[發明專利]一種可以鑄造的缸蓋用鋁合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510555046.4
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105088026A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 傅貴軒;陳子育;趙志剛;劉云飛;付麗麗;張濤;劉長征;葛哲駿
• 申請（專利權）人: 阜陽安固鍋爐壓力容器制造有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 方琦

技術領域

本發明涉及鋁合金領域，特別是一種可以鑄造的缸蓋用鋁合金材料及其制備方法。

背景技術

鑄造鋁合金具有比容小、強度高、鑄造成形性好和加工性能優良、膨脹系數小和流動性好等一系列優點，被廣泛應用于汽車、航空、航天以及家電等行業中。目前國內外大部分轎車發動機缸體、缸蓋已基本采用高強度鋁合金生產，全鋁合金的材質，減輕了車身重量同時，還增強了發動機的散熱效果，提高了發動機工作效率，而且壽命也更長。從節油的角度看，鑄鋁發動機在節油方面的優勢頗受人們關注。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鋁鑄件取代已成為發展趨勢。被用作轎車發動機缸體缸蓋的材料主要有國內的ZL101、ZL104、ZL702A合金及美國的328.0，法國的A-S5U3，日本的A4CB鋁合金等。雖然傳統牌號的鋁硅合金在普通使用性能上已經能滿足使用要求，但是當零件處于復雜的應力狀態時，往往存在許多不足之處。如ZL101雖然合金成分簡單，但其力學性能不高，只能用于強度要求不高的零件；ZL104的耐熱性比較差等，因此對鑄造鋁合金的研究和開發具有重要的應用意義。

鋁及其合金在國民經濟中的地位和作用僅次于鋼鐵，其用量和范圍日益擴大。原鋁已不能滿足社會的需要，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。所以，有效地回收和利用鋁加工行業的各種廢料和使用報廢的零件就顯得尤其重要。廢鋁是一種有高度回收與利用價值的金屬，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，我國目前電解鋁的平均直流電耗約為14500kWh/t，世界上最先進的指標己達13000kWh/t，而熔化廢鋁的能耗很低，僅相當于電解鋁的5％左右；鋁是一種抗蝕性很強的金屬，腐蝕損失量少，廢鋁重熔時實收率相當高，回收價值高，可無限次的被回收利用，因此廢鋁的利用不僅會節約能源，還能降低生產成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以鑄造的缸蓋用鋁合金材料及其制備方法。本發明通過研究，優化了合金的成分配比，添加適量的釩元素，能夠提高鋁合金的延展性，提高合金的可鑄性以及成形性，制成的鋁合金材料高強、高韌，加工性能好，特別適合制造發動機缸蓋。

為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施：

一種可以鑄造的缸蓋用鋁合金材料，由下列各成分按質量百分比組成：硅6.5-7.5、鋅0.55-0.6、鎳0.4-0.5、釩0.2-0.3、鎂0.22-0.25、鐵0.2-0.3、錫0.1-0.15、廢鋁中間合金粉45-50、余量為鋁；

所述廢鋁中間合金粉由下列重量份的原料制成：廢鋁屑60-65、錳15-18、銅10-12、鉻6-8、鋯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)將廢鋁屑先用永久磁鐵吸出其中的鐵制品，然后用鐵網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℃直至全部熔化，然后降溫至760℃-770℃時用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分鐘，繼續調節爐溫至740℃-750℃，壓入鉻、鋯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；(3)當爐溫達到730℃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備中，制備成粒徑在100μm以下的粉末即得。

本發明所述一種可以鑄造的缸蓋用鋁合金材料，由以下具體步驟制備而成：(1)將除廢鋁中間合金粉之外的所有成分各自制成細粉備用，將所有工具和模具在250℃條件下進行與熱處理，備用；

(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℃，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℃-780℃時壓入廢鋁中間合金粉，保溫40-60分鐘，繼續調節爐溫至730℃-740℃，壓入其余剩余成分，攪拌均勻后保溫靜置30分鐘；

(3)將占金屬液質量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7-9分鐘，靜止5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；