專利名稱：鋁硅鑄制合金構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁硅鑄制合金構(gòu)件，其表面至少部分地經(jīng)過一種為了產(chǎn)生氧化層的陽極處理。
陽極氧化也叫鋁陽極氧化處理，其中構(gòu)件作為陽極，并與電解質(zhì)中具有相同電壓的對應(yīng)電極結(jié)合，這是早已公知的(實(shí)用電鍍技術(shù)，Eugen G.Leuze-出版社，Saulgaul/Wuertt.，第4版，1984)。其中從陽極離析的氧在產(chǎn)生時(shí)就與鋁的表面結(jié)合，其層的結(jié)構(gòu)和厚度基本上取決于時(shí)間和電流密度。通過該工藝，可將在空氣中形成的鋁表面上的已有無色氧化物表皮增加到100μm，由此得到相對于氧化介質(zhì)的高耐腐蝕性和高的耐磨性。
其缺點(diǎn)是，由于鋁硅類型的鋁合金具有不同的組織成分和不同的導(dǎo)電性，因而會(huì)形成厚度不同的氧化層，這在特定的應(yīng)用場合是不利的。
因此，本發(fā)明的目的在于，使鋁硅合金通過陽極氧化處理產(chǎn)生的Al2O3層達(dá)到盡可能均勻的層厚。
本發(fā)明由權(quán)利要求1特征部分所述的技術(shù)特征完成了該任務(wù)，其中在陽極待氧化的表面具有作為均勻區(qū)域形成的接近表面的變形區(qū)域，該區(qū)域中由硅和鋁組成的低共熔晶格與初級鋁-混合晶體均勻混合。
通過在處理時(shí)向表面施加一個(gè)切向的分力，鋁和硅即發(fā)生非常均勻的混合，也就是說，凝固成片狀的硅被粉碎，并被嵌入到α-混合晶體中，從而在加工方向上形成一個(gè)低共熔混合物與α-混合晶體通混的變形區(qū)域，其導(dǎo)電性與不同組織成分的導(dǎo)電性大致相同。換句話說，通過最上層區(qū)域物質(zhì)的塑性流動(dòng)，產(chǎn)生了一種潤滑層，其通過幾何伸長測定的導(dǎo)電性大致相同，因此，通過陽極處理產(chǎn)生的Al2O3層從幾何伸長角度看是均勻的，也就是說，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)均勻的層和具有高承載率的層分布。小的硅晶體均勻地嵌入電氧化鋁層中。
本發(fā)明有利的實(shí)施方式如從屬權(quán)利要求2、3、4和5所述，并將在下面詳細(xì)描述。
按照權(quán)利要求2，變形區(qū)域的厚度為10μm。由此保證在足夠的深度進(jìn)行組織補(bǔ)償，以便確保均勻Al2O3層的增長。這種人工產(chǎn)生的氧化層的三分之一至一半深入到材料中，三分之二至一半伸出在外。
本發(fā)明權(quán)利要求3的另一個(gè)特征建議，該構(gòu)件由AlSi型或AlSiMg型鑄制合金構(gòu)成。鋁鑄制合金在低共熔組合物的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了細(xì)分布的堅(jiān)硬的鑄造組織和良好的澆注性。AlSi鑄制合金是最重要的鋁鑄制合金。它們適合于壓鑄、金屬型鑄和砂型鑄造。例如AlSi12鑄制合金由于澆注性好而優(yōu)選用于薄壁氣密和液密鑄件。AlSiMg合金是可淬透的，砂型鑄件是可焊接的，完全硬化后其耐久性很高。它們作為亞共晶鑄制合金用于化學(xué)工業(yè)、汽車制造和造船。
按照權(quán)利要求4，鋁硅鑄制合金應(yīng)當(dāng)是細(xì)晶化的或者是精制的。這里指以公知的方式添加預(yù)合金形式的鈦或硼，例如AlTi5、AlTiSB1、AlTi3B1，和添加鍶或鈉。通過細(xì)晶化縮小α-混合晶體的粒度，而通過精制影響硅顆粒的形成。通過縮小粒度和形成球雛晶顆粒形狀，改進(jìn)了潤滑效果，因?yàn)楣枳銐驁A化，因而可以更好地與基礎(chǔ)材料混合。
