一種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料及其制備方法，該材料的組分及質(zhì)量百分含量為：Cu：0.2～0.4％；Mg：3～6％；Mn：0.3～0.6％；Ti：0.1～0.15％；Zr：0.05～0.08％；其余為鋁。本發(fā)明的創(chuàng)新點主要有三個方面，分別是：成分的優(yōu)化、爐內(nèi)和澆鑄過程雙重除氣除渣工藝及金屬鎂添加工藝的優(yōu)化，本發(fā)明制備的輪胎模具表面具有良好的性能，粘膜率低，而且使用壽命延長。
【專利說明】一種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋁合金領(lǐng)域，涉及鋁鎂合金，尤其是一種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金 材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋁鎂鑄造合金具有延伸率高，切削性、耐腐蝕性、表面光潔度好等特點，因此成為 目前國際上輪胎模具行業(yè)比較推崇的模具用鋁。普通工藝生產(chǎn)的鋁鎂合金強度低，而且含 有較多的渣、氣。用其制備的輪胎模具表面容易形成渣孔、氣孔，輪胎在成型過程中，膠會滲 入其中產(chǎn)生粘膜現(xiàn)象；模具強度低導致模具使用壽命短。
[0003] 目前，為解決鋁合金輪胎模具的這些缺點，工業(yè)生產(chǎn)中都需要對鋁合金表面進行 后處理，才能提高鋁合金表面的性能，后處理的方法主要有兩種：一是化學鍍法，二是噴砂 法?；瘜W鍍雖能提高改善鋁合金表面性能，但是化學鍍會形成重金屬污染；鋁合金模具噴砂 會造成嚴重的粉塵污染。
[0004] 通過檢索，尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)解決鋁鎂合金渣孔多、氣孔多問題的專利文獻報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種渣孔少、氣孔少、專用于輪 胎模具的高純凈鋁鎂合金材料，以及該材料的制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料，其組分及質(zhì)量百分含量為：
[0008] Cu :0.2 ?0.4%;
[0009] Mg:3 ?6%;
[0010] Mn :0.3 ?0.6%;
[0011] Ti :0· 1 ?0· 15% ;
[0012] Zr :0· 05 ?0· 08% ;
[0013] 其余為鋁。
[0014] 一種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料的制備方法，步驟如下：
[0015] ⑴按權(quán)利要求1所述的比例分別稱取電解銅、金屬鎂、八這1110311110、4121'10、重 熔用鋁錠；
[0016] ⑵按總投料的0. 1?0. 12%稱取無鈉精煉劑，按總投料的0. 5?0. 6%稱取覆蓋 劑；
[0017] ⑶將稱量好的電解銅、金屬鎂、AlMnlO、AlTilO、AlZrlO、重熔用鋁錠、精煉劑、覆蓋 劑放入溫度200?300°C的恒溫預熱干燥室中干燥2?3h ;
[0018] ⑷將占覆蓋劑總量40 %的覆蓋劑均勻噴入火焰式反射爐內(nèi)，然后將烘干后的重熔 用鋁錠投入爐內(nèi)，點燃天然氣升溫熔化；
[0019] (5)待鋁錠全部熔化后，調(diào)整鋁液溫度為690-7KTC時，將烘干后的電解銅、AlMnlO、 AlTilO、AIZrlO投入爐內(nèi)，用攪拌工具攪拌鋁液4-6min ;
[0020] (6)將鎂錠裝入鐘罩內(nèi)，叉車帶動鐘罩深入鋁液內(nèi)反復游走，鎂錠快速熔化，鎂錠熔 化后將鐘罩取出，攪拌鋁液3-5min，取樣檢測，補加占覆蓋劑總量30%的覆蓋劑；
[0021] (7)點火升溫，當鋁液溫度為740?760°C，將烘干后的精煉劑裝入鋁液精煉機中， 以惰性氣體氬氣為載體將精煉劑均勻噴入鋁液內(nèi)部進行除渣，噴粉時間控制在8-12min ;
[0022] (8)使用除氣耙對爐內(nèi)鋁液進行氬氣除氣，除氣時間20分鐘，靜置10_15min，進行 成分檢測，補加剩余的覆蓋劑；
