一種汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明具體涉及一種汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋及其制備方法，屬于合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】。所述發(fā)電機(jī)端蓋的組成元素及質(zhì)量百分比為：Mg0.10-0.40％、Cu3.20-3.80％、Zn0.20-0.60％、Fe0.40-0.75％、Mn0.25-0.45％、Sr0.01-0.03％、Si6.00-7.00％、Ti0.10-0.20％、Ni0.10-0.25％、余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供了制備上述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的方法，其制備方法包括如下步驟：配料與熔煉、除渣和精煉、壓鑄及熱處理得到成品。本發(fā)明汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法簡(jiǎn)單可行，得到的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的硬度、強(qiáng)度等綜合性能好、散熱性能好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】_種汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車(chē)發(fā)電機(jī)，具體涉及一種汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋及其制備方法，屬于 合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽車(chē)發(fā)電機(jī)是汽車(chē)的主要能源，其主要功能是在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，向除了發(fā)動(dòng) 機(jī)以外所有的用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電。汽車(chē)發(fā)電機(jī)一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的附近，其能 否正常、安全的運(yùn)作直接關(guān)系到汽車(chē)能否正常的運(yùn)行。
[0003] 汽車(chē)發(fā)電機(jī)主要包括由轉(zhuǎn)子、定子、整流器和端蓋四部分組成，發(fā)電機(jī)端蓋不僅起 固定轉(zhuǎn)子、定子、整流器和電刷組件的作用，而且其性能也直接影響到汽車(chē)發(fā)電機(jī)的運(yùn)作和 使用壽命。因此這就要求汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋具有良好的機(jī)械性能和力學(xué)性能，且散熱性好?，F(xiàn) 有的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋普遍存在強(qiáng)度較低、表面硬度較低、散熱性不是很好等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種表面硬度高、強(qiáng)度高、散熱 性好等綜合性能好的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋。
[0005] 本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋，其組成元素 及質(zhì)量百分比為：Mg :0· 10 % -0· 40 %、Cu :3· 20 % -3. 80 %、Zn :0· 20 % -0· 60 %、Fe : 0. 40 % -0. 75 %, Mn ：0. 25 % -〇. 45 %, Sr ：0. 01 % -〇. 03 %, Si ：6. 00 % -7. 00 %, Ti ： 0. 10% -0. 20%、Ni :0. 10% -0. 25%、余量為鋁以及不可避免的雜質(zhì)。
[0006] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明以319鋁合金為基礎(chǔ)，在適當(dāng)調(diào)整Mg、Cu、Zn、Fe和Mn的 含量的基礎(chǔ)上，復(fù)配加入改善合金力學(xué)性能和鑄造性能等的Ti、Ni以及變質(zhì)元素 Sr，得到 該合金的改良配方，通過(guò)配方中各元素的合理配置，得到力學(xué)性能、機(jī)械性能以及鑄造性能 都較好的鋁合金，將其應(yīng)用于汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋，得到的端蓋的綜合性能好、散熱性好，延長(zhǎng) 了汽車(chē)發(fā)電機(jī)的使用壽命。
[0007] 在本發(fā)明汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋所用的鋁合金中，以純度為99. 9%的鋁為主要原料，添 加適量的鎂、鋅和銅，由于它們?cè)阡X中的固溶度較大可以使固溶體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，Zn能與 Al、Mg、Cu產(chǎn)生協(xié)同作用，可以在合金中生成CuA12、MgZn2、Al-Zn-Mg-Cu等強(qiáng)化相，起到明 顯的固溶強(qiáng)化作用，從而有效提高合金的強(qiáng)度、屈服硬度以及抗腐蝕性等。特別的，Zn可以 提高Cu在合金中的溶解速度和溶解度，有效提高合金的塑性。但是盡管Zn在鋁合金中的 作用突出，其用量過(guò)多容易導(dǎo)致合金的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向增加，所以本發(fā)明將Zn用量控制 在 0· 20% -0· 60%。
