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一種缸蓋用氧化鐿增強(qiáng)廢鋁重生鋁合金材料及其制備方法

文檔序號(hào):9368150閱讀:440來源:國(guó)知局
一種缸蓋用氧化鐿增強(qiáng)廢鋁重生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,特別是一種缸蓋用氧化鐿增強(qiáng)廢鋁重生鋁合金材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造鋁合金具有比容小、強(qiáng)度高、鑄造成形性好和加工性能優(yōu)良、膨脹系數(shù)小和流 動(dòng)性好等一系列優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天以及家電等行業(yè)中。目前國(guó)內(nèi)外大部 分轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋已基本采用高強(qiáng)度鋁合金生產(chǎn),全鋁合金的材質(zhì),減輕了車身重量 同時(shí),還增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效果,提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率,而且壽命也更長(zhǎng)。從節(jié)油的角 度看,鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)油方面的優(yōu)勢(shì)頗受人們關(guān)注。因?yàn)槠嚨闹亓棵拷档?,其耗油量能?降低0. 6% -1%。為了降低燃料消耗,同時(shí)也為了減少汽車尾氣排放對(duì)大氣環(huán)境的污染,減 輕汽車自重是一個(gè)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(shì)。被 用作轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的材料主要有國(guó)內(nèi)的ZL101、ZL104、ZL702A合金及美國(guó)的328. 0, 法國(guó)的A-S5U3,日本的A4CB鋁合金等。雖然傳統(tǒng)牌號(hào)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(shí),往往存在許多不足之處。如ZLlOl雖然 合金成分簡(jiǎn)單,但其力學(xué)性能不高,只能用于強(qiáng)度要求不高的零件;ZL104的耐熱性比較差 等,因此對(duì)鑄造鋁合金的研究和開發(fā)具有重要的應(yīng)用意義。
[0003] 鋁及其合金在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用僅次于鋼鐵,其用量和范圍日益擴(kuò)大。原 鋁已不能滿足社會(huì)的需要,一方面是鋁土礦的日益枯竭,另一方面是鋁的冶煉消耗大量能 源,加劇能源危機(jī)。所以,有效地回收和利用鋁加工行業(yè)的各種廢料和使用報(bào)廢的零件就顯 得尤其重要。首先鋁是一種第三資源,在冶煉鋁的過程中要消耗大量的能源,我國(guó)目前電解 鋁的平均直流電耗約為14500kWh/t,世界上最先進(jìn)的指標(biāo)己達(dá)13000kWh/t,而熔化廢鋁的 能耗很低,僅相當(dāng)于電解鋁的5%左右;鋁是一種抗蝕性很強(qiáng)的金屬,腐蝕損失量少,廢鋁 重熔時(shí)實(shí)收率相當(dāng)高,回收價(jià)值高,可無限次的被回收利用,因此廢鋁的利用不僅會(huì)節(jié)約能 源,還能降低生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種缸蓋用氧化鐿增強(qiáng)廢鋁重生鋁合金材料及其制備方 法。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(qiáng)度以及耐磨性,而且使用廢鋁肩成分,降低生產(chǎn)成本。還通過優(yōu) 化其他合金成分配比,添加氧化鐿等稀土氧化物,以及通過添加特殊的精煉劑處理熔化的 合金液,不僅能提高合金的力學(xué)性能,尤其是高溫力學(xué)性能;而且能夠提高強(qiáng)化相的穩(wěn)定 性,阻止強(qiáng)化相的析出和長(zhǎng)大,提高合金的抗沖擊性。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,本發(fā)明通過以下方案實(shí)施:
[0006] -種缸蓋用氧化鐿增強(qiáng)廢鋁重生鋁合金材料,由下列各成分按質(zhì)量百分比組成: 廢鋁中間合金粉 45-50、氧化鐿 0? 5-0. 7、硅 7-8、鋅 0? 55-0. 6、鎂 0? 2-0. 25、鉬 0? 03-0. 05、 釩 0? 04-0. 06、鉻 0? 15-0. 18、鐵 0?l-o. 15、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(cuò)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(shí)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(dá) 到730°C時(shí),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IOOiim以下的粉末 即得。
[0008] 本發(fā)明所述一種缸蓋用氧化鐿增強(qiáng)廢鋁重生鋁合金材料,由以下具體步驟制備而 成:
[0009] (1)將除廢鋁中間合金粉、氧化鐿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(jìn)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(shí)壓入廢鋁中間合金粉、氧化鐿,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(yùn)動(dòng),使金屬液均勻翻滾,作用時(shí)間約8-10分鐘,靜止3分鐘后,再通過氬氣進(jìn)行 精煉6-8分鐘,靜置20分鐘,再進(jìn)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(shí),時(shí)效處理為180°C, 5小時(shí))進(jìn)行熱處理,最后得到本發(fā)明產(chǎn)品。
[0013] 本發(fā)明所述的一種缸蓋用氧化鐿增強(qiáng)廢鋁重生鋁合金材料的制備方法,其特征 在于,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(jī)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(jī)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)明采用廢鋁肩制成廢鋁中間合金粉作為主要的成分, 配合其他金屬成分以及氧化鐿等稀土氧化物,采用科學(xué)合理的熔煉、處理工藝,添加自制的 精煉劑,多孔結(jié)構(gòu)利于吸附金屬液中的氣體,脫氣的同時(shí)分離金屬渣中材質(zhì),并分解渣中雜 質(zhì),能夠提高強(qiáng)化相的穩(wěn)定性,阻止強(qiáng)化相的析出和長(zhǎng)大,細(xì)化晶粒,提高合金的抗沖擊性, 減少合金裂紋,提高鋁合金的加工性能。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面通過具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016] -種缸蓋用氧化鐿增強(qiáng)廢鋁重生鋁合金材料,由下列各成分按質(zhì)量百分比組成: 廢鋁中間合金粉45、氧化鐿0. 5、硅7、鋅0. 55、鎂0. 2、鉬0. 03、釩0. 04、鉻0. 15、鐵0. 1、余 量為鋁;
[0017] 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,
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