CN104532036B - 一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法，它涉及一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金及其制备方法。本发明是要解决现有挤压铸造专业材料的空白以及大量废弃汽车零件没有二次利用造成浪费的问题。一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.9％～1％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al制成。方法：一、熔炼；二、添加AZ91Mg合金，加入精炼剂，除渣，浇铸。本发明用于处理废铝件回收再利用挤压铸造专用铝合金。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金及其制备方法。
背景技术
随着汽车行业的不断发展，排放量政策的不断严苛，汽车轻量化已成为一种发展趋势，铝合金成为汽车轻量化的重要材料，其用量不断增大。同时汽车速度的不断提升，对零件的高强高韧性提出更高的要求，挤压铸造作为一种新型的工艺方法，逐渐的应用于高强高韧性零件的生产，但挤压铸造至今没有专用的材料。随着汽车饱有量的增加，废铝件越来越多，废铝件的处理也将成为一个课题。废铝件的回收再利用也将越来越受到关注。
发明内容
本发明是要解决现有挤压铸造专业材料的空白以及大量废弃汽车零件没有二次利用造成浪费的问题，而提供一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金及其制备方法。
本发明一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.9％～1％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al制成。
本发明一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法是按以下步骤进行：
一、将汽车废铝件在熔炼温度为710℃～730℃的熔炼炉中进行熔炼，当金属液完全熔化后，得到熔体熔液；所述汽车废铝件为A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金的混合物；所述熔体熔液按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.01％～0.2％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成；
二、向步骤一得到的熔体熔液中加入AZ91Mg合金，在温度为685℃～695℃的条件下保温1h～2h后，将高效精炼剂放入钟罩内，然后将钟罩放入熔体熔液液面下200mm处，并搅拌5min～10min，在温度为685℃～695℃的条件下静置5min～10min，然后使用除渣勺将熔体熔液表面的熔渣清除，浇铸成型，得到采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金；所述AZ91Mg合金中的Mg的含量为90％，所述AZ91Mg合金的加入量为步骤一得到的熔体熔液的质量的0.8％～1.2％；所述高效精炼剂的质量为步骤一得到的熔体熔液的质量的0.15％；所述采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.9％～1％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成。
本发明的有益效果：
本发明将A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金按一定比例混合熔炼，由于A356铝合金为亚共晶合金，ADC12铝合金接近于共晶合金，ZL102铝合金为共晶合金，流动性最好。将这三种合金按一定比例混合后，Si含量为8.5～9.5％，Cu含量为≤0.2％，形成一种新的亚共晶合金，比典型的铸造合金流动性差，Cu含量相对减少，强度降低。向该合金中加入少量的Mg，可以提高强度，却降低了材料的流动性，而挤压铸造是大浇口，慢速成型，多涉及壁厚铸造件，挤压铸造靠压力将金属液推入到金属模型腔中，流动性的降低不妨碍铝液在模具中的充型。加入Mg以后，可减少了昂贵Cu的用量，减小铝合金的密度，更适合轻量化。Mg是Al-Si合金的主要强化元素，可与Si形成Mg2Si相，尤其是经热处理后形成大量的Mg2Si强化相，从而有效提高合金的性能。随着Mg含量增加，形成的Mg2Si也开始大量地固溶于基体中，从而更大地发挥固溶-沉淀强化效果，随着Mg的扩散，Mn在基体中扩散更容易实现，从而弥散强化的程度愈大，所以随着Mg的增加材料的抗拉强度及硬度均增大。同时本发明有效的回收利用废铝，把废料变成高品位的原材料，节约了能源实现了铝合金材料的可持续发展。材料中价格昂贵的Cu元素较少，节约了成本。形成挤压铸造专业铝合金材料，填补了挤压铸造无专业材料的空白。新材料配比简单，具有密度小、强度韧性高及可热处理等特点。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.9％～1％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al制成。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由9％的Si、0.1％的Cu、1％的Mg、0.2％的Fe、0.2％的Mn、0.2％的Ti、0.1％的Zn和余量为Al制成。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由9％的Si、0.02％的Cu、0.95％的Mg、0.4％的Fe、0.3％的Mn、0.2％的Ti、0.05％的Zn和余量为Al制成。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法是按以下步骤进行：
一、将汽车废铝件在熔炼温度为710℃～730℃的熔炼炉中进行熔炼，当金属液完全熔化后，得到熔体熔液；所述汽车废铝件为A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金的混合物；所述熔体熔液按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.01％～0.2％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成；
