CN102642344B - 一种铝包镁合金线材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝包镁合金线材及其制备方法,在镁合金线材的外部包覆有铝合金层。制备方法包括以下步骤:a)、选材;b)、表面清整;c)、清洗;d)、打毛;e)、预复合处理;f)、热轧焊合;g)、拉拔减径;h)、退火热处理。本发明可减少镁线材拉拔过程的裂边、压漏、擦划伤、断带等缺陷,提高复合镁线材的冷变形能力;表面铝层还可增强线材的导电及散热性能;表面铝包层具有优良的耐腐蚀性能,对镁合金线起保护作用,可减少生产过程中对镁合金线的表面防腐涂层处理过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种线材,特别涉及一种铝包镁合金线材及其制备方法。
背景技术
自上世纪90年代中期以来,随着经济的飞速发展,由于世界能源、资源危机与环境污染等问题日趋严重,在迫切要求节能、减污和节省地球有限资源的今天,镁合金材料的开发和应用越来越受到世界各国的重视。镁合金以其密度最小、比强度和比刚度高、资源丰富、电磁屏蔽性好、抗辐射、热中子俘获截面小、热成形性好、以及易于机械加工及良好的机械性能和阻尼减振降噪能力等独特的性能引起了人们普遍关注,全球掀起了镁合金开发应用的热潮。然而由于镁合金自身存在耐腐蚀性能差、导电导热差、在室温和低温条件下塑性较差、室温变形较难等缺点,严重制约了其应用,解决镁合金耐蚀性能及加工性能成为当今研究之急需。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术制约镁及镁合金生产和应用的两大关键问题:即室温塑性变形能力低和耐腐蚀性能差的不足,提供一种通过在镁及镁合金基材上包复铝或铝合金,利用铝及铝合金塑性变形优良和很好的耐腐蚀性能来改善镁合金的塑性变形和增强线材的导电及散热性能,并提高抗腐蚀性能的一种铝包镁合金线材及其制备方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种铝包镁合金线材,在镁合金线材的外部包覆有铝合金层;所述构成铝合金层的铝合金为纯铝或含0.5-5wt%镁的铝合金中的一种。
由于铝包镁合金具有轻量化、耐蚀性高强度、耐压性好、散热佳、抗振动、能吸收电磁辐射、可再回收利用、加工工艺简单、材料成本低廉及对环境污染小等优点,特别是在有机能源越来越少的今天,节能和环保要求镁合金在汽车、火车舰船、电子产品和兵器工业等有更广阔的应用前景。镁合金作为最轻的结构材料,很早就应用于航空、航天工业,随着镁及镁合金研究、生产和应用技术的不断进步,铝包镁合金的强度、韧性和塑性、抗腐蚀能力和高温性能得到了较大改善,镁合金在航天、航空、兵器等国防部门的应用也将扩大,在这些应用领域有望大规模取代铝合金和钛合金。
优选的,所述铝合金层的体积占总体积的1~30%。
优选的,所述铝合金层由牌号为1080、1080A、1070、107000A(L1)、1370、1060(L2)、1050、1050A(L3)、1A50(LB2)、1350、1145、1035(L4)、1A30(L4-1)、1100(L5-1)、1200(L-5)、1235纯铝系合金中的一种构成,纯铝系合金中铝的含量为98.8%~99.7%。
优选的,所述线材由牌号为MgMn2、MgA13Zn、MgA16Zn3、MgA18Zn、MgZn6Zr、AZ61A、AZ90A、AZ31B中的一种构成。
上述铝包镁合金线材的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
a)、选材
选择符合要求的镁合金线材作为镁合金芯材,并选取适当的包覆层材料铝合金层的材料,所述铝合金层由纯铝或含0.5-5wt%镁的铝合金中的一种构成;
b)、表面清整
选择符合要求的镁合金线材及铝带材,对材料进行清理,采用人工打磨或机械抛光的方式去除表面氧化及裂纹等缺陷;
c)、清洗
