CN101921938A

CN101921938A - 一种具有高腐蚀性的5052铝合金及其制造方法

Info

Publication number: CN101921938A
Application number: CN2010102570961A
Authority: CN
Inventors: 丁荣辉; 曾凡清; 曲明洋; 黄文辉; 张超
Original assignee: ZHEJIANG GKO ALUMINUM CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG GKO ALUMINUM CO Ltd
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2010-12-22

Abstract

本发明提供了一种具有高腐蚀性的5052铝合金及其制造方法，属于合金材料技术领域。它解决了现有的5052铝合金材料耐腐蚀性不高的问题。本具有高腐蚀性的5052铝合金，该铝合金的成分及其质量百分比为：硅Si≤0.20％；铜Cu≤0.20％；镁Mg：2.4％～2.6％；锌Zn≤0.10％；锰Mn≤0.10％；铬Cr：0.18％～0.30％；铁Fe：0.01％-0.40％；其它元素：单个≤0.05％，合计≤0.15％；稀土元素：0.01％-0.8％；Al为余量。本具有高腐蚀性的5052铝合金能在提高耐腐蚀性的同时保持其力学性能的稳定。

Description

一种具有高腐蚀性的5052铝合金及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种5xxx系铝合金及其制造方法，尤其涉及一种具有高腐蚀性的5052铝合金及其制造方法，属于合金材料技术领域。

背景技术

5xxx系铝合金材料属于变形铝合金中的铝-镁合金，是热处理不可强化的合金，具有良好的成形加工性能、抗腐蚀性、焊接性，中等强度。广泛用于制造飞机油箱、油管、以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电器外壳等。

5052铝合金属于5xxx系铝合金中的一种，Mg含量为2.2％-2.8％，它具有质量轻、强度中等、耐蚀性和焊接性良好及易加工成形等特点，其力学性能中抗拉强度σb可以达到215-265Mpa，伸长率δ5≥5％。5052铝合金材料在船舶行业的应用，要求其具有抗海洋大气，抗海水腐蚀的高耐腐蚀性。而现有的5052铝合金材料虽然也具有一定抗腐蚀能力，但也不能完全满足船舶行业的应用需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的5052铝合金所存在的缺陷，提供一种具有高腐蚀性的5052铝合金材料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种具有高腐蚀性的5052铝合金，该铝合金的成分及其质量百分比为：

硅Si≤0.20％；铜Cu≤0.20％；镁Mg：2.4％～2.6％；

锌Zn≤0.10％；锰Mn≤0.10％；铬Cr：0.18％～0.30％；

铁Fe：0.01％-0.40％；其它元素：单个≤0.05％，合计≤0.15％；

稀土元素：0.01％-0.8％；Al为余量。

本发明以5052铝合金为研究对象，在基体合金基础上添加了0.01-0.8wt％稀土元素，在铝合金中加入微量稀土元素，可以显著改善5182铝合金的金相组织，细化晶粒，去除铝合金中气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，不仅可以提高5052铝合金的强度，还改善铝合金的耐热性和韧性。而且晶粒细化可以使铝合金表面更易形成钝化膜，提高了材料的钝化性能，使铝合金具有更高的耐腐蚀性能。

本发明还有效的控制了有害杂质Si和Fe的含量，提高了铝合金的抗腐蚀性能。而Mn部分溶入基体，可以提高再结晶温度，改善抗腐蚀性能和减少焊接裂纹，为了阻止晶粒粗化，因此将Mn的含量控制在0.1％之内。Cr的加入对合金基体有强化作用，但含量太多会影响塑性，因此将其含量控制在0.18-0.30％之间。Cu可以适当的提高合金的耐蚀性能，因此将Cu含量控制在0.20％之内。

在上述的具有高腐蚀性的5052铝合金中，作为优选，该铝合金的成分及其质量百分比为：硅Si≤0.12％；铜Cu≤0.10％；镁Mg：2.4％～2.6％；锌Zn≤0.10％；锰Mn≤0.10％；铬Cr：0.20％～0.25％；铁Fe：0.01％-0.2％；其它元素：单个≤0.05％，合计≤0.15％；稀土元素：0.02％-0.5％；Al为余量。

在上述的具有高腐蚀性的5052铝合金中，作为优选，所述的稀土元素为稀土Ce、稀土Er、稀土Sc中的一种或多种。其中稀土Ce的加入使5052铝合金的晶粒细化，晶界面积增加，韧性增强，铝合金的疲劳寿命大大增强；稀土Sc是到目前为止所发现的对铝合金最为有效的合金化元素微量加入到铝合金中可显著提高合金的强度、塑性及焊接性能、高温性能、抗蚀性能甚至抗中子辐照损伤性能。在5052铝合金中添加微量元素Sc后，在铝合金中形成的Al₃Sc相，与母相Al共格，阻碍晶粒长大，使合金始终保持细晶状态。稀土Er在铝合金中有类似Sc的作用，可细化铸态晶粒，改善合金性能。Er掺入5052铝合金后，表面氧化膜更加致密、连续性增加、缺陷减少、针孔变小且分布均匀，从而使氧化膜和基体的结合力提高，提高了合金抗氧化和抗腐蚀能力。

本发明的另一个目的在于提供具有高腐蚀性的5052铝合金的制造方法，该方法包括以下步骤：

A、配料：按照上述的质量百分比的成分进行配料制成铝合金卷材或板材；

B、轧制：将上述制得的铝合金卷材或板材通过热轧或/和冷轧成型至厚度为1.0-3.0mm；

C、退火处理：将上述轧制成型的铝合金卷材或板材在温度为100-180℃的条件下进行退火处理，保温时间为2-15小时。

本发明的铝合金卷材或板材可以通过普通的热轧或铸轧制成，具体的工艺如下所示：先将铝锭加入坩埚电阻炉中，待铝锭熔化时，加入中间合金并搅拌；然后加入Mg和Zn，打渣、精炼；搅拌并静置，在铸铁模中浇注成型；将上述浇注成型的铝合金铸锭热轧、冷轧轧成铝合金卷材或板材。

