專利名稱：一種高鋁鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎂合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高鋁鎂合金。
技術(shù)背景目前，隨著科技的發(fā)展以及鎂合金用途的開發(fā)，使其應(yīng)用越來越廣泛。主要是由于 鎂合金具有優(yōu)異的薄壁鑄造性能，并保持一定的強(qiáng)度、剛度和抗撞能力，同時(shí)鎂合金的 電磁屏蔽能力強(qiáng)、散熱性好，為產(chǎn)品超薄、超輕和微型化創(chuàng)造了有利條件。其中用鎂合 金AZ91D合金粒系列產(chǎn)品為原料生產(chǎn)的零部件表面光亮，質(zhì)量輕。但其合金的流動(dòng)性等 還不能完全滿足生產(chǎn)結(jié)構(gòu)較輕薄的3C零部件。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高鋁鎂合金，其合金的流動(dòng)性等較AZ91D合金有著明顯的 提高，更適合生產(chǎn)較輕薄的3C零部件。本發(fā)明各組分的重量百分比為Al: 10.5 11. 5%、 Mn: 0. 17 0. 40%、 Zn: 0. 45 0.90%、 Si《0.08%、 Fe:《0.004%、 Cu:《0. 025%、 Ni《0. 001%、 Be: 0 0.0015%、 其他雜質(zhì)元素《0.05%,余量為Mg。本發(fā)明的制備方法包括如下步驟1、 將工業(yè)鎂錠、鋁錠、鋅錠投入已準(zhǔn)備好的干凈的坩堝中加底熔劑熔化，底熔劑 的用量約占爐料總量的1.5 2.5%，過程中撒入覆蓋劑以防止燃燒，覆蓋劑的用量約占 爐料總量的0. 3 0. 5% ，整個(gè)熔化過程時(shí)間控制在4 6h，且鎂液最終溫度控制在670 690 。C;2、 熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加氯化錳與精煉劑進(jìn)行精 煉，精煉劑的用量約占爐料總量的1.5 2.5%，時(shí)間控制在25 35min，溫度控制在 680 740°C;3、 繼續(xù)向鎂液中吹氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加精煉劑進(jìn)行再次精煉，精煉劑的 用量約占爐料總量的1.5 2.5%，最后5min提渣，時(shí)間控制在45 55min，溫度控制 在730 750°C;4、 結(jié)束后靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降，整個(gè)過程時(shí)間控制在60min，最終溫度 控制在640 67(TC,并在此溫度下加鋁鈹中間合金，直至完全熔化為止；5、 最終在620 65(TC溫度條件下，并在保護(hù)氣氛中進(jìn)行澆注，保護(hù)氣氛通常為SF6、 C02、 N2、 S02、干燥空氣混合氣體或混合氣體保護(hù)氣氛?，F(xiàn)有所有用于鎂合金制備工藝的底熔劑、覆蓋劑、精煉劑均可用于本發(fā)明制備過程 中使用。本發(fā)明在AZ91D鎂合金的基礎(chǔ)上提高了組分中鋁元素的含量，由于鋁含量的增加， 結(jié)晶溫度間隔逐漸減少，凝固時(shí)a (Mg) +e (Mg17Al12)共晶體逐漸增多，使合金的鑄 造性能不斷改善，特別是合金的流動(dòng)性能得到一定程度的提高，更有利于生產(chǎn)較輕薄的 3C零部件；同時(shí)隨著鋁含量的增加，合金的熔點(diǎn)有所降低，大約降低4(TC，間接節(jié)省 了部分能源。由于鋁在鎂中的最大溶解度為12.7%，故本發(fā)明鋁元素控制在10.5 11.5%。鋅是Mg-Al系合金中的一個(gè)重要合金化元素。Mg-Al-Zn系合金不含稀貴元素，力學(xué) 性能優(yōu)良，流動(dòng)性好，熱裂傾向小，熔煉鑄造工藝相對簡單，成本較低。少量的鋅加入 到Mg-Al合金中，可顯著提高室溫下鋁在鎂基體中的固溶度，增大了合金的固溶強(qiáng)化作 用。同時(shí)，鋅的加入大大提高合金的抗蝕性和合金在熱處理狀態(tài)的力學(xué)性能。但鋅含量 過高，顯著增大了合金的結(jié)晶溫度間隔，增加了合金的熱烈和縮松傾向，故Mg-Al合金 中鋅含量一般控制在1.0%左右，申請人通過大量的研究和試驗(yàn)，最終將本發(fā)明鋅元素 控制在O. 45 0. 90%。Mg-Al合金中加入少量錳可明顯提高耐蝕性能。這是因?yàn)殄i在鎂液中易與鐵形成高 熔點(diǎn)的Mg-Fe化合物而從鎂液中沉淀，減少了雜質(zhì)鐵對合金耐腐蝕性能的危害。而且錳 溶入ci (Mg)中可提高基體的電位，使鎂基體耐蝕性提高。