素,同步控制Si、Fe、Sr等元素含量,改善阳极异色问题,提升阳极效果,使得合金能够满足多彩高亮阳极的外观要求,形成的氧化膜色泽均匀,无异色,具有广阔的市场应用前景。本发明的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的压铸态屈服强度≥160MPa,经过固溶热处理和时效处理后,在T6态的屈服强度≥340MPa,解决了现有压铸阳极铝合金强度弱、容易产生阳极异色、良率低,难以满足多彩高亮阳极的外观要求的技术问题。

附图说明

图1是本发明实施例1与对比例1制得的压铸阳极支架的外观对比图(图中左边的构件为对比例1,右边的构件为实施例1)。

图2是本发明对比例1制得的压铸阳极支架的外观图。

图3是本发明实施例1制得的压铸阳极支架的外观图。

图4是本发明实施例1与对比例1制得的压铸阳极耳托的外观对比图(图中上面的构件为对比例1,下面的构件为实施例1)。

图5是本发明对比例1制得的压铸阳极耳托的外观图。

图6是本发明实施例1制得的压铸阳极耳托的外观图。

图7是本发明对比例1的金相组织图。

图8是本发明实施例1的金相组织图。

具体实施方式

一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金,所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金含有的成分及各个成分的重量百分比为:Mn为0.85~1.85%、Zn为2~6%、Ce为0.15~1.2%、Si≤0.15%、Cu≤0.85%、Mg为0.15%~2.5%、Fe≤0.25%、Ti≤0.1%、Sr≤0.05%,余量为Al和杂质,其中,杂质的含量≤0.2%。

需要说明的是,所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金中的各元素的重量百分比之和为100%。

本发明中Zn元素与Mg元素结合,形成MgZn

进一步地,本发明中的Mn元素主要起到调节合金流动性的作用,合金中Mn元素的含量在Al-Mn系的共晶点附近,使得合金流动性较好,但是如果Mn的含量过高,会析出形成AlMn化合物,影响阳极氧化效果,因此,本专利的Mn含量在1.85%以下,此时大部分的Mn元素在压铸快速冷却过程中以固溶的形式存在于铝基体中,只有少数Mn在晶界上析出,对阳极氧化的影响弱,同时由于合金的流动性较好,合金具有优异的成型性。如果Mn的含量小于0.85%,由于此时Mn元素的含量远离Al-Mn系的共晶点,使得合金的流动性减弱,压铸良率低。

更进一步说明,本发明通过添加Cu元素,在阳极氧化过程可提升阳极膜的亮度,适用于阳极要求较高的场景,此外,Cu对合金强度的提升也有较大帮助,但过高的Cu元素含量会导致阳极膜偏红,因此Cu的含量控制在0.85%以内,对色度的影响较小。Si元素与Mg元素,形成Mg

通过在高强Al-Zn合金中,加入Mg元素、Ce元素和Mn元素,在满足高强度性能的同时,有效降低高Zn含量合金的热裂倾向,开发出具有高填充性的可阳极压铸铝体系,同时由于合金具有良好的流动性,可满足具有壁厚变化的复杂薄壁构件的压铸工艺成型要求,制得的具有壁厚变化的薄壁构件产品中,在壁厚突变处没有热裂裂纹产生,有效提升产品的良率。为进一步提升强度,添加Cu等合金化元素,同步控制Si、Fe、Sr等元素含量,改善阳极异色问题,提升阳极效果,使得合金能够满足多彩高亮阳极的外观要求,形成的氧化膜色泽均匀,无异色(阳极效果指铝合金阳极氧化工艺,为业界铝合金常规外观处理工艺,一般包括除油-化抛-清洗-氧化-上色-封孔,指在酸性介质环境下,在铝合金表面生成透明、多孔氧化膜,在染色后,可形成多彩、高亮的保护性涂层),具有广阔的市场应用前景。本发明的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的压铸态屈服强度≥160MPa,经过固溶热处理和时效处理后,在T6态的屈服强度≥340MPa,解决了现有压铸阳极铝合金强度弱、容易产生阳极异色、良率低,难以满足多彩高亮阳极的外观要求的技术问题。

更进一步说明,所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金含有的成分及各个成分的重量百分比为:Mn为1.2~1.5%、Zn为3.5~5%、Ce为0.45~0.75%、Si≤0.05%、Cu为0.1~0.2%、Mg为1%~1.5%、Fe≤0.1%、Ti≤0.02%、Sr≤0.02%,余量为Al和杂质,其中,杂质的含量≤0.2%。

