一種用于缸蓋的高流動性鋁合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁合金領(lǐng)域，特別是一種用于缸蓋的高流動性鋁合金材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)外大部分轎車發(fā)動機缸體、缸蓋已基本采用高強度鋁合金生產(chǎn)，全鋁合 金的材質(zhì)，減輕了車身重量同時，還增強了發(fā)動機的散熱效果，提高了發(fā)動機工作效率，而 且壽命也更長。從節(jié)油的角度看，鑄鋁發(fā)動機在節(jié)油方面的優(yōu)勢頗受人們關(guān)注。因為汽車 的重量每降低，其耗油量能夠降低0. 6%-1 %。為了降低燃料消耗，同時也為了減少汽車尾 氣排放對大氣環(huán)境的污染，減輕汽車自重是一個重要的措施。因此，汽車鑄件不斷被輕質(zhì)鋁 鑄件取代已成為發(fā)展趨勢。被用作轎車發(fā)動機缸體缸蓋的材料主要有國內(nèi)的ZL101、ZL104、 ZL702A合金及美國的328.0,法國的A-S5U3,日本的A4CB鋁合金等。雖然傳統(tǒng)牌號的鋁硅 合金在普通使用性能上已經(jīng)能滿足使用要求，但是當(dāng)零件處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)時，往往存 在許多不足之處。
[0003] 近年來，由于現(xiàn)代工業(yè)的不斷進步，鋁型材的應(yīng)用正向著輕量、大型、安全、節(jié)能的 方向發(fā)展，對鋁型材的性能需求也越來越高；世界各國均在進行有關(guān)新合金材料的探索，旨 在找到一種強度、韌性、成形性較好的合金材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于缸蓋的高流動性鋁合金材料及其制備方法。
[0005] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施：
[0006] 一種用于缸蓋的高流動性鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組成：廢鋁中 間合金粉 45-50、硅 7-8、碳酸鈉 1-2、硼 0? 6-0. 7、鋅 0? 7-1、鎂 0? 2-0. 25、鈮 0? 03-0. 05、鈦 0? 1-0. 15、鎳 0? 23-0. 3、錫 0? 08-0. 1、余量為鋁；
[0007] 所述廢鋁中間合金粉由下列重量份的原料制成：廢鋁肩60-65、錳15-18、銅 1CK12、絡(luò)6_8、錯7_9、石墨粉2_3、氯化鈉1. 5_2、冰晶石粉1-1. 5 ;制備方法為：（1)將廢 鋁肩先用永久磁鐵吸出其中的鐵制品，然后用鐵網(wǎng)篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑 除去表面的油漬，最后放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐 中，升溫至850°C直至全部熔化，然后降溫至760°C-770°C時用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分 鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至740°C-750°C，壓入鉻、鋯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；（3)當(dāng)爐溫達 到730°C時，將石墨粉、氯化鈉、冰晶石粉加入到金屬液中，攪拌均勻后靜置，保溫靜置40分 鐘；(4)扒去浮渣后將金屬液澆入氣體霧化制粉設(shè)備中，制備成粒徑在lOOum以下的粉末 即得。
[0008] 本發(fā)明所述一種用于缸蓋的高流動性鋁合金材料，由以下具體步驟制備而成：
[0009] (1)將除廢鋁中間合金粉之外的所有成分各自制成細(xì)粉備用，將所有工具和模具 在250°C條件下進行與熱處理，備用；