作为优选，步骤C中退火处理的温度为120-160℃，保温时间为5-10小时。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明在5052铝合金的基础上控制了Fe、Cu和Si的含量，并在铝合金中添加了稀土元素，细化晶粒，提高了铝合金的耐腐蚀性能。

2、本发明的铝合金在耐腐蚀性提高的同时，仍然能保证铝合金的其它力学性能，抗拉强度可以达到250-280Mpa，伸长率≥4％，屈服强度可以达到180-200Mpa，该铝合金可以在船舶行业的应用，具有抗海洋大气，抗海水腐蚀的高耐腐蚀性。

3、本发明的制造方法在在最后成品阶段采用100℃～180℃温度进行热处理，热处理时间在2-15小时，提高5052合金的耐腐蚀性能，并保持其力学性能稳定。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明；但是本发明并不限于这些实施例。

本发明为使5052合金产品具有高耐腐蚀性，在GB/T3190-2008化学成份的基础上，严格控制各合金元素的成份配比如表1所示。5052合金按GB/T3190-2008的要求，成份含量为：Si≤0.25％，Fe≤0.4％，Cu≤0.10％，Mn≤0.10％，Mg：2.2-2.8％，Cr：0.15-0.35％，Zn≤0.10％，其它单个0.05％，合计≤0.15％，AL为余量。

表1：实施例1-3铝合金成分的质量百分数(wt％)

注：在上述铝合金成分中其它元素：其它元素：单个≤0.05％，合计≤0.15％。

实施例1

按照表1中实施例1质量百分比进行配料，制成铝锭，中间合金AlCu50、AlMn10、AlCr4和Al-稀土等。

先将铝锭加入坩埚电阻炉中，待铝锭熔化时，加入中间合金并搅拌；然后加入Mg和Zn，打渣、精炼；搅拌并静置，在铸铁模中浇注成型；将上述浇注成型的铝合金铸锭热轧、冷轧轧成铝合金卷材，将铝合金卷材通过冷轧成型至厚度为3.0mm。将冷轧成型的铝合金卷材在温度为150℃条件下退火处理，保温时间为8小时。

实施例2

按照表1中实施例2质量百分比进行配料，制成铝锭，中间合金AlCu50、AlMn10、AlCr4和Al-稀土等。

先将铝锭加入坩埚电阻炉中，待铝锭熔化时，加入中间合金并搅拌；然后加入Mg和Zn，打渣、精炼；搅拌并静置，在铸铁模中浇注成型；将上述浇注成型的铝合金铸锭热轧、冷轧轧成铝合金板材，将铝合金板材通过冷轧成型至厚度为2.0mm，将冷轧成型的铝合金板材在温度为160℃条件下退火处理，保温时间为5小时。

实施例3

按照表1中实施例3质量百分比进行配料，制成铝锭，中间合金AlCu50、AlMn10、AlCr4和Al-稀土等。

先将铝锭加入坩埚电阻炉中，待铝锭熔化时，加入中间合金并搅拌；然后加入Mg和Zn，打渣、精炼；搅拌并静置，在铸铁模中浇注成型；将上述浇注成型的铝合金铸锭热轧、冷轧轧成铝合金卷材，将铝合金卷材通过冷轧成型至厚度为1.0mm，将冷轧成型的铝合金卷材在温度为120℃条件下退火处理，保温时间为10小时。

随机抽取实施例1-3制得的5052铝合金和现有普通的5052铝合金进行腐蚀性能实验，采用腐蚀介质为3.5％NaCl+0.05MgCl₂(原子百分数)的水溶液来模拟海水。经过40天的模拟海水实验，结果表明本发明制得的5052铝合金腐蚀速率小于现有普通的5052铝合金。

本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims

1.一种具有高腐蚀性的5052铝合金，该铝合金的成分及其质量百分比为：

硅Si≤0.20％；铜Cu≤0.20％；镁Mg：2.4％～2.6％；

锌Zn≤0.10％；锰Mn≤0.10％；铬Cr：0.18％～0.30％；

铁Fe：0.01％-0.40％；其它元素：单个≤0.05％，合计≤0.15％；

稀土元素：0.01％-0.8％；Al为余量。

2.根据权利要求1所述的具有高腐蚀性的5052铝合金，其特征在于：该铝合金的成分及其质量百分比为：

硅Si≤0.12％；铜Cu≤0.10％；镁Mg：2.4％～2.6％；

锌Zn≤0.10％；锰Mn≤0.10％；铬Cr：0.20％～0.25％；

铁Fe：0.01％-0.2％；其它元素：单个≤0.05％，合计≤0.15％；

稀土元素：0.02％-0.5％；Al为余量。

3.根据权利要求1或2所述的具有高腐蚀性的5052铝合金，其特征在于：所述的稀土元素为稀土Ce、稀土Er、稀土Sc中的一种或多种。

4.一种具有高腐蚀性的5052铝合金的制造方法，该方法包括以下步骤：

A、配料：按照权利要求1或权利要求2所述的质量百分比的成分进行配料制成铝合金卷材或板材；

5.根据权利要求4所述的具有高腐蚀性的5052铝合金的制造方法，其特征在于：步骤C中退火处理的温度为120-160℃，保温时间为5-10小时。