最后，按照本發(fā)明權(quán)利要求5的另一個(gè)特征，該構(gòu)件應(yīng)可以制成載重汽車離合控制裝置的一個(gè)構(gòu)件，其液壓區(qū)域具有一個(gè)滑動(dòng)密封的密封滑動(dòng)平面。
在這種載重汽車離合控制裝置的構(gòu)件中，均勻的氧化層是必不可少的，否則密封就不夠好，密封唇口下就會(huì)有液體流出，也就是說，泄漏就會(huì)增多，從而對整個(gè)系統(tǒng)的功能造成不利的影響。
下面用實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。


圖1表示一個(gè)在AlSi合金縱向磨片的正常加工表面的組織結(jié)構(gòu)，圖2表示相同合金的具有產(chǎn)生的變形區(qū)域的一個(gè)縱向磨片，圖3表示通過一個(gè)液壓換擋裝置的縱向視圖，圖4表示通過一個(gè)液壓換擋裝置的壓力外殼的縱向視圖。
在圖1中示出了一種含有大約9.0-11.0％Si的鑄制合金GDAlSi10Mg的縱向磨片。在磨片圖中，可以清楚地看出用1表示的α-混合晶體，其被用2所表示的低共熔混合物也即一種由α-混合晶體1和硅所組成的細(xì)晶體混合物所包圍。低共熔混合物2在磨片圖中由一種黑色的連在一起的面積表示，它被小的白色的島所間斷，或者它由可明顯識別的大的α-混合晶體1所包圍，也就是說，硅用黑色表示?？v向磨片顯示了用3表示的表面，其從幾何角度看或者是由α-混合晶體1或者是由低共熔混合物2組成的。但是α-混合晶體1和低共熔混合物2具有不同的導(dǎo)電性，也就是說，α-混合晶體1的導(dǎo)電性高于低共熔混合物2。由此在一定條件下在電解質(zhì)中進(jìn)行陽極氧化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不同的Al2O3層生長速度。該層在α-混合晶體1的區(qū)域生長得比低共熔混合物2的區(qū)域快。
在圖2的縱向磨片中，以1300倍放大的方式顯示了為強(qiáng)化天然的Al2O3層而進(jìn)行陽極處理前的鑄制合金?？梢钥闯?，接近表面的變形區(qū)4具有一種基本上均勻的單個(gè)組織成分的分布。該變形區(qū)是指從表面延伸至不受影響的組織的區(qū)域。由于組織成分分布均勻，在陽極氧化時(shí)也形成均勻生長的Al2O3層。變形區(qū)的大小和構(gòu)成取決于參數(shù)如走刀、切削速度、切削力、潤滑條件和切削幾何圖像。
在圖3中示出了一種汽車摩擦離合器液壓操作的換擋裝置。該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)壓力外殼5，其與一個(gè)驅(qū)動(dòng)輸入軸6同心安裝，并固定在變速箱外殼7上。在壓力外殼5上有一個(gè)與中心孔徑向隔開的導(dǎo)向套8，其經(jīng)一個(gè)位于變速箱一側(cè)的環(huán)法蘭9旋轉(zhuǎn)和位置固定地固定在位置外殼5上。導(dǎo)向套8上套有一個(gè)環(huán)形活塞形狀的活塞10，其外側(cè)由一個(gè)中間套11所包圍，該中間套與壓力外殼5的一個(gè)孔壁密封地相鄰?；钊?0具有一個(gè)密封件12，其一側(cè)與導(dǎo)向套8相鄰，另一側(cè)與中間套11相鄰?；钊?0在面向環(huán)法蘭9的一側(cè)有一個(gè)換擋軸承13，其間隔一定的距離與一個(gè)摩擦離合器相鄰。為了向一個(gè)基本上由導(dǎo)向套8、環(huán)法蘭9和活塞10限定的壓力室14供給壓力油，使用一個(gè)壓力套管15，由其縱向孔16可以導(dǎo)入壓力油來操作摩擦離合器。
在圖4中示出了一個(gè)壓力外殼17的縱向視圖，與圖3中的壓力外殼5相反，其一側(cè)與導(dǎo)向套18相鄰，從而在圖3所示的換擋裝置中使用部件17時(shí)，可以去掉圖3中的中間套11?；钊?0與其密封件12安裝在導(dǎo)向套18的接受孔中，并由密封12的密封唇既與導(dǎo)向套18也與導(dǎo)向套8光滑地相鄰接。
