汽車變速器泵體專用鋁合金及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種汽車變速器泵體專用鋁合金及其制備方法，該鋁合金組成成分的質量百分比如下：Si16.50~17.00%、Fe≤1.00%、Mg0.55~0.60%、Cu4.30~4.60%、Mn≤0.45%、Zn0.50~1.30%、Ni≤0.09%、Ti≤0.09%、Pb≤0.09%、Ca≤0.003%、Na≤0.002%、P0.006～0.015%，余量為Al，是由原鋁錠、硅、純金屬銅、純金屬鎂、AlFe10中間合金、鋅件、鋁磷合金、富磷合金經過熔煉、精煉、靜置、鑄造制成，該鋁合金材料專用于制備汽車變速器泵體，具有較高的耐磨性、抗拉強度、抗熱裂性且充型能力強，同時可延長了汽車變速器泵體使用壽命。
【專利說明】汽車變速器泵體專用鋁合金及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋁合金及其制備方法，具體是一種汽車變速器泵體專用鋁合金及 其制備方法，屬于鋁合金材料生產【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 鋁合金材料是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，現已經廣泛在在航 空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中大量應用。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁 合金和鑄造鋁合金兩大類。鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優質鋼，塑性好，可加 工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業上廣泛使用，使用量僅次于鋼。一 些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機械性能，物理性能和抗腐蝕性能。
[0003] 汽車輕量化就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整 備質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。隨著有色合金在汽車上應 用量的快速增長，輕量化是汽車材料發展的大趨勢，目前，在汽車制造業中鋁合金已是常用 的加工材料，例如發動機氣缸體、氣缸蓋、活塞、進氣歧管、搖臂、發動機懸置支架、空壓機連 桿、傳動器殼體、離合器殼體、車輪、制動器零件、把手及罩蓋殼體類零件等。
[0004] 現有技術中，CN201210034433.X公開了一種汽車空調蝸旋動靜盤鋁合金鑄件材 料，其特征是其成分含量如下：娃11. 2?12%，鎂0. 1?0. 2%，銅2. 1?2. 5%，鐵0. 3?0. 6， 錳0· 05?0· 1，鋅0· 2?0· 5,錫< 0· 2%，鎳< 0· 1%，鍶合金0· 05?0· 08% ;其余量為鋁。 CN201010130483. 9公開了一種汽車配件材料的制造方法，其步驟包括：備料；熔煉；加入 細化劑；成份調整；精煉；澆鑄；淬火；時效處理；包裝，即制得含Si0. 4?0. 8%，Mg0. 8? L2%，Ti0· 16 ?0· 22%，Zn0· 2 ?0· 3%，Fe0· 6 ?0· 8%，Cu0· 15 ?0· 4%，Cr0· 08 ? 0· 32%，Mn0· 1 ?0· 2%，RE稀土 0· 02 ?0· 06%，Zr0· 02 ?0· 06%，Sr0· 02 ?0· 06%，余量 為Al的高強度汽車鋁合金輪輞材料。