[0008] 對(duì)于鋁合金而言，為了降低其粘膜傾向，合金中應(yīng)該存在一定量的鐵元素。但是Fe 的存在也會(huì)產(chǎn)生有害影響，因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)金屬化合物的形態(tài)以針狀或者片狀的形式存在于鋁 合金中，對(duì)基體產(chǎn)生割裂作用，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而大大降低鋁合金的機(jī)械性能，并增 大其熱裂傾向。為了有效降低Fe的有害影響，本發(fā)明在鋁合金中加入適量的Mn和Sr用于 中和作用，改善鋁合金的機(jī)械性能等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在0. 25% -0. 45 %的Mn的基礎(chǔ)上添 加0.01% -0.03%的Sr，通過(guò)它們產(chǎn)生的協(xié)同作用，不僅可以將富含F(xiàn)e的片狀或者針狀組 織變成漢字狀、魚(yú)骨狀、花丼狀等細(xì)密的晶體組織，從而減小Fe的有害作用；而且可以使合 金中的共晶硅相的形態(tài)由針狀變?yōu)槔w維狀，從而使得制得的鋁合金具有更好的力學(xué)性能和 機(jī)械性能。但是Sr的用量不宜過(guò)多，因?yàn)殇X合金在長(zhǎng)時(shí)間保存的過(guò)程中，Sr容易出現(xiàn)燒損， 因?yàn)楸景l(fā)明將Sr的用量控制在合適的范圍0. 01% -0. 03%。
[0009] Si、Ti、Ni的加入，均可以起到提高鋁合金的抗拉強(qiáng)度和抗腐蝕性等作用。其中， Ti還可以起到細(xì)化晶粒的作用，更加細(xì)化鑄造組織；而Si不僅可以通過(guò)形成二元或者多元 的共晶組織來(lái)提高鋁合金的流動(dòng)性、降低其熱傾向性，而且還可以使鋁合金具有更優(yōu)異的 綜合鑄造性能。因此本發(fā)明鋁合金中加入6. 00% -7. 00%的Si可以使得鋁合金在鑄造的 過(guò)程中呈現(xiàn)出更好的鑄造性能。
[0010] 在本發(fā)明汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋所用的鋁合金中，在以純度為99. 9 %的純鋁為主要原料 的基礎(chǔ)上，復(fù)合添加 Mg、Cu、Zn、Fe、Mn、Sr、Ni等元素，通過(guò)它們的合理配置以及協(xié)同作用， 使得制得的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的綜合性能好、散熱性好。
[0011] 進(jìn)一步地，所述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的組成元素及質(zhì)量百分比為：Mg : 0. 20 % -0. 30 %, Cu ：3, 30 % -3. 60 %, Zn ：0. 30 % -〇. 50 %, Fe ：0. 50 % -〇. 70 %, Mn ： 0. 30 % -0. 40 %, Sr ：0. 012 % -〇. 02 %, Si ：6, 20 % -6. 80 %, Ti ：0. 12 % -〇. 18 %, Ni ： 0. 15% -0. 20%、余量為鋁以及不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 再進(jìn)一步地，所述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的組成元素及質(zhì)量百分比為：Mg :0. 25%、Cu : 3. 50 %, Zn ：0. 40 %, Fe ：0. 60 %, Mn ：0. 35 %, Sr ：0. 016 %, Si ：6, 50 %, Ti ：0. 16 %, Ni ： 0. 18%、余量為鋁以及不可避免的雜質(zhì)。
[0013] 本發(fā)明的第二個(gè)目的還在于提供一種制備上述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，所述 的制備方法包括如下步驟：
[0014] S1、配料與熔煉：先按照汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的組成元素及質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，再將 原料預(yù)熱至150-180°C，然后將純鋁加入到熔煉爐中于720-740°C下熔化，待純鋁完全熔化 后加入鎂、鋅、銅以及中間合金，完全熔化成鋁液并攪拌均勻；
[0015] S2、除渣和精煉：將上述熔煉后的鋁液進(jìn)行精煉、除渣；
[0016] S3、壓鑄：先將模具預(yù)熱到230-280°C，再將上述精煉后的鋁液在660-690°C壓鑄 到模具型腔，并于70-85MPa下保壓15-lSs，成型得到汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋壓鑄件；
[0017] S4、熱處理：將上述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋壓鑄件進(jìn)行強(qiáng)化固溶處理和時(shí)效處理，最后經(jīng) 過(guò)表面處理得汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的成品。
[0018] 在上述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法中，步驟S 1中所述的純鋁為純度為99. 9% 的鋁、鎂為工業(yè)純鎂、鋅為純鋅、銅為電解銅，所述中間合金為鐵含量為5-8 %的鎳鐵合金、 錳含量為8-10%的鋁錳合金、鍶含量為5-8%的鋁鍶合金、硅含量為15-20%的鋁硅合金、 鈦含量為8-12%的鋁鈦合金。
