[发明专利]一种汽车驱动电机外壳

说明书

发明领域

本发明涉及一种外壳，具体涉及一种汽车驱动电机外壳，属于机械材料领域。

背景技术

随着新能源汽车的发展，电动汽车或者是带有电机驱动的混合动力车型越来越被消费者所接受。对于电动汽车中所用的电机，由于电机一般设置在汽车的前舱内，汽车前舱的环境也较为封闭，电机在通电运行状态下会产生很多热量，电机外壳作为保护电机的功能性物件，能保护电机不受周围环境损害，因此对其强度提出了一定的要求。但现有市场上汽车驱动电机外壳由于自身材料等因素，强度往往不能满足消费者需求，因此在应用中还存在着较大限制。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高、使用寿命长的汽车驱动电机外壳。

本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车驱动电机外壳，该汽车驱动电机外壳采用铝合金材料制成，所述铝合金材料由以下质量百分比的成分组成：Mg：2.5-3.2％，Si：1.5-2.0％，Mn：0.5-0.8％，Cu：0.5-1.5％，Zr：0.2-0.5％，碳纤维：2-2.5％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。

在本发明汽车驱动电机外壳中，通过利用高强度、高模量、低密度的碳纤维作为增强体，与铝合金基体复合，其中碳纤维是是承载组分，金属基体传递载荷作用。由于高性能碳纤维的加入，使得复合材料密度下降而具有高强度、比刚度和良好的耐磨性。

作为优选，所述碳纤维为经过预处理的碳纤维，所述预处理包括如下步骤：将碳纤维与质量为碳纤维质量10-15％的SiC颗粒进行高能球磨，加入无水乙醇制成浆料后涂覆于碳纤维表面，在1200-1300℃氩气保护1-2h。

在本发明汽车驱动电机外壳中，对碳纤维进行预处理，能够原位生成β-SiC纳米线，合成的纳米线具有“芯-壳”结构，心部为含有大量层错及生长孪晶的SiC，导致表面呈现出锯齿状，外部包裹有几个纳米厚度SiOx非晶层，少量纳米线具有竹节状和链珠状的形貌。加入预处理后的碳纤维后复合材料断裂前弯曲曲线平缓，基体强度会大大提高，制得的铝合金的强度随之升高。

本发明铝合金的主要合金元素是Mg与Si，形成Mg₂Si相，使铝合金具有较佳的加工性能、良好的抗腐蚀性、韧性高、加工后不变形、材料致密无缺陷、易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。

在本发明汽车驱动电机外壳的铝合金材料中，Cu元素和Mn元素的加入能使铝合金到达时效峰的时间降低，同时合金硬化效果增加，耐腐蚀性能增强；Zr元素的加入能细化合金的铸态组织，提高合金力学性能，但Zr元素的含量过多，容易生成Al₃Zr粒子，从而降低合金力学性能，本发明采用上述含量的Zr，能够使得到的铝合金强度以及后续焊接强度增强，并细化了两者的组织。

本发明的另一个目的在于提供一种制备上述汽车驱动电机外壳的方法，所述制备方法包括如下步骤：将制备汽车驱动电机外壳铝合金的组成成分及其质量百分比配料、熔炼，熔炼成铝液后进行扒渣、除气精炼，静置后进行除渣；将除渣后的铝液进行浇注，得汽车驱动电机外壳铸件；将汽车驱动电机外壳铸件进行热处理、硅烷化处理后得到汽车驱动电机外壳成品。

在上述一种汽车驱动电机外壳的制备方法中，所述热处理包括如下步骤：固溶处理：温度560-580℃，时间1-2h；人工时效处理：温度180-200℃，时间8-9h。本发明采用上述热处理工艺，其中固溶处理主要是为了是得到高浓度的过饱和固溶体。固溶处理后性能的改变与相成分、合金原始组织及淬火状态组织特征、淬火条件等一系列因素有关，不同合金性能变化大不相同；经过人工时效处理后能够消除或减小淬火后工件内的微观应力、机械加工残余应力，防止变形及开裂。

在上述一种汽车驱动电机外壳的制备方法中，所述硅烷化处理包括如下步骤：将汽车驱动电机外壳铸件放置于硅烷处理液中浸泡30-40s，高温固化得硅烷化膜。其中，固化时间为25-30min，固化温度为140-150℃。本发明通过硅烷化处理，使得制得的汽车驱动电机外壳具有强腐蚀性。其中，固化温度低时，硅烷膜腐蚀电流密度大，耐蚀性能差。温度低，硅羟基与金属羟基交联不充分，残留的氢键会吸收水分，影响偶联效果，造成耐蚀性下降。而固化温度过高会导致硅烷分子内交联加剧，降低了膜的反应性。温度越高，硅羟基的平衡浓度越低，与基材的粘结性越低，耐蚀性能越差。本发明采用上述温度，能使得到的硅烷膜具有优良的耐蚀性能，进而提升汽车驱动外壳的耐腐蚀性能。