[0005] 汽車變速器泵體是汽車運行的一個重要部件，它的質量好壞直接影響到汽車性能 的發揮。由于鋁合金重量輕、強度高、韌性好，國內外的許多汽車變速器泵體采用鋁合金材 料制成。車變速器泵體的生產工藝，對其泵體材料的性能要求非常嚴格，生產出的泵體需具 有較高的耐磨性、抗拉強度、抗熱裂性，并且具備優良的沖擊韌性。現有的用于鑄造汽車變 速器泵體的鋁合金材料，存在耐磨性、抗拉強度、抗熱裂性、充型能力不強的不足。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種汽車變速器泵體專用鋁合金，該鋁合金材料專用于制備 汽車變速器泵體，具有較高的耐磨性、抗拉強度、抗熱裂性且充型能力強，同時可延長汽車 變速器泵體使用壽命。
[0007] 本發明的另一目的在于提供上述鋁合金的生產工藝。
[0008] 本發明的技術方案如下：一種汽車變速器泵體專用鋁合金，該鋁合金組成成分 的質量百分比如下：Si16. 50?17· 00%、Fe彡L00%、Mg0· 55?0· 60%、Cu4. 30?4· 60%、 Mn彡 0. 45%、Zn0. 5(Tl. 30%、Ni彡 0. 09%、Ti彡 0. 09%、Pb彡 0. 09%、Ca彡 0. 003%、Na彡 0· 002%、P0· 006 ?0· 015%，余量為Al。
[0009] 優選的，該汽車變速器泵體專用鋁合金由以下重量百分比的原料組成：原鋁錠 70%、硅17%、純金屬銅3. 8%、純金屬鎂0. 6%、AlFelO中間合金5. 8%、鋅件1%、鋁磷合金1. 2%、 富磷合金0. 6% ;所述原鋁錠為A199. 70,即含鋁99. 70%純度的AOO鋁錠。
[0010] 本發明汽車變速器泵體專用鋁合金的制備采用如下步驟： (1) 熔煉：取硅、ALFelO中間合金、純金屬鎂、純金屬銅、純鋅件、鋁磷合金、富磷合金、 原鋁錠，加料時，先將硅置于熔煉爐的底層，然后用原鋁錠將硅覆蓋，接著再依次放入除純 金屬鎂以外的其余原料，然后對熔煉爐進行升溫，當溫度達到85(T860°C時，使用攪拌裝置 將熔液攪拌均勻，制成鋁合金熔液； (2) 精煉、靜置：將熔煉爐中的鋁合金熔液導入合金爐內，使用高純氮氣通過冶金除 渣裝置將精煉劑噴入鋁合金熔液中進行精煉除渣，精煉劑的加入量是鋁合金熔液重量的 2%。；精煉過程完成后，再加入純金屬鎂，使用攪拌裝置攪拌lOmin，然后加入P變質劑反應 5?lOmin，變質溫度保持在84(T850°C，將變質后的鋁合金熔液在合金爐內靜置l(T20min， 合金爐內的溫度保持在79(T810°C; (3 )鑄造：將步驟（2 )合金爐中的鋁合金熔液通過自動澆鑄機進行成型鑄造，澆鑄機速 度為3(Γ40Ηζ，并由自動碼錠機進行碼垛包裝，即制成汽車變速器泵體專用鋁合金； 其中，所述精煉劑由KCl、NaCl、CaF2、K2SiFb、K2AlF6、Na2SiF6、Na3CO3 混合制成，精煉 劑中各組分重量百分比為：KCl45%、NaCl10%、CaF2 5%、K2SiFb5%、K2AlF6 15%、Na2SiF6 15%、Na3CO3 5%。
[0011] 所述的P變質劑由占鋁合金熔液重量12%。的鋁磷合金和占鋁合金熔液重量6%。的 富磷合金組成。
[0012] 所述的鋁磷合金中，磷含量為4. 5% ;所述的富磷合金成分為銅磷合金，其中磷含 量為14. 6%。
