CN103103372A - 一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法，包括有以下操作步骤：制铝合金熔体：按下列重量份原料：55-65A356铝锭、32-40废弃的铝制品、6-10碳化硼、5-10纳米陶瓷粉末进行配比，碳化硼的细度为5-8μm，将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，所述覆盖剂是由以下重量份组分组成：10-20份CaO、10-25份AL2O3、35-45份SiO2、12-30份C、12-23份粉煤灰；本发明原料配料中添加了废铝材料，有利于铝型材性能稳定，减少了铝液冶炼时出现没有检测的材料影响铝型材质量的可能性；对配方进一步优化，增加了铝合金的强度和硬度，有利于提高铝合金型材的综合性能；对铝合金型材表面进行铬化处理，提高了铝合金型材表面氧化膜的抗腐蚀能力和铝合金型材与涂层的结合力。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法，属于铝合金材料加工技术领域。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。铝塑板是由经过表面处理并用涂层烤漆的3003铝锰合金、5005铝镁合金板材作为表面，PE塑料作为芯层，高分子粘结膜经过一系列工艺加工复合而成的新型材料。它既保留了原组成材料（铝合金板、非金属聚乙烯塑料）的主要特性，又克服了原组成材料的不足，进而获得了众多优异的材料性质。产品特性：艳丽多彩的装饰性、耐候、耐蚀、耐创击、防火、防潮、隔音、隔热、抗震性、质轻、易加工成型、易搬运安装等特性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法，提高铝合金型材的综合性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法，包括有以下操作步骤：
（1）制铝合金熔体：
按下列重量份原料：55-65 A356铝锭、32-40废弃的铝制品、6-10碳化硼、5-10纳米陶瓷粉末进行配比，将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，所述覆盖剂是由以下重量份组分组成：10-20份CaO、10-25份 AL2O3、35-45份SiO2、12-30份木炭、12-23份 粉煤灰；
再加入镁锭，熔化；镁重量为原料铝重量的1-5%；
2）精炼处理：
利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，当铝合金熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，即可将熔体输注到静置炉，铝合金熔体进入静置炉后升温至600-650℃保持25-30min，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；再按每吨铝合金熔体加入20-22Kg 除钠剂，所述的除钠剂由以下重量份组分组成：氯化钾 50-60、活性碳酸钙粉 30-40、六氯化二碳 2-10，在静置炉内铸造得铝合金圆铸棒，所述精炼剂是由下列重量份原料制得：氯化钾7-9、草木灰4-6、硅藻土3-4、石英砂纳米粉末2-3、氯化镁2-3、氟化钙4-6、硝酸钠3-5、石墨粉5-8、氟硅酸钠8-10、硫酸钠3-5、氯化铝5-8、碳酸钾3-5、凹凸棒土8-10、NaBF4 5-8、氯化钠3-5、碳酸钠 5-8，Na2TiF6 8-10、NaF 5-8；将上述重量份的草木灰与硅藻土混合后加入到(0.8～1.2)g/L高锰酸钾溶液中浸泡，除去杂质，然后过滤洗涤为中性，400-450℃温度下煅烧1小时，再研磨为粉末，最后加入石英砂纳米粉末、氯化镁一并混合即得改性草木灰；
所述的精炼剂制备方法如下：
a、将上述重量份的凹凸棒土用10-15%硫酸浸泡3-4小时，去离子水洗涤，再用10-12%氢氧化钠溶液浸泡3-4小时，再用去离子水洗涤至中性，然后在500-530℃下煅烧2-3小时，粉碎成纳米粉末；