[0023] ⑶在爐后澆鑄流槽的末端連接一過濾箱，在過濾箱內(nèi)放置40ppi的陶瓷過濾板， 將過濾箱與澆鑄流槽一起預熱至400?500°C ;
[0024] (1Φ待各項指標檢測合格后，調(diào)整鋁液溫度為720?730°C，開啟爐后除氣系統(tǒng)，開 始澆鑄。鋁液經(jīng)過澆鑄流槽及過濾箱，得到二次除氣、除渣，流槽內(nèi)鋁液高度在40-50cm，氬 氣泡高度2-5cm，使用熔體快速測氫儀在過濾箱內(nèi)在線檢測鋁液含氣量；
[0025] (11)經(jīng)過二次除氣、除渣后，鋁液流經(jīng)鋁液分配器注入模具內(nèi)，凝固成錠。
[0026] 而且，所述鐘罩是由底板、兩側(cè)板、頂板及背板圍成的前端開口的中空四方結(jié)構(gòu)， 在開口端的一側(cè)板上鉸裝鐘罩門，在鐘罩內(nèi)部的兩側(cè)板之間堅向均布間隔固裝隔板，在隔 板、兩側(cè)板、底板及背板上均均布間隔制有圓孔，在頂板的頂面兩側(cè)各固裝一吊環(huán)，該吊環(huán) 為矩形框架結(jié)構(gòu)，恰能使叉車臂深入到吊環(huán)的孔內(nèi)將鐘罩吊起。
[0027] 而且，所述圓孔的直徑為2cm,所述頂板為厚度為5mm的鐵板。
[0028] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：
[0029] 1、本發(fā)明的創(chuàng)新點主要有三個方面，分別是：成分的優(yōu)化、爐內(nèi)和澆鑄過程雙重除 氣除渣工藝及金屬鎂添加工藝的優(yōu)化，本發(fā)明制備的輪胎模具表面具有良好的性能，粘膜 率低，而且使用壽命延長。
[0030] 2、本合金材料中的Μη使針狀的Fe相變?yōu)闈h字狀，降低了針狀Fe的有害作用，大 幅提高合金的延伸率；Cu與A1形成CuA12彌散強化相，提高合金強度；Ti細化α固溶體， 提高合金力學性能；Zr細化再結(jié)晶組織，提高合金力學性能；制備的新型鋁鎂合金材料抗 拉強度為242-255Mpa，延伸率14. 6-17. 2%，布氏硬度68. 1-75. 3。
[0031] 3、本方法鋁合金液經(jīng)爐內(nèi)及澆鑄過程雙重除氣除渣，鋁液的含氣量 <0. 10ml/100gAl，平均每條鑄錠上含渣個數(shù)不大于2個，平均每個渣的面積不大于2mm2， 合金含氣含漁量明顯降低。
[0032] 4、本發(fā)明的鐘罩可在叉車的帶動下深入鋁液內(nèi)部反復游走，鎂錠全部浸泡在鋁液 內(nèi)部，加速了鎂錠的熔化速度并杜絕了鎂錠與空氣接觸，使Mg元素燒損率降為0. 8%。
[0033] 5、本發(fā)明合金制備的輪胎模具渣孔、氣孔少，可以直接進行輪胎成型，不需再進行 表面處理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明鐘罩的主視圖；
[0035] 圖2為圖1的右視圖；
[0036] 圖3為鐘罩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（去掉鐘罩門）；
[0037] 圖4為圖3的A-A向截面剖視圖。

【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性 的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0039] 實施例1 :
[0040] 一種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料，其組分及質(zhì)量百分含量為：
[0041] Cu :0· 28%、Mg :5. 2%、Mn :0· 5%、Ti :0· 13%、Zr :0· 069%。
[0042] 一種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料的制備方法，步驟如下：
[0043] ⑴按上述組分及含量分別稱取電解銅、金屬鎂、AlMnlO、AlTilO、AlZrlO,總重量為 20t。
[0044] ⑵稱取無鈉精煉劑22kg和覆蓋劑110Kg ;
[0045] ⑶將電解銅、金屬鎂、AlMnlO、AlTilO、AlZrlO、重熔用鋁錠、精煉劑、覆蓋劑放入溫 度200?300°C的恒溫預熱干燥室中干燥2. 5h ;
[0046] (4)將占覆蓋劑總量40%的覆蓋劑均勻噴入火焰式反射爐內(nèi)，然后將烘干后的重熔 用鋁錠投入爐內(nèi)，點燃天然氣升溫熔化；