[0013] 本發明主要具有以下有益效果： (1) 采用本發明工藝生產出來的汽車變速器泵體鋁合金材料，具有較高的耐磨性、抗拉 強度、抗熱裂性；主要由于加入P變質劑后使得鋁液內部組織初晶硅分布更加細小、均勻， 進而大大提高主體的耐磨性，同時加入純金屬鎂和純金屬銅對鋁液內部起到固溶強化，提 高了主體抗拉強度； (2) 由于Al與P反應生成AlP高熔點（IOO(TC)化合物，其晶型和晶格常數與Si晶體 相同和基本相近，最小原子間距也十分接近，因此AlP可以作為Si的異質晶核，形成多角形 的初生晶體；同時，由于初生晶體析出能放出大量的結晶熱，且其形態較為規整，強度低，能 夠以固液混合狀態在液相線溫度以下流動，其結晶潛熱得到了極好的發揮，因而其流動性 得到提高；此外，磷還可以阻礙共晶Si的長大，使其由片狀或針狀變為短桿狀；P的加入消 除了亞共晶組織中的α枝晶，鋁液補縮條件得到改善，使得鑄件組織較致密，常溫以及高 溫機械性能均有所提1? ;合金的流動性提1? ; (3) 充型能力是指液態金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成型件的能力， 鑄造所用的金屬材料性質是影響充型能力的因素之一，本發明充分考慮了鋁合金各組成的 物化性質和特點，通過調整材料種類配置比例，采用本發明方法生產出來的鋁合金材料，在 用于鑄造生產汽車變速器泵體時，鋁合金液具有良好的流動性、較小的導熱系數，因而具有 優良的充型能力； (4)可延長汽車變速器泵體使用壽命。
【具體實施方式】
[0014] 下面通過實施例對本發明做進一步詳細說明，這些實施例僅用來說明本發明，并 不限制本發明的范圍。
[0015] 實施例1取以下重量配比的原料：原鋁錠70%、硅17%、純金屬銅3. 8%、純金屬鎂 0. 6%、AlFelO中間合金5. 8%、鋅件1%、鋁磷合金1. 2%、富磷合金0. 6% ;所述原鋁錠為A1 99. 70,即含鋁99. 70%純度的AOO鋁錠，采用以下步驟實現本發明： (1) 熔煉：先將硅置于熔煉爐的底層，然后用原鋁錠將硅覆蓋，接著再依次放入除純金 屬鎂以外的其余原料，然后對熔煉爐進行升溫，當溫度達到85(T860°C時，使用攪拌裝置將 熔液攪拌均勻，制成鋁合金熔液； (2) 精煉、靜置：將熔煉爐中的鋁合金熔液導入合金爐內，使用高純氮氣通過冶金除渣 裝置將精煉劑噴入鋁合金熔液中進行精煉除渣，精煉劑的加入量是鋁合金熔液重量的2%。； 精煉過程完成后，再加入純金屬鎂，使用攪拌裝置攪拌l〇min，然后加入P變質劑(鋁磷合金 1. 2%、富磷合金0. 6%)反應lOmin，變質溫度保持在84(T850°C，將變質后的鋁合金熔液在合 金爐內靜置20min，合金爐內的溫度保持在79(T810°C; (3 )鑄造：將步驟（2 )合金爐中的鋁合金熔液通過自動澆鑄機進行成型鑄造，澆鑄機速 度為3(Γ40Ηζ，并由自動碼錠機進行碼垛包裝，即制成汽車變速器泵體專用鋁合金； 其中，精煉劑由以下重量百分比的組分組成：KCl45%、NaCl10%、CaF2 5%、K2SiFb5%、K2AlF6 15%、Na2SiF6 15%、Na3CO3 5%。
[0016] 實施例2取以下重量配比的原料：原鋁錠70%、硅17%、純金屬銅3. 8%、純金屬鎂 0. 6%、AlFelO中間合金5. 8%、鋅件1%、鋁磷合金1. 2%、富磷合金0. 6% ;所述原鋁錠為A1 99. 70,即含鋁99. 70%純度的AOO鋁錠，采用以下步驟實現本發明： (1) 熔煉：先將硅置于熔煉爐的底層，然后用原鋁錠將硅覆蓋，接著再依次放入除純金 屬鎂以外的其余原料，然后對熔煉爐進行升溫，當溫度達到85(T860°C時，使用攪拌裝置將 熔液攪拌均勻，制成鋁合金熔液； (2) 精煉、靜置：將熔煉爐中的鋁合金熔液導入合金爐內，使用高純氮氣通過冶金除渣 裝置將精煉劑噴入鋁合金熔液中進行精煉除渣，精煉劑的加入量是鋁合金熔液重量的2%。； 精煉過程完成后，再加入純金屬鎂，使用攪拌裝置攪拌lOmin，然后加入P變質劑(鋁磷合金 1. 2%、富磷合金0. 6%)反應5min，變質溫度保持在84(T850°C，將變質后的鋁合金熔液在合 金爐內靜置lOmin，合金爐內的溫度保持在79(T810°C; (3 )鑄造：將步驟（2 )合金爐中的鋁合金熔液通過自動澆鑄機進行成型鑄造，澆鑄機速 度為3(Γ40Ηζ，并由自動碼錠機進行碼垛包裝，即制成汽車變速器泵體專用鋁合金； 其中，精煉劑由以下重量百分比的組分組成：KCl45%、NaCl10%、CaF2 5%、K2SiFb5%、K2AlF6 15%、Na2SiF6 15%、Na3CO3 5%。