b、将上述重量份的氯化钾、氯化钠、硫酸钠、碳酸钾、硝酸钠、凹凸棒土加入到水中，再加入凹凸棒土重量2-3%的月桂醇硫酸钠、1-2%的平平加、2-3%的柠檬酸三丁酯、3-5%氧化铝，高速4800-5500转/分搅拌，得到分散液，分散液脱水烘干粉碎；
c、将除改性草木灰颗粒外的其它原料加热熔融后，粉碎；
d、将步骤a、b、c得到的物料加入改性草木灰、粘结剂混合搅匀后得粒状混合物；
（3）热处理
铝合金圆铸棒锯切后进行水雾化蒸汽处理，处理时间为4-5小时，温度为450-550℃，铝合金圆铸棒送入热处理炉中加热到450-490℃，并保温2-3小时；然后，用淬火油冷却，将淬火后的铝合金圆铸棒送入回火炉中加热到300-400℃，保温50-70min；
（4）成型加工
将铝合金圆铸棒加热至450-500℃，然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压模具温度240-260℃，挤压速度7-8米/分钟；风冷型材表面温度至100-130℃后，放入1-5℃水性淬火液中进行淬火处理6-7分钟；
（5）对铝合金型材经过校直处理后，对铝合金型材进行淬火，淬火温度400-500℃，冷却方式选择为强风配合水雾淬火冷却；
（6）在挤压结束后8 小时之内对铝合金型材进行时效处理，时效温度为165-185℃，保温时间为6-8h；
（7）对经过时效处理后的型材进行深冷处理,液氮温度为-125～-150℃,深冷处理的时间为2-5小时，在液氮中的等温时间为: 型材的横截面积的乘以2～3min/mm2，深冷处理后将温度已回升到室温的型材放入100℃的沸水中加热60-80分钟；
（8）回火处理：将型材装炉以每小时20-30℃以加热速率升温至380-400℃，保温20-24小时，再以每小时20-30℃的速率在炉内降至250-350℃，然后出炉冷却到室温；
（9)、渗碳处理，渗碳是将经过磷化处理后的型材，在气态的渗碳介质中加热到400～450℃，保持时间3-5h。
所述的碳化硼的细度为5-8μm。
所述热处理，铝合金圆铸棒锯切后进行水雾化蒸汽处理，处理时间为4.5小时，温度为500℃，铝合金圆铸棒送入热处理炉中加热到480℃，并保温2.5小时；然后，用淬火油冷却，将淬火后的铝合金圆铸棒送入回火炉中加热到350℃，保温60min。
本发明原料配料中添加了废铝材料，由于废铝材料经过一次冶炼，其成分稳定，故本发明配方中增加废铝材料有利于铝型材性能稳定，减少了铝液冶炼时出现没有检测的材料影响铝型材质量的可能性；调整铝材配方中有关成分的用量比例，对配方进一步优化，增加了铝合金的强度和硬度，有利于提高铝合金型材的综合性能；退火处理、淬火处理、校直处理等步骤，增加了铝材料的内部组织的均匀性与晶粒的细化，大大改善了铝合金型材的质量与加工性能；对铝合金型材表面进行铬化处理，提高了铝合金型材表面氧化膜的抗腐蚀能力和铝合金型材与涂层的结合力。
具体实施方式
下面结合施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。
一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法，包括有以下操作步骤：
（1）制铝合金熔体：
按下列重量份（公斤）原料：55份A356铝锭、32份废弃的铝制品、6份碳化硼、5份纳米陶瓷粉末进行配比，碳化硼的细度为5-8μm，将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，所述覆盖剂是由以下重量份（公斤）组分组成：10份CaO、25份 AL2O3、35份SiO2、12份木炭、23份 粉煤灰；再加入镁锭，熔化；镁重量为原料铝重量的1-5%；
2）精炼处理：