所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的元素含量优选在此范围内,合金强度优异,且具有良好的流动性和高填充性,可满足具有壁厚变化的复杂薄壁构件的压铸工艺成型要求。

更进一步说明,所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的压铸态屈服强度≥160MPa;

所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金经过固溶热处理和时效处理后,在T6态的屈服强度≥340MPa。

所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的压铸态屈服强度高,且经过固溶热处理和时效处理后,在T6态的屈服强度高,同时具有高强度、能够满足多彩高亮阳极需求的特点。

一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的制备方法,用于制备所述的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金,包括以下步骤:

步骤A、原料准备:按Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的元素成分配比,准备纯Al锭、纯Mg锭、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Ti-B中间合金和单质硅作为原料;

步骤B、合金化:将纯Al锭熔化,然后加入单质硅、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金和Al-Ti-B中间合金,将以上原料全部熔化后,压入纯Mg锭,使纯Mg锭完全熔化,得到合金熔体,合金化过程中,控制温度为710~720℃;

步骤C、除气过滤:加入精炼剂和细化剂,搅拌除气,静置后扒渣过滤;

步骤D、压铸成型:对合金熔体进行压铸成型,得到Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金。

所述Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的制备方法可以保证合金均质化和净化效果,合金熔体具有良好的流动性和高填充性,制得的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金能够满足具有壁厚变化的复杂薄壁构件的压铸工艺成型要求,同时具有高强度、能够满足多彩高亮阳极需求的特点。

具体地,Al元素以纯Al锭的形式加入,Mg元素以纯Mg锭的形式加入,Zn元素以纯Zn锭的形式加入,Cu元素以Al-Cu中间合金的形式加入、Mn元素以Al-Mn中间合金的形式加入,Ce元素以Al-Ce中间合金的形式加入,Sr元素以Al-Sr中间合金的形式加入,Ti以Al-Ti-B中间合金的形式加入,Si以单质硅的形式加入,Fe元素的来源较多,有中间合金引入,但主要由纯铝锭引入。

优选地,所述步骤D压铸成型后,还包括对Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金进行固溶热处理和时效处理,或者对Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金进行时效处理。

通过对压铸得到的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金进行热处理工艺:固溶热处理和时效处理,能够进一步改善铸态铝合金力学强度低的问题,热处理工艺一般包括高温固溶和低温时效两步,在强度要求不高的场景下,也可选择将压铸产品直接进行时效处理。

更进一步说明,所述固溶热处理为将压铸得到的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金升温至450~520℃,保温0.5~1h,然后快冷固溶;

所述时效处理为将Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金升温至120~150℃,保温6~10h。

在进行固溶热处理时,将压铸成品升温至450~520℃,保温0.5~1h,然后快冷固溶,随后快冷固溶,可以依据产品结构抗变形能力和产品力学要求采用水冷或风冷的形式进行快冷。时效处理指将固溶后的产品升温至120~150℃,进行6~10h的长时间保温处理,如果保温的温度过高或过低,会造成欠时效强化,或者过时效强化,使得产品的强度无法达到峰值。

更进一步说明,所述步骤B中,将纯Al锭熔化,在710~720℃下保温2~3h,然后加入单质硅、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金和Al-Ti-B中间合金,在710~720℃下保温30~40min,直至以上原料全部熔化后,压入纯Mg锭,在710~720℃下保温20~30min,直至纯Mg锭完全熔化,得到合金熔体;

所述步骤C中,加入精炼剂和细化剂,搅拌除气15~20min,静置20~30min后扒渣过滤。

通过限定制备过程中的工艺参数,可以保证合金均质化和净化效果,保证合金充分熔化均匀,且去除杂质效果好。

优选地,所述步骤D中,压铸成型中的合金熔体的温度保持在710~730℃,模具温度为210~230℃,压射速度为2.5~3m/s,压射压力为100~120bar。

限定压铸工艺过程中的工艺参数,保证压铸成型的效果,具体地,所述步骤D中,使用300T压铸机进行压铸成型,参考国标GB/T 13822-2017进行压铸模具的设计以及拉伸棒的尺寸设计,拉伸棒的直径为Φ6.4mm,压铸成型后可以使用无硅水性脱模剂进行脱模。