[0017] 所制備得到的鋁合金與現有用于制造汽車變速器泵體的鋁合金材料在硬度、延伸 率、抗拉強度、屈服強度方面的性能對比，如下表所示。結果表明，本發明的鋁合金材料相比 于現有的常用同類鋁合金具有更大的硬度、較小的延伸率和更大的抗拉強度，屈服強度對 比結果顯示，本發明鋁合金具有較好的流動性和充型能力。
【權利要求】
1. 一種汽車變速器泵體專用鋁合金，其特征在于：其組成成分的質量百分比如下：Si 16. 50?17. 00%、Fe 彡 1. 00%、Mg 0? 55?0? 60%、Cu 4. 30?4. 60%、Mn 彡 0? 45%、Zn 0? 50?L 30%、 Ni 彡 0? 09 %、Ti 彡 0? 09%、Pb 彡 0? 09%、Ca 彡 0? 003%、Na 彡 0? 002%、P 0? 006 ?0? 015%，余 量為Al。
2. 根據權利要求1所述的汽車變速器泵體專用鋁合金，其特征在于：由以下重量百分 比的原料組成：原鋁錠70%、硅17%、純金屬銅3. 8%、純金屬鎂0. 6%、AlFelO中間合金5. 8%、 鋅件1%、鋁磷合金1. 2%、富磷合金0. 6% ;所述原鋁錠為A 199. 70,即含鋁99. 70%純度的A00 錯錠。
3. -種權利要求1所述的汽車變速器泵體專用鋁合金的制備方法，其特征在于：采用 如下步驟： (1) 熔煉：取硅、AlFelO中間合金、純金屬鎂、純金屬銅、純鋅件、鋁磷合金、富磷合金、 原鋁錠，加料時，先將硅置于熔煉爐的底層，然后用原鋁錠將硅覆蓋，接著再依次放入除純 金屬鎂以外的其余原料，然后對熔煉爐進行升溫，當溫度達到85(T860°C時，使用攪拌裝置 將熔液攪拌均勻，制成鋁合金熔液； (2) 精煉、靜置：將熔煉爐中的鋁合金熔液導入合金爐內，使用高純氮氣通過冶金除 渣裝置將精煉劑噴入鋁合金熔液中進行精煉除渣，精煉劑的加入量是鋁合金熔液重量的 2%。；精煉過程完成后，再加入純金屬鎂，使用攪拌裝置攪拌lOmin，然后加入P變質劑反應 5?lOmin，變質溫度保持在84(T850°C，將變質后的鋁合金熔液在合金爐內靜置l(T20min， 合金爐內的溫度保持在790~ 810°C ; (3 )鑄造：將步驟（2 )合金爐中的鋁合金熔液通過自動澆鑄機進行成型鑄造，澆鑄機速 度為3(T40Hz，并由自動碼錠機進行碼垛包裝，即制成汽車變速器泵體專用鋁合金； 所述的精煉劑由KC1、NaCl、CaF2、K2SiFb、K2A1 F6、Na2SiF6、Na3C03混合制成，精煉劑中 各組分重量百分比為：KC1 45%、NaCl 10%、CaF25%、K2SiFb 5%、K2A1 F615%、Na2Si F6 15%、 Na3C03 5%〇
4. 根據權利要求3所述的汽車變速器泵體專用鋁合金的生產工藝，其特征在于：所述P 變質劑由占鋁合金熔液重量12%。的鋁磷合金和占鋁合金熔液重量6%。的富磷合金組成。
5. 根據權利要求4所述的汽車變速器泵體專用鋁合金的生產工藝，其特征在于：所述 鋁磷合金中，磷含量為4. 5% ;所述富磷合金成分為銅磷合金，其中磷含量為14. 6%。
【文檔編號】C22C1/03GK104357715SQ201410735507
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】臧立根 申請人:廣州立中錦山合金有限公司