錳還對細(xì)化Mg-Al合金晶粒 有利。但錳含量不宜過高，否則引起錳的偏析而形成脆性相，對合金塑性、沖擊韌度有 不利影響，通常錳含量控制在0.5%以下，申請人通過大量的研究和試驗(yàn)，最終將本發(fā) 明錳元素控制在0. 17 0. 40%。Mg-Al系合金中需要嚴(yán)格控制的主要雜質(zhì)元素包括硅、鐵、銅、鎳等，這些元素嚴(yán) 重降低合金的抗蝕性。因?yàn)樗鼈冊阪V合金中的固溶度很低，很少的含量就足以在晶界上 形成與基體有很大電位差的難溶相，產(chǎn)生腐蝕。申請人研究大量的研究和實(shí)驗(yàn)，將本發(fā) 明中硅、鐵、銅、鎳都合理控制在較低的范圍，即硅元素控制在不大于0.08%，鐵元素控制在不大于0.004%，銅元素控制在不大于0.025%，鎳元素控制在不大于0.001%， 其他雜質(zhì)元素《0.05%。Mg-Al合金中還可以加入元素鈹。鈹對鎂呈表面活性，鎂液中加微量元素鈹可以形 成致密的氧化鈹填充到疏松的氧化鎂膜中，阻滯鎂合金液繼續(xù)氧化，是鎂合金中一種有 效的阻燃元素，但鈹含量過高會(huì)引起晶粒粗化，惡化合金力學(xué)性能，增加合金熱裂傾向， 一般的鎂合金鑄件中鈹含量應(yīng)控制在0. 0010%左右，申請人通過大量的研究和試驗(yàn)， 最終將本發(fā)明鈹元素控制0 0. 0015%。和現(xiàn)有的AZ91D鎂合金相比，本發(fā)明的流動(dòng)性得到一定的提高，同時(shí)降低合金的熔 點(diǎn)，從而相對的減少了成本。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例1:將鎂錠1063.2kg、鋁錠126.0kg、鋅錠10.8kg投入已準(zhǔn)備好的干凈的坩堝中，加 RJ-2底熔劑18kg熔化，過程中撒入RJ-4覆蓋劑6. Okg以防止燃燒，時(shí)間控制在4h， 且鎂液最終溫度控制在67(TC;熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加 RJ-6精煉劑18kg與氯化錳11. Okg進(jìn)行精煉，時(shí)間控制在25min，溫度控制在68CTC; 繼續(xù)向鎂液中吹氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加RJ-6精煉劑30kg再次精煉，最后5min 提渣，時(shí)間控制在45min，溫度控制在73(TC;結(jié)束后靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降， 整個(gè)過程控制在60min，最終溫度控制在64(TC，此工序不加入鋁鈹中間合金，澆注過 程中注意鑄件表面的保護(hù)；最終在620'C溫度條件下，并在SR+rV混合氣體保護(hù)氣氛中 澆注。這樣制得的鎂合金的化學(xué)成分的重量百分比為Al: 10.5%、 Mn: 0.40%、 Zn: 0.90%、 Si《0.08%、 Fe:《0.004%、 Cu:《0.025%、 Ni《0.001%、 Be: 0%，余量 為Mg。由于在鎂液進(jìn)行靜置沉降除雜質(zhì)及以后的提渣過程中，可能有部分原料被清除，加 上高溫氧化的原因，制成的成品回收率在95 96%之間。因此在取樣分析時(shí)有可能出現(xiàn) 某種成分不符合合金預(yù)定的配制要求，這時(shí)應(yīng)根據(jù)預(yù)定的配方，相應(yīng)加入某些原料再次 熔煉，直至取樣分析合格為止。對于以下的實(shí)施例均有上述的要求。實(shí)施例2:將鎂錠1059.6kg、鋁錠130.8kg、鋅錠8.40kg投入已準(zhǔn)備好的干凈的坩堝中，加 RJ-2底熔劑24kg熔化，過程中撒入RJ-5覆蓋劑4. 8kg以防止燃燒，時(shí)間控制在5h， 且鎂液最終溫度控制在68(TC;熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加 RJ-5精煉劑24kg與氯化錳8. 30kg進(jìn)行精煉，時(shí)間控制在30min，溫度控制在710°C; 繼續(xù)向鎂液中吹氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加RJ-5精煉劑24kg再次精煉，最后5min 提渣，時(shí)間控制在50min，溫度控制在740'C;結(jié)束后靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降， 整個(gè)過程控制在60min，最終溫度控制在655'C，并在此溫度下加鋁鈹中間合金1. 2kg， 直至完全熔化為止；最終在635'C溫度條件下，并在S02+N2混合氣體保護(hù)氣氛中澆注。 