二、向步骤一得到的熔体熔液中加入AZ91Mg合金，在温度为685℃～695℃的条件下保温1h～2h后，将高效精炼剂放入钟罩内，然后将钟罩放入熔体熔液液面下200mm处，并搅拌5min～10min，在温度为685℃～695℃的条件下静置5min～10min，然后使用除渣勺将熔体熔液表面的熔渣清除，浇铸成型，得到采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金；所述AZ91Mg合金中的Mg的含量为90％，所述AZ91Mg合金的加入量为步骤一得到的熔体熔液的质量的0.8％～1.2％；所述高效精炼剂的质量为步骤一得到的熔体熔液的质量的0.15％；所述采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.9％～1％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成。
本实施方式中所述汽车废铝件为A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金的混合物，其中A356铝合金为废弃汽车轮毂，ADC12铝合金为废弃汽车的发动机的缸体，ZL102铝合金为废弃汽车的其他部位。
本实施方式利用直读光谱仪对所述A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金测定成分可知，A356铝合金按重量百分比由6.5％～7.5％的Si、0.01％～0.1％的Cu、0.3％～0.45％的Mg、0.01％～0.12％的Fe、0.01％～0.05％的Mn、0.01％～0.2％的Ti、0.01％～0.05％的Zn和余量为Al组成；ADC12铝合金按重量百分比由9.6％～12％的Si、1.5％～3.5％的Cu、0.01％～0.3％的Mg、0.01％～0.9％的Fe、0.01％～0.5％的Mn和余量为Al组成；ZL102铝合金按重量百分比由10％～13％的Si、0.01％～0.3％的Cu、0.01％～0.1％的Mg、0.01％～1％的Fe、0.01％～0.5％的Mn、0.01％～0.2％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成。
本实施方式中高效精炼剂的作用是除渣和精炼。
本实施方式将A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金按一定比例混合熔炼，由于A356铝合金为亚共晶合金，ADC12铝合金接近于共晶合金，ZL102铝合金为共晶合金，流动性最好。将这三种合金按一定比例混合后，Si含量为8.5～9.5％，Cu含量为≤0.2％，形成一种新的亚共晶合金，比典型的铸造合金流动性差，Cu含量相对减少，强度降低。向该合金中加入少量的Mg，可以提高强度，却降低了材料的流动性，而挤压铸造是大浇口，慢速成型，多涉及壁厚铸造件，挤压铸造靠压力将金属液推入到金属模型腔中，流动性的降低不妨碍铝液在模具中的充型。加入Mg以后，可减少了昂贵Cu的用量，减小铝合金的密度，更适合轻量化。Mg是Al-Si合金的主要强化元素，可与Si形成Mg2Si相，尤其是经热处理后形成大量的Mg2Si强化相，从而有效提高合金的性能。随着Mg含量增加，形成的Mg2Si也开始大量地固溶于基体中，从而更大地发挥固溶-沉淀强化效果，随着Mg的扩散，Mn在基体中扩散更容易实现，从而弥散强化的程度愈大，所以随着Mg的增加材料的抗拉强度及硬度均增大。同时本实施方式有效的回收利用废铝，把废料变成高品位的原材料，节约了能源实现了铝合金材料的可持续发展。材料中价格昂贵的Cu元素较少，节约了成本。形成挤压铸造专业铝合金材料，填补了挤压铸造无专业材料的空白。新材料配比简单，具有密度小、强度韧性高及可热处理等特点。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中将汽车废铝件在熔炼温度为720℃的熔炼炉中进行熔炼。其他与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是：步骤二中在温度为690℃的条件下保温1h。其他与具体实施方式四或五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四至六之一不同的是：步骤二中在温度为690℃的条件下静置5min。其他与具体实施方式四至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式四至七之一不同的是：步骤二中所述采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由9％的Si、0.1％的Cu、1％的Mg、0.2％的Fe、0.2％的Mn、0.2％的Ti、0.1％的Zn和余量为Al组成。其他与具体实施方式四至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式四至八之一不同的是：步骤二中所述采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由9％的Si、0.02％的Cu、0.95％的Mg、0.4％的Fe、0.3％的Mn、0.2％的Ti、0.05％的Zn和余量为Al组成。其他与具体实施方式四至八之一相同。
通过以下实施例验证本发明的效果：
实施例一：一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法是按以下步骤进行：
一、将汽车废铝件在熔炼温度为720℃的熔炼炉中进行熔炼，当金属液完全熔化后，得到熔体熔液；所述汽车废铝件为A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金的混合物；所述熔体熔液按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.01％～0.2％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成；
二、向步骤一得到的熔体熔液中加入AZ91Mg合金，在温度为690℃的条件下保温1h后，将高效精炼剂放入钟罩内，然后将钟罩放入熔体熔液液面下200mm处，并搅拌5min，在温度为690℃的条件下静置5min，然后使用除渣勺将熔体熔液表面的熔渣清除，浇铸成型，得到采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金；所述AZ91Mg合金中的Mg的含量为90％，所述AZ91Mg合金的加入量为步骤一得到的熔体熔液的质量的0.8％～1.2％；所述高效精炼剂的质量为步骤一得到的熔体熔液的质量的0.15％；所述采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.9％～1％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成。