[0047] (5)待鋁錠全部熔化后，調(diào)整鋁液溫度為698 °C時，將烘干后的電解銅、AlMnlO、 AlTilO、AIZrlO投入爐內(nèi)，用攪拌工具攪拌鋁液5min ;
[0048] (6)將鎂錠裝入刷有涂料的鐵質(zhì)鐘罩內(nèi)，叉車帶動鐘罩深入鋁液內(nèi)反復游走，鎂錠 快速熔化，鎂錠熔化后將鐘罩取出，攪拌鋁液5min，取樣檢測，補加占覆蓋劑總量30 %的覆 蓋劑；
[0049] ⑴點火升溫，當鋁液溫度為749°C，將烘干后的HGJ-2精煉劑裝入鋁液精煉機中， 以惰性氣體氬氣為載體將精煉劑均勻噴入鋁液內(nèi)部進行除渣，噴粉時間控制在8min ;
[0050] (8)使用除氣耙對爐內(nèi)鋁液進行氬氣除氣，除氣時間20分鐘，靜置12min，進行成分 檢測，補加剩余的覆蓋劑；
[0051] ⑶在爐后澆鑄流槽的末端連接一過濾箱，在過濾箱內(nèi)放置40ppi的陶瓷過濾板， 將過濾箱與澆鑄流槽一起預熱至488°C ;
[0052] (1Φ待各項指標檢測合格后，調(diào)整鋁液溫度為723°C，開啟爐后除氣系統(tǒng)，開始澆鑄。 鋁液經(jīng)過澆鑄流槽及過濾箱，得到二次除氣、除渣，流槽內(nèi)鋁液高度在45cm左右，氬氣泡高 度約3cm，使用熔體快速測氫儀在過濾箱內(nèi)在線檢測鋁液含氣量；
[0053] (11)經(jīng)過二次除氣、除渣后，鋁液流經(jīng)鋁液分配器注入模具內(nèi)，凝固成錠。
[0054] 本次生產(chǎn)的新型鋁鎂合金材料，鎂錠熔化時間為15min，燒損率為0. 8% ;合金含 氣量0. 092ml/100gAl ;通過體式顯微鏡觀察：平均每條鑄錠上含渣個數(shù)為1. 7個，平均每個 渣的面積為〇. 8mm2 ;抗拉強度255Mpa，延伸率14. 6%，布氏硬度75. 3。
[0055] 實施例2 :
[0056] -種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料，其組分及質(zhì)量百分含量為：
[0057] Cu :0· 35%、Mg :4. 4%、Mn :0· 32%、Ti :0· ll%、Zr :0· 073%。
[0058] -種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料的制備方法，步驟如下：
[0059] ⑴按上述組分及含量分別稱取電解銅、金屬鎂、AlMnlO、AlTilO、AlZrlO,總重量為 20t。
[0060] ⑵稱取無鈉精煉劑20kg和覆蓋劑lOOKg ;
[0061] ⑶將電解銅、金屬鎂、AlMnlO、AlTilO、AlZrlO、重熔用鋁錠、精煉劑、覆蓋劑放入溫 度200?300°C的恒溫預熱干燥室中干燥2. 5h ;
[0062] ⑷將占覆蓋劑總量40 %的覆蓋劑均勻噴入火焰式反射爐內(nèi)，然后將烘干后的重熔 用鋁錠投入爐內(nèi)，點燃天然氣升溫熔化；
[0063] (5)待鋁錠全部熔化后，調(diào)整鋁液溫度為703 °C時，將烘干后的電解銅、AlMnlO、 AlTilO、AIZrlO投入爐內(nèi)，用攪拌工具攪拌鋁液6min ;
[0064] (6)將鎂錠裝入刷有涂料的鐵質(zhì)鐘罩內(nèi)，叉車帶動鐘罩深入鋁液內(nèi)反復游走，鎂錠 快速熔化，鎂錠熔化后將鐘罩取出，攪拌鋁液4min，取樣檢測，補加占覆蓋劑總量30 %的覆 蓋劑；
[0065] ⑴點火升溫，當鋁液溫度為751°C，將烘干后的HGJ-2精煉劑裝入鋁液精煉機中， 以惰性氣體氬氣為載體將精煉劑均勻噴入鋁液內(nèi)部進行除渣，噴粉時間控制在12min ;
[0066] (8)使用除氣耙對爐內(nèi)鋁液進行氬氣除氣，除氣時間20分鐘，靜置13min，進行成分 檢測，補加剩余的覆蓋劑；
[0067] ⑶在爐后澆鑄流槽的末端連接一過濾箱，在過濾箱內(nèi)放置40ppi的陶瓷過濾板， 將過濾箱與澆鑄流槽一起預熱至462°C ;
[0068] (1Φ待各項指標檢測合格后，調(diào)整鋁液溫度為729°C，開啟爐后除氣系統(tǒng)，開始澆鑄。 鋁液經(jīng)過澆鑄流槽及過濾箱，得到二次除氣、除渣，流槽內(nèi)鋁液高度在50cm左右，氬氣泡高 度約5cm，使用熔體快速測氫儀在過濾箱內(nèi)在線檢測鋁液含氣量；