這樣制得的鎂合金的化學(xué)成分的重量百分比為Al: 11.0%、 Mn: 0.30%、 Zm 0.70%、 Si《0.08%、 Fe:《0.004%、 Cu:《0.025%、 Ni《0.001%、 Be: 0.0010%,余量為 Mg。本發(fā)明中加入的鋁鈹中間合金的有效含鈹量一般控制在1.0%。以下實(shí)施例均此。 實(shí)施例3:將鎂錠1056.6kg、鋁錠136.2kg、鋅錠5.40kg投入已準(zhǔn)備好的干凈的坩堝中，加 RJ-2底熔劑30kg熔化，過程中撒入RJ-6覆蓋劑3.6kg以防止燃燒，時(shí)間控制在6h， 且鎂液最終溫度控制在690'C;熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加 RJ-4精煉劑30kg與氯化錳4. 70kg進(jìn)行精煉，時(shí)間控制在35min，溫度控制在74(TC; 繼續(xù)向鎂液中吹氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加RJ-4精煉劑18kg再次精煉，最后5min 提渣，時(shí)間控制在55min，溫度控制在750'C;結(jié)束后靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降， 整個(gè)過程控制在60min，最終溫度控制在670。C，并在此溫度下加鋁鈹中間合金1. 8kg， 直至完全熔化為止；最終在65(TC溫度條件下，并在C02+N2混合氣體保護(hù)氣氛中澆注。 這樣制得的鎂合金的化學(xué)成分的重量百分比為Al: 11.5%、 Mn: 0.18%、 Zn: 0.45%、 Si《0.08%、 Fe:《0.004%、 Cu:《0.025%、 Ni《0.001%、 Be: 0.0015%，余量為 Mg。
權(quán)利要求
1、一種高鋁鎂合金，其特征在于組分的重量百分比為Al10.5～11.5％、Mn0.17～0.40％、Zn0.45～0.90％、Si≤0.08％、Fe≤0.004％、Cu≤0.025％、Ni≤0.001％、Be0～0.0015％，余量為Mg。
2、 如權(quán)利要求1所述高鋁鎂合金，其特征在于雜質(zhì)元素的含量《0.05%。
3、 權(quán)利要求1或2所述高鋁鎂合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟1) 將工業(yè)鎂錠、鋁錠、鋅錠投入坩堝中加底熔劑熔化，底熔劑的用量占爐料總量 的1.5 2.5%，熔化過程中撒入覆蓋劑以防止燃燒，覆蓋劑的用量占爐料總量的0.3 0.5%，整個(gè)熔化過程時(shí)間控制在4 6h，且鎂液最終溫度控制在670 69(TC;2) 熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氣并進(jìn)行攪拌，同時(shí)加氯化錳與精煉劑進(jìn)行精煉，精 煉劑的用量」f爐料總量的1. 5 2. 5%，時(shí)間控制在25 35min，溫度控制在680 740°C;3) 繼續(xù)向鎂液中吹氣并進(jìn)行攪拌，同時(shí)加精煉劑進(jìn)行再次精煉，精煉劑的用量占 爐料總量的1.5 2.5%，最后5min提渣，時(shí)間控制在45 55min，溫度控制在730 750 。C;4) 靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降，整個(gè)過程時(shí)間控制在60min，最終溫度控制在 640 670°C，并在此溫度下加鋁鈹中間合金，直至完全熔化為止；5) 在620 65(TC溫度條件下，并在保護(hù)氣氛中進(jìn)行澆注。
4、 如權(quán)利要求3所述高鋁鎂合金的制備方法，其特征在于保護(hù)氣氛為SF6、 C02、 N2、 S02、干燥空氣或混合氣體保護(hù)氣氛。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高鋁鎂合金，各組分的重量百分比為Al10.5～11.5％、Mn0.17～0.40％、Zn0.45～0.90％、Si≤0.08％、Fe≤0.004％、Cu≤0.025％、Ni≤0.001％、Be0～0.0015％，余量為Mg。和現(xiàn)有的AZ91D鎂合金相比，本發(fā)明的流動(dòng)性得到一定的提高，同時(shí)降低合金的熔點(diǎn)，從而相對的減少了成本。
文檔編號C22C23/02GK101220433SQ20081001910
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
發(fā)明者崔榮彬, 徐孝軍, 徐正祥 申請人:蘇州云海鎂業(yè)有限公司