利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，当铝合金熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，即可将熔体输注到静置炉，铝合金熔体进入静置炉后升温至600-650℃保持25-30min，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；再按每吨铝合金熔体加入20-22Kg 除钠剂，所述的除钠剂由以下重量份（公斤）组分混合组成：氯化钾 60、活性碳酸钙粉 30、六氯化二碳 2，在静置炉内铸造得铝合金圆铸棒，所述精炼剂是由下列重量份（公斤）原料制得：氯化钾9、草木灰4、硅藻土3、石英砂纳米粉末2、氯化镁2、氟化钙6、硝酸钠5、石墨粉8、氟硅酸钠10、硫酸钠5、氯化铝8、碳酸钾5、凹凸棒土8、NaBF4 5、氯化钠5、碳酸钠 8，Na2TiF6 8、NaF 5；将上述重量份的草木灰与硅藻土混合后加入到(0.8～1.2)g/L高锰酸钾溶液中浸泡，除去杂质，然后过滤洗涤为中性，400-450℃温度下煅烧1小时，再研磨为粉末，最后加入石英砂纳米粉末、氯化镁一并混合即得改性草木灰；
所述的精炼剂制备方法如下：
a、将上述重量份的凹凸棒土用10-15%硫酸浸泡3-4小时，去离子水洗涤，再用10-12%氢氧化钠溶液浸泡3-4小时，再用去离子水洗涤至中性，然后在500-530℃下煅烧2-3小时，粉碎成纳米粉末；
b、将上述重量份的氯化钾、氯化钠、硫酸钠、碳酸钾、硝酸钠、凹凸棒土加入到水中，再加入凹凸棒土重量3%的月桂醇硫酸钠、2%的平平加、3%的柠檬酸三丁酯、5%氧化铝，高速4800-5500转/分搅拌，得到分散液，分散液脱水烘干粉碎；
c、将除改性草木灰颗粒外的其它原料加热熔融后，粉碎；
d、将步骤a、b、c得到的物料加入改性草木灰、粘结剂混合搅匀后得粒状混合物；
（3）热处理
铝合金圆铸棒锯切后进行水雾化蒸汽处理，处理时间为4.5小时，温度为500℃，铝合金圆铸棒送入热处理炉中加热到480℃，并保温2.5小时；然后，用淬火油冷却，将淬火后的铝合金圆铸棒送入回火炉中加热到350℃，保温60min；
（4）成型加工
将铝合金圆铸棒加热至450-500℃，然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压模具温度240-260℃，挤压速度7-8米/分钟；风冷型材表面温度至100-130℃后，放入1-5℃水性淬火液中进行淬火处理6-7分钟；
（5）对铝合金型材经过校直处理后，对铝合金型材进行淬火，淬火温度400-500℃，冷却方式选择为强风配合水雾淬火冷却；
（6）在挤压结束后8 小时之内对铝合金型材进行时效处理，时效温度为165-185℃，保温时间为6-8h；
（7）对经过时效处理后的型材进行深冷处理,液氮温度为-125～-150℃,深冷处理的时间为2-5小时，在液氮中的等温时间为: 型材的横截面积的乘以2～3min/mm2，深冷处理后将温度已回升到室温的型材放入100℃的沸水中加热60-80分钟；
（8）回火处理：将型材装炉以每小时20-30℃以加热速率升温至380-400℃，保温20-24小时，再以每小时20-30℃的速率在炉内降至250-350℃，然后出炉冷却到室温；
（9)、渗碳处理，渗碳是将经过磷化处理后的型材，在气态的渗碳介质中加热到400～450℃，保持时间3-5h。
经检测，产物化学成分为：Si 0.247%、Mg 2.826%、Fe 0.417%、Cu 0.0614%、Mn 0.0586%、Cr 0.312%、Zn 0.0856%、其他元素合计0.121%、其余为Al；镁外的合金成分从原料中带入；力学性能为：抗拉强度为324MPa，屈服强度为263MPa，延伸率为16.5%；表面性能为：单件局部膜厚24μm，落砂试验磨耗系数558 g/μm，滴碱试验 136s。
Claims (3)
1.一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法，其特征在于，包括有以下操作步骤：
（1）制铝合金熔体：
按下列重量份原料：55-65 A356铝锭、32-40废弃的铝制品、6-10碳化硼、5-10纳米陶瓷粉末进行配比，将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，所述覆盖剂是由以下重量份组分组成：10-20份CaO、10-25份 AL2O3、35-45份SiO2、12-30份 木炭、12-23份 粉煤灰；再加入镁锭，熔化；镁重量为原料铝重量的1-5%；
2）精炼处理：