本实施例利用直读光谱仪对所述A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金测定成分可知，A356铝合金按重量百分比由6.5％～7.5％的Si、0.01％～0.1％的Cu、0.3％～0.45％的Mg、0.01％～0.12％的Fe、0.01％～0.05％的Mn、0.01％～0.2％的Ti、0.01％～0.05％的Zn和余量为Al组成；ADC12铝合金按重量百分比由9.6％～12％的Si、1.5％～3.5％的Cu、0.01％～0.3％的Mg、0.01％～0.9％的Fe、0.01％～0.5％的Mn和余量为Al组成；ZL102铝合金按重量百分比由10％～13％的Si、0.01％～0.3％的Cu、0.01％～0.1％的Mg、0.01％～1％的Fe、0.01％～0.5％的Mn、0.01％～0.2％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成。
所述ZL102铝合金、ADC12铝合金和A356铝合金的质量比为2：3：5。
使用本发明得到的采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金制作的零件，经机械性能检测，经T6处理后合金抗拉强度达到355MPa，硬度达到143HB，较单独的A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金相比，力学性能提高了35％～50％。
本实施例将A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金按一定比例混合熔炼，由于A356铝合金为亚共晶合金，ADC12铝合金接近于共晶合金，ZL102铝合金为共晶合金，流动性最好。将这三种合金按一定比例混合后，Si含量为8.5～9.5％，Cu含量为≤0.2％，形成一种新的亚共晶合金，比典型的铸造合金流动性差，Cu含量相对减少，强度降低。向该合金中加入少量的Mg，可以提高强度，却降低了材料的流动性，而挤压铸造是大浇口，慢速成型，多涉及壁厚铸造件，挤压铸造靠压力将金属液推入到金属模型腔中，流动性的降低不妨碍铝液在模具中的充型。加入Mg以后，可减少了昂贵Cu的用量，减小铝合金的密度，更适合轻量化。Mg是Al-Si合金的主要强化元素，可与Si形成Mg2Si相，尤其是经热处理后形成大量的Mg2Si强化相，从而有效提高合金的性能。随着Mg含量增加，形成的Mg2Si也开始大量地固溶于基体中，从而更大地发挥固溶-沉淀强化效果，随着Mg的扩散，Mn在基体中扩散更容易实现，从而弥散强化的程度愈大，所以随着Mg的增加材料的抗拉强度及硬度均增大。同时本实施例有效的回收利用废铝，把废料变成高品位的原材料，节约了能源实现了铝合金材料的可持续发展。材料中价格昂贵的Cu元素较少，节约了成本。形成挤压铸造专业铝合金材料，填补了挤压铸造无专业材料的空白。新材料配比简单，具有密度小、强度韧性高及可热处理等特点。
Claims (6)
1.一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法，其特征在于采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法是按以下步骤进行：
一、将汽车废铝件在熔炼温度为710℃～730℃的熔炼炉中进行熔炼，当金属液完全熔化后，得到熔体熔液；所述汽车废铝件为A356铝合金、ADC12铝合金和ZL102铝合金的混合物；所述熔体熔液按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.01％～0.2％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成；
二、向步骤一得到的熔体熔液中加入AZ91Mg合金，在温度为685℃～695℃的条件下保温1h～2h后，将高效精炼剂放入钟罩内，然后将钟罩放入熔体熔液液面下200mm处，并搅拌5min～10min，在温度为685℃～695℃的条件下静置5min～10min，然后使用除渣勺将熔体熔液表面的熔渣清除，浇铸成型，得到采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金；所述AZ91Mg合金中的Mg的含量为90％，所述AZ91Mg合金的加入量为步骤一得到的熔体熔液的质量的0.8％～1.2％；所述高效精炼剂的质量为步骤一得到的熔体熔液的质量的0.15％；所述采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由8.5％～9.5％的Si、0.01％～0.2％的Cu、0.9％～1％的Mg、0.01％～0.5％的Fe、0.01％～0.4％的Mn、0.01％～0.3％的Ti、0.01％～0.1％的Zn和余量为Al组成。
2.根据权利要求1所述的一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法，其特征在于步骤一中将汽车废铝件在熔炼温度为720℃的熔炼炉中进行熔炼。
3.根据权利要求1所述的一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法，其特征在于步骤二中在温度为690℃的条件下保温1h。
4.根据权利要求1所述的一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法，其特征在于步骤二中在温度为690℃的条件下静置5min。
5.根据权利要求1所述的一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法，其特征在于步骤二中所述采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由9％的Si、0.1％的Cu、1％的Mg、0.2％的Fe、0.2％的Mn、0.2％的Ti、0.1％的Zn和余量为Al组成。
6.根据权利要求1所述的一种采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金的方法，其特征在于步骤二中所述采用汽车废铝件再生挤压铸造专用铝合金按重量百分比由9％的Si、0.02％的Cu、0.95％的Mg、0.4％的Fe、0.3％的Mn、0.2％的Ti、0.05％的Zn和余量为Al组成。
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