优选地,所述步骤C中,所述精炼剂的添加量为合金熔体的总质量的0.1~0.3%;

所述细化剂的添加量为合金熔体的总质量的0.02~0.05%,所述细化剂为Al-Sr细化剂和Al-Ti-B细化剂。

通过添加精炼剂,可以起到除气和除渣的作用,精炼剂采用现有常规精炼剂即可,通过添加细化剂,能够起到细化经理,提高铸件的组织致密性的作用。

一种所述的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的用途,用于制造具有壁厚变化的薄壁构件。

本发明的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金通过加入Ce元素,Al、Ce与Zn结合形成AlCeZn化合物,降低了凝固液相中Zn的含量,有效降低合金凝固的温度区间,使得热裂倾向减轻,同时,Ce元素与Al结晶反应释放大量潜热,有助于提升凝固前段的流动性,提升合金熔体的补缩能力,降低热裂倾向,使得制造具有壁厚变化(壁厚复杂)的薄壁构件时,在壁厚突变处没有热裂裂纹产生,有效提升产品的良率。具体地,所述的壁厚变化是指薄壁构件的壁厚由大变小或者由小变大,壁厚突变是指薄壁构件的壁厚变化时,壁厚变化的绝对值/相邻的壁厚较大区域的壁厚值≥1/3时,其中壁厚变化的绝对值是指壁厚较大区域的壁厚值与壁厚较小区域的壁厚值的差值的绝对值。

为了便于理解本发明,下面对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1-3

一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、原料准备:实施例1-3中的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金,其成分及各个成分的重量百分比见表1,按Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的元素成分配比,准备纯Al锭、纯Mg锭、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Ti-B中间合金和单质硅作为原料;

步骤B、合金化:在熔炼炉中将纯Al锭熔化,在720℃下保温2h,然后加入单质硅、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金和Al-Ti-B中间合金,在720℃下保温30min,直至以上原料全部熔化后,压入纯Mg锭,在720℃下保温20min,直至纯Mg锭完全熔化,得到合金熔体;

步骤C、除气过滤:向熔炼炉中加入精炼剂、Al-Sr细化剂和Al-Ti-B细化剂,精炼剂的添加量为合金熔体的总质量的0.2%,所述细化剂的添加量为合金熔体的总质量的0.03%,搅拌除气,静置后扒渣过滤;

步骤D、压铸成型:使用300T压铸机对合金熔体进行压铸成型,压铸成型中的合金熔体的温度保持在720℃,模具温度为230℃,压射速度为3m/s,压射压力为100bar,得到Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金。

对比例1

一种压铸阳极合金的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、原料准备:对比例1中的压铸阳极合金,其成分及各个成分的重量百分比见表1,按压铸阳极合金的元素成分配比,准备纯Al锭、纯Mg锭、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Ti-B中间合金和单质硅作为原料;

步骤B、合金化:在熔炼炉中将纯Al锭熔化,在720℃下保温2h,然后加入单质硅、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Sr中间合金和Al-Ti-B中间合金,在720℃下保温30min,直至以上原料全部熔化后,压入纯Mg锭,在720℃下保温20min,直至纯Mg锭完全熔化,得到合金熔体;

步骤C、除气过滤:向熔炼炉中加入精炼剂、Al-Sr细化剂和Al-Ti-B细化剂,精炼剂的添加量为合金熔体的总质量的0.2%,所述细化剂的添加量为合金熔体的总质量的0.03%,搅拌除气,静置后扒渣过滤;

步骤D、压铸成型:使用300T压铸机对合金熔体进行压铸成型,压铸成型中的合金熔体的温度保持在720℃,模具温度为230℃,压射速度为3m/s,压射压力为100bar,得到一种压铸阳极合金。

对比例2-5

一种Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、原料准备:对比例2-5中的Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金,其成分及各个成分的重量百分比见表1,按Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金的元素成分配比,准备纯Al锭、纯Mg锭、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Ti-B中间合金和单质硅作为原料;

步骤B、合金化:在熔炼炉中将纯Al锭熔化,在720℃下保温2h,然后加入单质硅、纯Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Sr中间合金和Al-Ti-B中间合金,在720℃下保温30min,直至以上原料全部熔化后,压入纯Mg锭,在720℃下保温20min,直至纯Mg锭完全熔化,得到合金熔体;

