[发明专利]一种抗疲劳及耐腐蚀的锻造Al-Mg-Si-Zr铝合金车轮及其制备方法

权利要求书

1.一种抗疲劳及耐腐蚀的锻造Al-Mg-Si-Zr铝合金车轮，其特征在于，是由以下质量百分比的元素组成：Si：0.70～0.78％、Mg：1.05%～1.15％、Cu：0.27％～0.33％、Fe：0.20%～0.25％、Mn：0.10％～ 0.15％、Cr：0.25％～0.3％、Ti：0.01％～0.05％、Zr：0.08％～0.12％和余量Al。

2.一种如权利要求1所述的锻造Al-Mg-Si-Zr铝合金车轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）配料：按照元素的质量百分比分别称取纯铝水、纯铝锭、铝硅合金锭、纯镁锭、纯铜锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼丝，进行熔炼，得到铝合金熔液；

（2）制备圆铸棒：将铝合金熔液浇注成圆铸棒；

（3）均匀化处理：将圆铸棒进行均匀化退火处理，得到退火的圆铸棒；

（4）制作坯料：将退火的圆铸棒锯切成需求的长度，浸入石墨溶液，然后烘烤，得到表面干燥有石墨涂层的铝棒坯料；

（5）坯料预热-模锻：将铝棒坯料加热保温，得到温度均匀的预热坯料；将预热坯料进行预锻、终锻、冲扩孔锻，得到最终模锻车轮毛坯；

（6）固溶和淬火处理：将模锻车轮毛坯，在固溶炉内保温，然后转移至水中，得到淬火后的铝合金锻件毛坯；

（7）时效-滚光处理：将铝合金锻件毛坯进行人工时效，得到抗疲劳及耐腐蚀铝合金车轮毛坯；将铝合金车轮毛坯进行数控加工，得到去掉锻造毛坯表面的精加工车轮；对车轮表面进行滚光处理；

（8）表面处理：将滚光后的铝合金车轮，采用氟锆酸盐有机无机复合膜，通过反应在车轮表面形成稳定的纳米级保护层，增强车轮的耐腐蚀性。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述浇铸条件为：温度750℃-780℃，铸造速度为35mm/min～60mm/min、冷却水强度为0.04MPa～0.08MPa、冷却水温度为20℃～40℃。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述退火具体为：在温度为350℃ 的条件下保温1h，温度540℃保温1h，温度565℃保温13h，保温阶段炉温控制在±3℃；均质完毕，15min以内送到冷却室；冷却方式为风冷45min后水雾冷却至常温，冷却速率200℃/h以上，总冷却时间控制在1.5h以内，冷却至室温即可。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述石墨溶液通过以下方法制备而成：将石墨鳞片加入到乙醇中，超声搅拌15min，然后过滤，除去乙醇；将清洗后的石墨鳞片中加入聚乙二醇400及1-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），超声处理，超声过程中滴加巯丙基三乙氧基硅烷，超声处理24h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述石墨鳞片和乙醇的料液比为0.1g：10mL；所述石墨鳞片、聚乙二醇400和1-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）的比例为0.1g：1mL：50mL；所述巯丙基三乙氧基硅烷和石墨鳞片的质量比为0.3：1。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（5）中，所述预热为在530℃～540℃下保温1h；所述模锻的温度为500℃～520℃，具体参数为：

预锻 定压2500-3000吨，保压时间1-3秒，下顶出杆工作行程230mm；

终锻 定压6000吨-7500吨，保压时间3-5秒,下顶出杆工作行程300mm；

冲扩孔锻 定程，下行650mm停止。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，所述固溶为在560℃±5℃温度下保温1h；所述淬火为在10s内转移至温度为40℃～60℃的水中。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（7）中，所述时效的参数为：温度180℃±5℃，保温8h；所述滚光为采用直径150mm的滚轮，在主轴转速1000r/min，进给量400mm/min，过盈量为0.8mm的条件进行。

10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（8）中，所述氟锆酸盐有机无机复合膜的组成为：氟锆酸钾 3.5g/L、均三甲苯1.5g/L、钼酸0.4g/L以及余量的10%乙醇溶液；所述反应为在30-40℃下反应400s，然后加热到50℃，保温处理300s，升温至75℃进行烘烤200s。