[发明专利]一种Al-Si-Mg系铝合金的金属注射成形方法

说明书

本发明公开了一种Al‑Si‑Mg系铝合金的金属注射成形方法。首先根据设计配方按化学计量比称量铝合金粉末原料，并进行前处理，然后将铝合金粉末原料与粘结剂通过混炼、制粒获得均匀喂料，利用注射成形技术将喂料注入到模腔中得到产品生坯，随后对生坯进行第一次热脱脂和热等静压成形处理，最后依次完成第二次热脱脂、烧结致密化和固溶时效热处理得到铝合金制品。与现有技术相比，本发明在金属注射成形技术的基础上，采用粉末前处理和生胚热等静压等技术手段制备出性能优异的铝合金零件，具有力学性能佳、致密度高、生产效率高、易于实现批量化生产等优势，所得铝合金制品的抗拉强度≥240MPa，延伸率≥1.5％，致密度≥95％，可与铸造铝合金产品相媲美，能很好的满足客户需求。

技术领域

本发明涉及一种铝合金制备方法，具体涉及一种Al-Si-Mg系铝合金的金属注射成形方法。

背景技术

铝是地壳中含量最丰富的元素，仅次于氧和硅，其相对密度仅为2.7g/cm^-3，具有高延性，高导电性和导热性，并且在空气中能与氧反应生成一层耐蚀的氧化膜，形成很好的保护作用。如今，产品轻量化发展的需求越来越大，具备较低密度和合金化后具有高比强特性的铝合金被用作轻量化方案的优选金属，已被大量用于飞机、汽车、火车和船舶等制造工业。

Al-Si-Mg系合金，不仅具有优良的耐腐蚀性、疲劳性和铸造性，而且由于Mg元素的存在，Al-Si-Mg系合金在热处理后可得到弥散分布的Mg₂Si相，起到强化作用，所以该系铝合金还具有较高的比强度和较好的综合力学性能，是较为成熟的轻量化材料。

铝具有很强的亲氧性，特别是粉末，当铝粉暴露在空气中时，很快就会在表面形成纳米级的Al₂O₃膜，这层膜具有很强的隔绝作用，能将基体与外界相隔离，所以铝合金往往具备较强的耐蚀性和抗氧化性能。但表面氧化膜的存在也给制备带来了困难，原料之间需去除氧化膜之后才能有效接触，形成冶金结合。目前，解决这一问题的工艺方法主要有铸造成形、温压成形、高速压制和粉末锻造等。除铸造成形外，其他这些方法无一例外是通过施加较大压力，使粉末产生变形，物理破碎氧化膜，使粉末有效接触。金属注射成形(MIM)在成形过程中无法提供铸造时的冶金效果以及破除氧化膜所需的压力，所以使用MIM方法制备铝合金存在较大困难。专利“一种利用粉末注射成形技术制备高性能铝合金的方法”(CN107790729B)中认为除该问题外还存在以下两难点：其一，由于注射成形坯体中有机粘结剂占比高，脱脂后坯体内部孔隙率相较于压制坯大很多；其二，铝粉有吸潮的特点，会与氧基和水气反应，进一步增加粉末表面的氧化膜厚度，还会造成粉末团聚，导致喂料成分不均匀。由此导致MIM技术运用于铝合金生产存在较大难度，目前关于该方面的成果较少，但MIM相较于传统铸造和粉末冶金技术，在高性能复杂结构零件的制备上具有很大的优势，制备的零件组织均匀，致密度高，形状精度高，表面光洁度好，并且为近净成形技术，在大批量生产时效率高，成本低。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，提供了一种Al-Si-Mg系铝合金注射成形方法，在MIM技术的基础上，引入粉末前处理和生胚热等静压等技术手段，制备出性能优异、品质稳定的铝合金制品，进一步推动MIM铝合金在航空航天、汽车工业、电子信息等领域的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种Al-Si-Mg系铝合金的金属注射成形方法，具体制备步骤为：首先根据设计配方按化学计量比称量铝合金粉末原料，并进行前处理，然后将铝合金粉末原料与粘结剂通过混炼、制粒获得均匀喂料，利用注射成形技术将喂料注入到模腔中得到产品生坯，随后对生坯进行第一次热脱脂和热等静压成形处理，最后依次完成第二次热脱脂、烧结致密化和固溶时效热处理得到铝合金制品。

所述前处理为：干燥和分散处理，将铝合金粉末原料置于真空干燥箱中，干燥箱内放入干燥剂，经80～90℃保温10～12h，冷却后用超声波振动筛分散粉末；

所述干燥剂为氯化钙、硅胶或分子筛干燥剂中的一种；