[0019] 在上述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法中，步驟S2中所述所述旋轉(zhuǎn)噴吹法中的氣 體是氬氣或者氮?dú)猓D(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速為320-480r/min，吹氣壓力為0. 22-0. 28MPa，吹氣時(shí)間為 5-8min。本發(fā)明汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法中，采用旋轉(zhuǎn)噴吹法和過(guò)濾法相結(jié)合的方式進(jìn) 行精煉，可以通過(guò)兩者互補(bǔ)對(duì)方的缺陷而達(dá)到更好的精煉效果。其中，旋轉(zhuǎn)噴吹法主要通過(guò) 轉(zhuǎn)頭的形狀和高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)頭對(duì)氣泡的破碎來(lái)控制氣泡的大小和分布，從而控制精煉效果。 而轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速尤為重要，轉(zhuǎn)速過(guò)高容易引起熔體的翻騰，產(chǎn)生吸氣現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速過(guò)低則會(huì)使熔 體的中心區(qū)域壓力降低從而產(chǎn)生合泡現(xiàn)象，因此本發(fā)明汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法中采用 合適的轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速。而過(guò)濾法則是讓鋁熔體通過(guò)中性或者活性材料制造的過(guò)濾器以去除熔體 中的夾雜物，過(guò)濾材質(zhì)一般為玻璃布、泡沫陶瓷等。
[0020] 在上述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法中，步驟S3中所述的壓鑄工藝為先在 72-7810^下以0.32_0.38111/ 8的速度將鋁液壓射到模具型腔中，待充型率超過(guò)30%后減小 壓射速度至0.22-0.28111/8進(jìn)行壓射，待充型率超過(guò)60%后，于82-881〇^下以2.5-3.2111/8 的速度進(jìn)行快壓射直到鋁液充滿模具型腔。在壓鑄工藝中，壓鑄速度和壓鑄壓力是影響最 終壓鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。其中壓射速度大小由模具型腔中的充型率而定，剛開(kāi)始采用低 速壓射是為了防止鋁液從加料口濺出，同時(shí)可以讓壓室內(nèi)的空氣有比較充分的時(shí)間逸出； 而隨后的快速壓射則是為了讓鋁液在凝固前可以迅速填充到模具型腔中，但是為了得到表 面光潔、輪廓清晰的高質(zhì)量的壓鑄件，要控制好快速壓射的速度。快壓射速度過(guò)快，易使壓 鑄件產(chǎn)生氣孔等缺陷，過(guò)慢則會(huì)導(dǎo)致壓鑄件輪廓不清晰等。
[0021] 在上述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法中，采用T6熱處理，即采用固溶處理和時(shí)效 處理結(jié)合的熱處理方式，以提高鋁合金的綜合性能。其中，步驟S4中所述的固溶處理為為 先將壓鑄件加熱到510-520 °C，保溫5-6h，再以2-3°C /s的速度升溫至530-540 °C，保溫 4_5h，然后水冷卻6-10min，其中水冷卻溫度為60-90°C。本發(fā)明汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方 法中采用分階段的強(qiáng)化固溶工藝，可以使溶質(zhì)原子最大限度地固溶到固溶體中，同時(shí)又不 會(huì)使合金發(fā)生熔化，從而為后續(xù)的時(shí)效處理做好良好的準(zhǔn)備。
[0022] 時(shí)效處理中時(shí)效溫度和時(shí)間起關(guān)鍵作用，本發(fā)明為了保證強(qiáng)化效果，將時(shí)效處理 的溫度設(shè)定為150-165?，保溫時(shí)間為8-10h。而時(shí)效處理的實(shí)質(zhì)是溶質(zhì)原子偏聚形成硬化 區(qū)的結(jié)果，一方面可以消除合金經(jīng)過(guò)淬火后的殘余應(yīng)力，以起到更好的強(qiáng)化效果，另一方面 可以有效防止合金發(fā)生變形、開(kāi)裂等不良現(xiàn)象。此外，步驟S4中所述的表面處理過(guò)程采用 本領(lǐng)域普通的表面處理工藝。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0024] 1)本發(fā)明汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋所用的鋁合金以319鋁合金為基礎(chǔ)，在適當(dāng)調(diào)整Mg、Cu、 Zn、Fe和Mn的含量的基礎(chǔ)上，復(fù)配加入Ti、Ni以及變質(zhì)元素 Sr，通過(guò)它們的合理配置以及 協(xié)同作用，使得制得的鋁合金具有硬度高、抗拉強(qiáng)度高、屈服強(qiáng)度高、韌性好、抗腐蝕性好、 散熱性好等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用到汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋上提高了端蓋的綜合性能。
[0025] 2)本發(fā)明汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法簡(jiǎn)單可行，通過(guò)各個(gè)加工過(guò)程中參數(shù)的合理 設(shè)定，得到的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的綜合性能好，將其應(yīng)用到汽車(chē)發(fā)電機(jī)上延長(zhǎng)了其使用壽命。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并 不限于這些實(shí)施例。