为使结合面保持清洁以利于拉拔时异种金属的结合,首先用重量百分比浓度为20%~100%的乙醇清洗镁合金线材和铝带表面,再用重量百分比浓度为5%~25%的NaOH溶液清洗镁合金线材和铝带表面,然后用温度为50°~60°的水清洗清洗镁合金线材和铝带表面,再用用重量百分比浓度为4%~20%的HNO3溶液清洗1~8分钟,然后用清水冲洗,以除去有机类杂质和表面氧化物,并用冷风将其吹干;
d)、打毛
用直径为0.3~0.6mm的硬钢丝刷对需要轧制复合的铝带和镁合金线材的表面进行打磨处理,这样做一方面可以进一步清洁结合面,更重要的是可以在材料表面形成砂面效果,活化金属表面,有利于提高拉拔后的界面结合强度;
e)、预复合处理
拉拔复合前将已进行表面预处理的铝合金带将镁合金线材包在其中间,并给予0.3~1MPa的压力制成复合线材坯件;
f)、热轧焊合
在包复焊机上将预复合好的铝包镁合金线材在氩气保护下进行氩弧焊接,将铝焊接在一起,形成铝合金层,即得直径为6~80mm尺寸的线坯;
g)、拉拔减径
在S02保护气氛下,用拉拔机对预先制备好的复合铝包镁材进行拉拔,拉拔温度控制在260~400℃,温拉拔前2~4道次的变形量控制在8%以下,接下来道次变形量控制在10~20%;最后2道次变形量控制在5%以下,拉拔速度控制在0.2~5.0m/s;
h)、退火热处理
铝包镁合金扩散退火工艺为:180℃~330℃保温0.5~9小时,退火时采用S02气体保护,冷却方式为空冷,冷却后即得铝包镁合金线材。
本发明一种铝包镁合金线材及其制备方法的有益效果是,可减少镁线材拉拔过程的裂边、压漏、擦划伤、断带等缺陷,提高复合镁线材的冷变形能力;表面铝层还可增强线材的导电及散热性能;表面铝包层具有优良的耐腐蚀性能,对镁合金线起保护作用,可减少生产过程中对镁合金线的表面防腐涂层处理过程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
参见图2,一种铝包镁合金线材,其特征在于:在镁合金线材2的外部包覆有铝合金层1;所述构成铝合金层1的铝合金为纯铝。
所述铝合金层1的体积占总体积的1%。
所述铝合金层1由牌号为1080纯铝构成,铝的含量为98.8%。
所述线材2由牌号为MgMn2构成。
参见图1,上述铝包镁合金线材的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
a)、选材
选择牌号为MgMn2镁合金线材2作为镁合金芯材,并选牌号为1080的铝合金作为包覆层材料铝合金层1的材料;
b)、表面清整
选择符合要求的镁合金线材及铝带材,对材料进行清理,采用人工打磨抛光去除表面氧化及裂纹等缺陷;
c)、清洗
为使结合面保持清洁以利于拉拔时异种金属的结合,首先用重量百分比浓度为20%的乙醇清洗镁合金线材和铝带表面,再用重量百分比浓度为5%%的NaOH溶液清洗镁合金线材2和铝带表面,然后用温度为50℃的水清洗清洗镁合金线材2和铝带表面,再用用重量百分比浓度为4%的HNO3溶液清洗1分钟,然后用清水冲洗,以除去有机类杂质和表面氧化物,并用冷风将其吹干;
d)、打毛
用直径为0.3mm的硬钢丝刷对需要轧制复合的铝带和镁合金线材2的表面进行打磨处理,进一步清洁结合面,在材料表面形成砂面效果,并活化金属表面,有利于提高拉拔后的界面结合强度;
e)、预复合处理
拉拔复合前将已进行表面预处理的铝合金带将镁合金线材2包在其中间,并给予0.3-1MPa的压力制成复合线材坯件;
f)、热轧焊合
在包复焊机上将预复合好的铝包镁合金线材在氩气保护下进行氩弧焊接,将铝焊接在一起,形成铝合金层1,即得直径为6mm尺寸的线坯;
g)、拉拔减径
在S02保护气氛下,用拉拔机对预先制备好的复合铝包镁材进行拉拔,拉拔温度控制在260℃,温拉拔前2道次的变形量控制在8%以下,接下来道次变形量控制在10%;最后2道次变形量控制在5%以下,拉拔速度控制在0.2m/s;
h)、退火热处理
铝包镁合金扩散退火工艺为:180℃℃保温0.5小时,退火时采用S02气体保护,冷却方式为空冷,冷却后即得铝包镁合金线材。
实施例2
参见图2,一种铝包镁合金线材,其特征在于:在镁合金线材2的外部包覆有铝合金层1。
所述构成铝合金层1的铝合金为含0.5wt%镁的铝合金。
