一種可以鑄造的缸蓋用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，特別是一種可以鑄造的缸蓋用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 動性好等一系列優(yōu)點，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。如ZLlOl雖然 合金成分簡單，但其力學(xué)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(fā)具有重要的應(yīng)用意義。
[0003] 鋁及其合金在國民經(jīng)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(yè)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(biāo)己達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 種抗蝕性很強的金屬，腐蝕損失量少，廢鋁重熔時實收率相當(dāng)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(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可以鑄造的缸蓋用鋁合金材料及其制備方法。本發(fā)明 通過研究，優(yōu)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(fā)動機 缸蓋。
[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] -種可以鑄造的缸蓋用鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)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；
[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I. 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IOOiim以下的粉末 即得。
[0008] 本發(fā)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°C條件 下進行與熱處理，備用；
[0009] (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；
[0010] (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；
[0011] ⑷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。
[0012] 本發(fā)明所述的一種可以鑄造的缸蓋用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。
[0013] 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。
[0014] 本發(fā)明通過優(yōu)化合金的成分配比，采用廢鋁中間合金粉作為主要成分，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；本發(fā)明采用特殊的處 理工藝，添加具有多孔材質(zhì)的精煉劑，負壓利于脫氣的同時分離金屬渣中材質(zhì)，制成的鋁合 金材料高強、高韌，加工性能好，特別適合制造發(fā)動機缸蓋。
【具體實施方式】
[0015] 下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0016] -種可以鑄造的缸蓋用鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組成：硅6. 5、鋅 0. 55、鎳0. 4、釩0. 2、鎂0. 22、鐵0. 2、錫0. 1、廢鋁中間合金粉45、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，最后