[0010] (2)將鋁粉加入坩堝電阻爐中，升溫至鋁粉完全熔化后迅速升溫至820°C， 然后用鐘罩將硅粉分兩次壓入鋁液并且輕輕攪拌，直至全部熔化后迅速降低爐溫，在 760°C-780 °C時壓入廢鋁中間合金粉，保溫40-60分鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至730°C-740 °C，壓入 其余剩余成分，攪拌均勻后保溫靜置30分鐘；
[0011] (3)將占金屬液質(zhì)量2-3%的精煉劑用鐘罩壓入金屬液中間高度處，緩慢作圓周 并成傾斜運動，使金屬液均勻翻滾，作用時間約8-10分鐘，靜止3分鐘后，再通過氬氣進行 精煉6-8分鐘，靜置20分鐘，再進行扒渣，扒渣后取樣分析；
[0012] (4)將成分合格的合金液靜置10-20分鐘后，將合金液澆入已預(yù)熱的模具中，冷卻 后取出，采用T6熱處理工藝（工藝條件為：固溶處理為500°C，5. 5小時，時效處理為180°C， 5小時）進行熱處理，最后得到本發(fā)明產(chǎn)品。
[0013] 本發(fā)明所述的一種用于缸蓋的高流動性鋁合金材料的制備方法，所述精煉劑由下 列重量份的原料制成：氟化鈉13-16、硝酸鈉18-22、碳粉9-11、三氧化二硼9-10、氟鈦酸鉀 15-18、碳酸氫鈉10-13、六氟鋁酸鈉2-4、氯化鈉8-10、輕質(zhì)耐火磚6-8 ;制備方法為：（1) 將氟化鈉、硝酸鈉、氯化鈉、氟鈦酸鉀混合均勻后放入高溫電爐中熔化，然后冷卻凝固，再破 碎成200目混合粉末A; (2)將輕質(zhì)耐火磚破碎后與除碳酸氫鈉之外的其余剩余成分共同 放入粉碎機中粉碎成200目混合粉末B待用；(3)將混合粉末A與混合粉末B混合，加入 碳酸氫鈉后放入擠出造粒機中造粒；(4)將顆粒在烘箱中干燥120-150分鐘，溫度控制在 230-240 °C，冷卻后取出即得。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用廢鋁肩與錳、銅、鉻等元素熔煉制成廢鋁中間 合金粉，替代部分新鋁作為主要元素，可以提高合金的強度以及耐磨性，而且使用廢鋁肩成 分，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明通過特殊工藝制成的精煉劑，多孔疏松，利于形成負(fù)壓，能夠充分 的與金屬液中氣體進行反應(yīng)，從而達到脫氣的效果；同時分離金屬渣中材質(zhì)，并分解渣中雜 質(zhì)，使金屬渣干性且松散，易扒除渣，防止金屬液二次吸氣及氧化，提高了金屬液的質(zhì)量。
[0015] 本發(fā)明對合金的成分配比進行優(yōu)化，添加廢鋁中間合金粉的同時，添加適量的鋅、 鎂、鈦、鈮等元素共同熔煉，配合碳酸鈉與自制精煉劑的添加，脫氣效果顯著，同時能夠?qū)?屬液進行精煉，得到細(xì)化的晶粒，穩(wěn)定的強化相，流動性好，強化了強度、延伸率，提升了鋁 合金的加工性，可生產(chǎn)發(fā)動機缸蓋。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0017] 一種用于缸蓋的高流動性鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組成：廢鋁中 間合金粉45、硅7、碳酸鈉1、硼0. 6、鋅0. 7、鎂0. 2、鈮0. 03、鈦0. 1、鎳0. 23、錫0. 08、余量 為鋁；
[0018] 所述廢鋁中間合金粉由下列重量份（公斤）的原料制成：廢鋁肩60、錳15、銅10、 鉻6、鋯7、石墨粉2、氯化鈉1. 5、冰晶石粉1 ;制備方法為：（1)將廢鋁肩先用永久磁鐵吸 出其中的鐵制品，然后用鐵網(wǎng)篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑除去表面的油漬，最后 放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐中，升溫至850°C直至 全部熔化，然后降溫至760°C-770°C時用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至 740°C-750°C，壓入鉻、錯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；（3)當(dāng)爐溫達到730°C時，將石墨 粉、氯化鈉、冰晶石粉加入到金屬液中，攪拌均勻