所述铝合金层1的体积占总体积的30%。
所述铝合金层1由牌号为1080A的铝构成,铝的含量为99.7%。
所述线材2由牌号为MgA13Zn的Mg、A1合金构成。
参见图1,上述铝包镁合金线材的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
a)、选材
选择牌号为MgA13Zn镁合金线材2作为镁合金芯材,并选牌号为1080A的铝合金作为包覆层材料铝合金层1的材料;
b)、表面清整
选择符合要求的镁合金线材及铝带材,对材料进行清理,采用机械抛光方式去除表面氧化及裂纹等缺陷;
c)、清洗
为使结合面保持清洁以利于拉拔时异种金属的结合,首先用重量百分比浓度为100%的乙醇清洗镁合金线材和铝带表面,再用重量百分比浓度为25%的NaOH溶液清洗镁合金线材2和铝带表面,然后用温度为60°的水清洗清洗镁合金线材2和铝带表面,再用用重量百分比浓度为20%的HNO3溶液清洗8分钟,然后用清水冲洗,以除去有机类杂质和表面氧化物,并用冷风将其吹干;
d)、打毛
用直径为0.6mm的硬钢丝刷对需要轧制复合的铝带和镁合金线材2的表面进行打磨处理,进一步清洁结合面,在材料表面形成砂面效果,并活化金属表面,有利于提高拉拔后的界面结合强度;
e)、预复合处理
拉拔复合前将已进行表面预处理的铝合金带将镁合金线材2包在其中间,并给予1MPa的压力制成复合线材坯件;
f)、热轧焊合
在包复焊机上将预复合好的铝包镁合金线材在氩气保护下进行氩弧焊接,将铝焊接在一起,形成铝合金层1,即得直径为80mm尺寸的线坯;
g)、拉拔减径
在S02保护气氛下,用拉拔机对预先制备好的复合铝包镁材进行拉拔,拉拔温度控制在400℃,温拉拔前4道次的变形量控制在8%以下,接下来道次变形量控制在20%;最后2道次变形量控制在5%以下,拉拔速度控制在5.0m/s;
h)、退火热处理
铝包镁合金扩散退火工艺为: 330℃保温9小时,退火时采用S02气体保护,冷却方式为空冷,冷却后即得铝包镁合金线材。
实施例3
其他同实施例1,
参见图2,一种铝包镁合金线材,其特征在于:在镁合金线材2的外部包覆有铝合金层1。
所述构成铝合金层1的铝合金为含2.5wt%镁的铝合金。
所述铝合金层1的体积占总体积的15%。
所述铝合金层1由牌号为1070的纯铝构成,铝的含量为99.3。
所述线材2由牌号为MgMn2构成。
参见图1,上述铝包镁合金线材的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
a)、选材
选择牌号为MgMn2镁合金线材2作为镁合金芯材,并选牌号为1070的铝合金作为包覆层材料铝合金层1的材料;
b)、表面清整
选择符合要求的镁合金线材及铝带材,对材料进行清理,采用机械抛光的去除表面氧化及裂纹等缺陷;
c)、清洗
为使结合面保持清洁以利于拉拔时异种金属的结合,首先用重量百分比浓度为45%的乙醇清洗镁合金线材和铝带表面,再用重量百分比浓度为15%的NaOH溶液清洗镁合金线材2和铝带表面,然后用温度为55℃的水清洗清洗镁合金线材2和铝带表面,再用用重量百分比浓度为15%的HNO3溶液清洗5分钟,然后用清水冲洗,以除去有机类杂质和表面氧化物,并用冷风将其吹干;
d)、打毛
用直径为0.5mm的硬钢丝刷对需要轧制复合的铝带和镁合金线材2的表面进行打磨处理,进一步清洁结合面,在材料表面形成砂面效果,并活化金属表面,有利于提高拉拔后的界面结合强度;
e)、预复合处理
拉拔复合前将已进行表面预处理的铝合金带将镁合金线材2包在其中间,并给予0.6MPa的压力制成复合线材坯件;
f)、热轧焊合
在包复焊机上将预复合好的铝包镁合金线材在氩气保护下进行氩弧焊接,将铝焊接在一起,形成铝合金层1,即得直径为40mm尺寸的线坯;
g)、拉拔减径
在S02保护气氛下,用拉拔机对预先制备好的复合铝包镁材进行拉拔,拉拔温度控制在300℃,温拉拔前3道次的变形量控制在8%以下,接下来道次变形量控制在15%;最后2道次变形量控制在5%以下,拉拔速度控制在25m/s;
h)、退火热处理
铝包镁合金扩散退火工艺为:250℃保温4.5小时,退火时采用S02气体保护,冷却方式为空冷,冷却后即得铝包镁合金线材。