利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，当铝合金熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，即可将熔体输注到静置炉，铝合金熔体进入静置炉后升温至600-650℃保持25-30min，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；再按每吨铝合金熔体加入20-22Kg 除钠剂，所述的除钠剂由以下重量份组分组成：氯化钾 50-60、活性碳酸钙粉 30-40、六氯化二碳 2-10，在静置炉内铸造得铝合金圆铸棒，所述精炼剂是由下列重量份原料制得：氯化钾7-9、草木灰4-6、硅藻土3-4、石英砂纳米粉末2-3、氯化镁2-3、氟化钙4-6、硝酸钠3-5、石墨粉5-8、氟硅酸钠8-10、硫酸钠3-5、氯化铝5-8、碳酸钾3-5、凹凸棒土8-10、NaBF4 5-8、氯化钠3-5、碳酸钠 5-8，Na2TiF6 8-10、NaF 5-8；将上述重量份的草木灰与硅藻土混合后加入到(0.8～1.2)g/L高锰酸钾溶液中浸泡，除去杂质，然后过滤洗涤为中性，400-450℃温度下煅烧1小时，再研磨为粉末，最后加入石英砂纳米粉末、氯化镁一并混合即得改性草木灰；
所述的精炼剂制备方法如下：
a、将上述重量份的凹凸棒土用10-15%硫酸浸泡3-4小时，去离子水洗涤，再用10-12%氢氧化钠溶液浸泡3-4小时，再用去离子水洗涤至中性，然后在500-530℃下煅烧2-3小时，粉碎成纳米粉末；
b、将上述重量份的氯化钾、氯化钠、硫酸钠、碳酸钾、硝酸钠、凹凸棒土加入到水中，再加入凹凸棒土重量2-3%的月桂醇硫酸钠、1-2%的平平加、2-3%的柠檬酸三丁酯、3-5%氧化铝，高速4800-5500转/分搅拌，得到分散液，分散液脱水烘干粉碎；
c、将除改性草木灰颗粒外的其它原料加热熔融后，粉碎；
d、将步骤a、b、c得到的物料加入改性草木灰、粘结剂混合搅匀后得粒状混合物；
（3）热处理
铝合金圆铸棒锯切后进行水雾化蒸汽处理，处理时间为4-5小时，温度为450-550℃，铝合金圆铸棒送入热处理炉中加热到450-490℃，并保温2-3小时；然后，用淬火油冷却，将淬火后的铝合金圆铸棒送入回火炉中加热到300-400℃，保温50-70min；
（4）成型加工
将铝合金圆铸棒加热至450-500℃，然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压模具温度240-260℃，挤压速度7-8米/分钟；风冷型材表面温度至100-130℃后，放入1-5℃水性淬火液中进行淬火处理6-7分钟；
（5）对铝合金型材经过校直处理后，对铝合金型材进行淬火，淬火温度400-500℃，冷却方式选择为强风配合水雾淬火冷却；
（6）在挤压结束后8 小时之内对铝合金型材进行时效处理，时效温度为165-185℃，保温时间为6-8h；
（7）对经过时效处理后的型材进行深冷处理,液氮温度为-125～-150℃,深冷处理的时间为2-5小时，在液氮中的等温时间为: 型材的横截面积的乘以2～3min/mm2，深冷处理后将温度已回升到室温的型材放入100℃的沸水中加热60-80分钟；
（8）回火处理：将型材装炉以每小时20-30℃以加热速率升温至380-400℃，保温20-24小时，再以每小时20-30℃的速率在炉内降至250-350℃，然后出炉冷却到室温；
（9)、渗碳处理，渗碳是将经过磷化处理后的型材，在气态的渗碳介质中加热到400～450℃，保持时间3-5h。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法，其特征在于，所述的碳化硼的细度为5-8μm。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲压铝合金型材的熔炼制备方法，其特征在于，所述热处理，铝合金圆铸棒锯切后进行水雾化蒸汽处理，处理时间为4.5小时，温度为500℃，铝合金圆铸棒送入热处理炉中加热到480℃，并保温2.5小时；然后，用淬火油冷却，将淬火后的铝合金圆铸棒送入回火炉中加热到350℃，保温60min。
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