壓力外殼17借助于壓鑄工藝由合金AlSi10Mg制成，硬化后由于圓度和直徑方面的幾何要求而進(jìn)行一種機(jī)械精加工。由于壓力外殼17的導(dǎo)向套18形成活塞10的密封12的相對面，因此安排有本發(fā)明所述的接近表面的變形區(qū)，在該變形區(qū)硅均勻地分布在α-混合晶體中。由此確保導(dǎo)向套18在活塞10的整個(gè)軸向滑程中具有一種厚度均勻的Al2O3層，以此確保完美的密封。與未經(jīng)本發(fā)明處理的表面相比，按照DIN 4762測定的承載率提高15至35％，也就是說，Al2O3層的結(jié)構(gòu)越均勻，承載率越高。
構(gòu)件表面的氧化以公知的方式按照直流-硫酸工藝(GS)進(jìn)行，其中可以選擇以下的工藝條件。
組成硫酸H2SO4(1.84g/cm3)280g/l硫酸鋁Al2(SO4)3×18H2O 25g/l工藝條件20℃時(shí)的密度1.18-1.29g/cm3溫度18-20電流密度1.5A/dm2電壓10-15V工件電路陽極層增長率2-3分鐘內(nèi)1μm運(yùn)動(dòng)用壓縮空氣陰極鋁陰極陽極與陰極的表面比 1∶1
符號1 α-混合晶體2 低共熔混合物3 表面4 變形區(qū)5 壓力外殼6 驅(qū)動(dòng)輸入軸7 變速箱外殼8 導(dǎo)向套9 環(huán)法蘭10 活塞11 中間套12 密封13 換擋軸承14 壓力室15 壓力套管16 縱向孔17 壓力外殼18 導(dǎo)向套
權(quán)利要求
1．由鋁硅鑄制合金構(gòu)成的構(gòu)件(17)，其表面至少部分地進(jìn)行過陽極處理，以產(chǎn)生一種氧化物層，其特征在于，要陽極處理的表面具有一個(gè)作為均勻區(qū)域形成的接近表面的變形區(qū)，在該區(qū)域中，由硅和鋁形成的低共熔晶格和初級形成的鋁混合晶體均勻混合。
2．按照權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(17)，其特征是，變形區(qū)(4)的厚度為大約10μm。
3．按照權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(17)，其特征是，鋁硅鑄制合金是AlSi或者AlSiMg類型的合金。
4．按照權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(17)，其特征是，鋁硅鑄制合金是細(xì)?；蛘呔频?。
5．按照權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(17)，其特征是，它是一個(gè)汽車離合器換擋裝置的組成部分，其在液壓范圍內(nèi)具有對于環(huán)形密封圈(12)的密封滑動(dòng)面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由鋁硅鑄制合金構(gòu)成的構(gòu)件(17),其表面至少部分地進(jìn)行過陽極處理,以產(chǎn)生一種氧化層,其中構(gòu)件(17)在陽極處理之前具有一個(gè)作為均勻區(qū)域形成的接近表面的變形區(qū)(4),在該區(qū)域中硅均勻地分布在α－混合晶體(1)中。通過均勻地混合硅和鋁,消除了原始組織成分(α－混合晶體,低共熔混合物)的不同的導(dǎo)電性,從而可以在陽極氧化過程中形成均勻的氧化層。
文檔編號C25D11/04GK1221047SQ9812420
公開日1999年6月30日 申請日期1998年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月18日
發(fā)明者S·伯克納, E·斯特里安, M·克萊比爾 申請人:Ina滾柱軸承制造兩合公司