[0069] (11)經(jīng)過二次除氣、除渣后，鋁液流經(jīng)鋁液分配器注入模具內(nèi)，凝固成錠。
[0070] 本次生產(chǎn)新型鋁鎂合金材料，鎂錠熔化時間為14min，燒損率為0. 8% ;合金含氣 量0. 089ml/100gAl ;通過體式顯微鏡觀察：平均每條鑄錠上含渣個數(shù)為1. 5個，平均每個渣 的面積為〇. 73mm2 ;抗拉強度242Mpa，延伸率17. 2%，布氏硬度68. 1。
[0071 ] 表1新型鋁鎂合金材料元素成分
[0072]

【權(quán)利要求】
1. 一種輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料，其組分及質(zhì)量百分含量為： Cu :0· 2 ?0· 4% ; Mg :3 ?6% ; Μη :0· 3 ?0· 6% ; Ti :0. 1 ?0. 15% ; Zr :0. 05 ?0. 08% ; 其余為錯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎模具用高純凈鋁鎂合金材料的制備方法，步驟如下： ⑴按權(quán)利要求1所述的比例分別稱取電解銅、金屬鎂、AlMnlO、AlTilO、AlZrlO、重熔用 錯錠； ⑵按總投料的〇. 1?〇. 12%稱取無鈉精煉劑，按總投料的0. 5?0. 6%稱取覆蓋劑； ⑶將稱量好的電解銅、金屬鎂、AlMnlO、AlTilO、AlZrlO、重熔用鋁錠、精煉劑、覆蓋劑放 入溫度200?300 °C的恒溫預熱干燥室中干燥2?3h ; ⑷將占覆蓋劑總量40%的覆蓋劑均勻噴入火焰式反射爐內(nèi)，然后將烘干后的重熔用鋁 錠投入爐內(nèi)，點燃天然氣升溫熔化； (5) 待鋁錠全部熔化后，調(diào)整鋁液溫度為690-7KTC時，將烘干后的電解銅、AlMnlO、 AlTilO、AIZrlO投入爐內(nèi)，用攪拌工具攪拌鋁液4-6min ; (6) 將鎂錠裝入鐘罩內(nèi)，叉車帶動鐘罩深入鋁液內(nèi)反復游走，鎂錠快速熔化，鎂錠熔化后 將鐘罩取出，攪拌鋁液3-5min，取樣檢測，補加占覆蓋劑總量30%的覆蓋劑； ⑴點火升溫，當鋁液溫度為740?760°C，將烘干后的精煉劑裝入鋁液精煉機中，以惰 性氣體氬氣為載體將精煉劑均勻噴入鋁液內(nèi)部進行除渣，噴粉時間控制在8-12min ; ⑶使用除氣耙對爐內(nèi)鋁液進行氬氣除氣，除氣時間20分鐘，靜置10-15min，進行成分 檢測，補加剩余的覆蓋劑； ⑶在爐后澆鑄流槽的末端連接一過濾箱，在過濾箱內(nèi)放置40ppi的陶瓷過濾板，將過 濾箱與澆鑄流槽一起預熱至400?500°C ; (10) 待各項指標檢測合格后，調(diào)整錯液溫度為720?730 C，開啟爐后除氣系統(tǒng)，開始燒 鑄。鋁液經(jīng)過澆鑄流槽及過濾箱，得到二次除氣、除渣，流槽內(nèi)鋁液高度在40-50cm，氬氣泡 高度2-5cm，使用熔體快速測氫儀在過濾箱內(nèi)在線檢測鋁液含氣量； (11) 經(jīng)過二次除氣、除渣后，鋁液流經(jīng)鋁液分配器注入模具內(nèi)，凝固成錠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高純凈鋁鎂合金材料的制備方法，其特征在于：所述鐘罩是 由底板、兩側(cè)板、頂板及背板圍成的前端開口的中空四方結(jié)構(gòu)，在開口端的一側(cè)板上鉸裝鐘 罩門，在鐘罩內(nèi)部的兩側(cè)板之間堅向均布間隔固裝隔板，在隔板、兩側(cè)板、底板及背板上均 均布間隔制有圓孔，在頂板的頂面兩側(cè)各固裝一吊環(huán)，該吊環(huán)為矩形框架結(jié)構(gòu)，恰能使叉車 臂深入到吊環(huán)的孔內(nèi)將鐘罩吊起。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高純凈鋁鎂合金材料的制備方法，其特征在于：所述圓孔的 直徑為2cm,所述頂板為厚度為5mm的鐵板。
【文檔編號】C22C1/06GK104195387SQ201410449933
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】王如芬, 李志琴, 霍會娟, 趙召召, 代曉晨 申請人:天津立中合金集團有限公司