[0027] 表1 :實(shí)施例1-5用于制備汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的組成成分及質(zhì)量百分比
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋，其特征在于，所述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的組成元素及質(zhì)量百分比 為：Mg :0? 10 % -0? 40 %、Cu :3. 20 % -3. 80 %、Zn :0? 20 % -0? 60 %、Fe :0? 40 % -0? 75 %、 Mn ：0. 25 % -0. 45 %, Sr ：0. 01 % -〇. 03 %, Si ：6. 00 % -7. 00 %, Ti ：0. 10 % -〇. 20 %, Ni ： 0. 10% -0. 25%、余量為鋁以及不可避免的雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋，其特征在于，所述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的組 成元素及質(zhì)量百分比為：Mg :0? 20 % -0? 30 %、Cu :3. 30 % -3. 60 %、Zn :0? 30 % -0? 50 %、 Fe ：0. 50% -0. 70%, Mn ：0. 30% -〇. 40%, Sr ：0. 012% -〇. 02%, Si ：6. 20% -6. 80%, Ti ： 0. 12% -0. 18%、Ni :0. 15% -0. 20%、余量為鋁以及不可避免的雜質(zhì)。
3. -種如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，其特征在于，所述的制備方 法包括如下步驟： 51、 配料與熔煉：先按照權(quán)利要求1中所述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的組成元素及質(zhì)量百分比 進(jìn)行配料，再將原料預(yù)熱至150-180°C，然后將純鋁加入到熔煉爐中于720-740°C下熔化， 待純鋁完全熔化后加入鎂、鋅、銅以及中間合金，完全熔化成鋁液并攪拌均勻； 52、 除渣和精煉：將上述熔煉后的鋁液進(jìn)行精煉、除渣； 53、 壓鑄：先將模具預(yù)熱到230-280°C，再將上述精煉后的鋁液在660-690°C壓鑄到模 具型腔，并于70-85MPa下保壓15-lSs，成型得到汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋壓鑄件； 54、 熱處理：將上述汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋壓鑄件進(jìn)行強(qiáng)化固溶處理和時(shí)效處理，最后經(jīng)過(guò)表 面處理得汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的成品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述 純鋁為純度為99. 9 %的鋁、鎂為工業(yè)純鎂、鋅為純鋅、銅為電解銅，所述中間合金為鐵含量 為5-8%的鎳鐵合金、錳含量為8-10%的鋁錳合金、鍶含量為5-8%的鋁鍶合金、硅含量為 15-20%的鋁硅合金、鈦含量為8-12%的鋁鈦合金。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述精 煉采用旋轉(zhuǎn)噴吹法和過(guò)濾法相結(jié)合，精煉溫度為710-730°C，精煉時(shí)間為12-16min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，其特征在于，步驟S2 中所述旋轉(zhuǎn)噴吹法是在氬氣或者氮?dú)庀逻M(jìn)行，轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速為320-480r/min，吹氣壓力為 0? 22-0. 28MPa，吹氣時(shí)間為 5-8min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，其特征在于，步驟S3中所述的 壓鑄工藝為先在72-78MPa下以0. 32-0. 38m/s的速度將鋁液壓射到模具型腔中，待充型率 超過(guò)30%后減小壓射速度至0.22-0.28111/8進(jìn)行壓射，待充型率超過(guò)60%后，于82-881〇^ 下以2. 5-3. 2m/s的速度進(jìn)行快壓射直到鋁液充滿模具型腔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，其特征在于，步驟S4中所 述的固溶處理為先將壓鑄件加熱到510-520°C，保溫5-6h，再以2-3°C /s的速度升溫至 530-540 °C，保溫 4-5h，然后水冷卻 6-10min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，其特征在于，固溶處理中所述 水冷卻的水溫為60-90 °C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車(chē)發(fā)電機(jī)端蓋的制備方法，其特征在于，步驟S4中所述時(shí) 效處理的溫度為150-165°C，保溫時(shí)間為8-10h。
【文檔編號(hào)】C22C21/02GK104498782SQ201510002926
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月4日
【發(fā)明者】陳光圓, 楊文浩, 張意斌, 楊乾恩 申請(qǐng)人:寧波東浩鑄業(yè)有限公司