步骤C、除气过滤:向熔炼炉中加入精炼剂、Al-Sr细化剂和Al-Ti-B细化剂,精炼剂的添加量为合金熔体的总质量的0.2%,所述细化剂的添加量为合金熔体的总质量的0.03%,搅拌除气,静置后扒渣过滤;

步骤D、压铸成型:使用300T压铸机对合金熔体进行压铸成型,压铸成型中的合金熔体的温度保持在720℃,模具温度为230℃,压射速度为3m/s,压射压力为100bar,得到Al-Mn-Zn-Ce压铸阳极合金。

表1实施例1-3和对比例1-5的合金成分表

使用两种模具分别用实施例1-3和对比例1-5的方法压铸得到压铸阳极支架和压铸阳极耳托两种产品,并对压铸阳极耳托产品按照常规的铝合金阳极氧化工艺进行阳极氧化处理。压铸阳极支架由壁厚不同的两个部分组成,具有贯穿的通口的部分为壁厚较厚的第一部分,另一部分为壁厚较薄的第二部分(第一部分的壁厚为3.2mm,第二部分的壁厚为1.0mm)。压铸阳极耳托为厚度逐渐变化的表面为曲面的结构。观察实施例1-3和对比例1-5制得的两种产品的外观情况,其中观察压铸阳极支架中的第一部分与第二部分的连接处是否有开裂的裂纹,观察压铸阳极耳托的表面是否有流痕以及观察阳极外观情况,观察结果如下表2所示:

表2实施例1-3和对比例1-5的产品外观情况

图1展示了实施例1与对比例1制得的压铸阳极支架,图4展示了实施例1与对比例1制得的压铸阳极耳托,由上述外观情况可知,由于对比例1的合金在壁厚突变处的凝固速度差异较大,合金补缩性差,对比例1制得的具有壁厚变化的薄壁构件的第一部分与第二部分的连接处(壁厚突变处)有明显的裂纹(如图2箭头所示);同时,为保障一定的强度,对比例1选用了较高的Zn含量和Mg含量,由于Zn含量偏高,合金凝固区间大,在填充复杂形状零件时,容易产生流动不均匀,造成压铸流痕(如图5箭头所示),后期的CNC工艺和打磨工艺均无法去除。

实施例1-实施例3制得的具有壁厚变化的薄壁构件的第一部分与第二部分的连接处没有裂纹,图3展示了实施例1制得的压铸阳极支架,其第一部分与第二部分的连接处没有裂纹,由于Ce元素的增加,可以明显看出热裂裂纹消失(如图3箭头所示),此外,如图6箭头所示,由于合金的流动均匀性得到提升,无压铸流痕的出现。

对比例2的压铸阳极支架开裂,有裂纹,且压铸阳极耳托有流痕,光泽发暗,颜色不均匀;对比例3和对比例5虽然无裂纹,但是光泽发暗;对比例4的压铸阳极支架开裂,有裂纹,且压铸阳极耳托有流痕,不满足多彩高亮阳极产品的外观要求。

分别用实施例1-3和对比例1-5的方法参考国标GB/T 13822-2017进行压铸模具的设计以及拉伸棒的尺寸设计,压铸得到拉伸棒试样,拉伸棒的直径为Φ6.4mm,使用拉伸棒试样进行压铸态屈服强度的测试。对实施例1-3和对比例1-5的拉伸棒试样经过固溶热处理和时效处理,固溶热处理为将压铸得到的拉伸棒试样升温500℃,保温1h,然后快冷固溶,时效处理为将压铸得到的拉伸棒试样升温至130℃,保温7h,然后进行拉伸棒试样在T6态的屈服强度测试,测试结果如下表3所示:

表3实施例1-3和对比例1-5的力学性能

由于Ce与Zn结合形成AlCeZn化合物,因此实施例1-3的试样在铸态下的合金强度高于对比例1,在进行T6热处理(固溶热处理和时效处理)后,实施例1-实施例3与对比例1的强度相当。对比例1无Ce元素,铸态强度下降较为明显,T6态强度相当。对比例2由于Ce含量增加,析出相粗大强化效果降低。对比例3和对比例4,Mn含量增加,对强度影响较小。对比例5,Si元素含量提升,对强度有提升效果。

图7为本发明对比例1的金相组织图,图8是本发明实施例1的金相组织图,与对比例1的金相组织对比,实施例1的金相组织凝固均匀,晶粒细化显著,结晶相Mg

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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