实施例4
其他同实施例2,只是铝合金层1由牌号为107000A(L1) 的铝构成。
实施例5
其他同实施例2,其他同实施例2,只是铝合金层1由牌号为1370的铝构成。
实施例6
其他同实施例2,其他同实施例2,只是铝合金层1由牌号为1060(L2) 铝构成。
实施例7
其他同实施例2,其他同实施例2,只是铝合金层1由牌号为1A50(LB2) 铝构成。
实施例8
其他同实施例2,其他同实施例2,只是铝合金层1由牌号为1350铝构成。
实施例9
其他同实施例2,其他同实施例2,只是铝合金层1由牌号为1A30(L4-1) 铝构成。
实施例10
其他同实施例2,其他同实施例2,只是铝合金层1由牌号为1100(L5-1) 铝构成。
实施例11
其他同实施例2,其他同实施例2,只是铝合金层1由牌号为1235铝构成。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种铝包镁合金线材的制备方法,其特征在于:该铝包镁合金线材是在镁合金线材(2)的外部包覆有铝合金层(1);所述构成铝合金层(1)的铝合金为纯铝或含0.5~5wt%镁的铝合金中的一种,其制备方法包括以下步骤:
a)选材
选择符合要求的镁合金线材(2)作为镁合金芯材,并选取适当的包覆层材料铝合金层(1)的材料,所述铝合金层(1)由纯铝或含0.5~5wt%的镁的铝合金中的一种构成;
b)表面清整
选择符合要求的镁合金线材及铝带材,对材料进行清理,采用人工打磨或机械抛光的方法去除表面氧化裂纹等缺陷;
c)清洗
为使结合面保持清洁以利于拉拔时异种金属的结合,首先用重量百分比浓度为20%~100%的乙醇清洗镁合金线材和铝带表面,再用重量百分比浓度为5%~25%的NaOH溶液清洗镁合金线材(2)和铝带表面,然后用温度为50℃~60℃的水清洗镁合金线材(2)和铝带表面,再用重量百分比浓度为4%~20%的HNO3溶液清洗1~8分钟,然后用清水冲洗,以除去有机类杂质和表面氧化物,并用冷风将其吹干;
d)打毛
用直径为0.3~0.6mm的硬钢丝刷对需要轧制复合的铝带和镁合金线材(2)的表面进行打磨处理;
e)预复合处理
拉拔复合前用已进行表面预处理的铝合金带将镁合金线材(2)包在其中间,并给予0.3~1MPa的压力制成复合线材坯件;
f)热轧焊合
在包复焊机上将预复合好的铝包镁合金线材在氩气保护下进行氩弧焊接,将铝焊接在一起,形成铝合金层(1),即得直径为6~8mm尺寸的线坯;
g)拉拔减径
在SO2保护气氛下进行,用拉拔机对预先制备好的复合铝包镁材进行拉拔,拉拔温度控制在260~400℃,拉拔2~4道次的变形量控制在8%以下,接下来道次变形量控制在10~20%;最后2道次变形量控制在5%以下,拉拔速度控制在0.2~5m/s;
h)退火热处理
铝包镁合金扩散退火工艺为:180℃~330℃保温0.5~9小时;退火时采用SO2气体保护,冷却方式为空冷,冷却后即得铝包镁合金线材。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于: 所述铝合金层(1)的体积占总体积的1~30%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述铝合金层(1)由牌号为1080、1080A、1070、107000A(L1)、1370、1060(L2)、1050、1050A(L3)、1A50(LB2)、1350、1145、1035(L4)、1A30(L4-1)、1100(L5-1)、1200(L-5)、1235纯铝系合金中的一种构成,纯铝系合金中铝的含量为98.8~99.7%。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤a)所述的符合要求的镁合金线材由牌号为MgMn2、MgA13Zn、MgA16Zn3、 MgA18Zn、MgZn6Zr、AZ61A、AZ90A、AZ31B中的一种构成。
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