CN103205614B - 一种6063铝合金材料的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型6063铝合金材料,在原6063铝合金中添加稀土元素,新型6063铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.36%~0.4%、Mg:0.48%~0.52%、Fe:0~0.35%、Cu:0~0.1%、Mn:0~0.05%、Cr:0~0.05%、Zn:0~0.05%、Ti:0~0.05%、稀土元素:0.18%~0.22%、其余杂质:0~0.1%、Al:余量,各组分百分比之和为100%。本发明控制Mg、Si含量且控制在一个较窄范围之内,同时增加了以铈为主的混合稀土元素及合金元素硼,使合金材料保持高强度同时具备高导电导热性能;能够提高机械加工性能、塑性挤压性,提高了生产效率低。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型6063铝合金材料,属于有色金属加工技术领域。
背景技术
6063铝合金在建筑、装潢、汽车、航空、电子等领域应用的拓宽,对新型改性变形铝合金的强度性能、耐腐性能、氧化着色性能有了更高的要求。由于部分铝合金中硬质相的大量存在而使得机械加工性能差,挤压力较大,模具磨耗大寿命较低,挤压速度慢,生产效率低,能耗高。对于一些薄壁复杂型材,尤其是宽厚比大于100形状非对称性及异性程度大的挤压型材,普通6063合金根本不能很好的成型,为了满足市场的需求,这就要求对合金进行成份改进。
近年来,稀土元素在6063合金中的应用引起广泛的关注,国内在这一领域的研究远比国外活跃。国外对采用中间合金晶粒细化剂研究,如Al-Ti或Al-Ti-B细化的6063铝合金的组织性能,但对RE细化的6063铝合金微观组织及性能研究极少。而在今后5至10年中,我国建筑、工业、国防铝型材市场的供求将稳定增长,生产能力增加和需求能力的增长将基本平衡,而建筑型材中有80%、工业型材中有50%、国防型材有20%是6063及6063D新型改性变形铝合金型材。由于目前我国建筑6063铝型材产品生产成本较高,产品质量和工艺技术差距很大,因此我国的型材大都集中在低端产品,6063铝型材难以生产型材断面复杂的型材,使得产品的适用范围窄。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种控制Mg、Si含量且控制在一个较窄范围之内,同时增加了以铈为主的混合稀土元素及合金元素硼,使合金材料保持高强度同时具备高导电导热性能;能够提高机械加工性能、塑性挤压性,提高了生产效率低的新型6063铝合金材料。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
符合国家标准的6063合金成分为:Si:0.2~0.6%、Mg:0.45~09%、Fe≤0.35%、Cu≤0.1%、Mn≤0.1%、Zn≤0.1%、Ti≤0.1%、Cr≤0.1%、其他成分每种含量≤0.05%、其他成分总含量≤0.15%、Al:余量,各组分的重量百分比之和为100%。
本发明的一种新型6063铝合金材料,在原6063铝合金中添加稀土元素,新型6063铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.36%~0.4%、 Mg: 0.48%~0.52%、Fe:0~0.35%、Cu:0~0.1%、Mn:0~0.05%、Cr:0~0.05%、Zn:0~0.05%、Ti:0~0.05%、稀土元素:0.18%~0.22%、其余杂质:0~0.1%、Al:余量,各组分百分比之和为100%。
所述的稀土元素包括La和Ce,其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。
一种新型6063铝合金材料的生产工艺流程包括以下步骤:
S1:配料:选用99.7%的工业纯铝、Al-稀土中间合金、工业镁锭和铝硅中间合金锭作为炉料原材料,并选定覆盖剂、精炼剂和涂料作为辅助材料;
各炉料原材料的组分及重量百分比分别为:工业纯铝(99.7%)中主要杂质元素及其百分比为:Ti:0.003%、B:0.0005%、Fe:0.154%、Si:0.109%、Cu:0.002%、V:0.102%、C:0.001%、Al:余量;
Al-稀土中间合金的组成成分及重量百分比为:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、杂质≤0.1%、Al:余量;
工业镁锭组成成分及重量百分比为:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:0.005%、Mn:0.06%、杂质:0.2%、Mg:余量;
铝硅中间合金锭的成分及重量百分比为:Al:75%、Si:23%、其余杂质:2%;
根据配料总量,按要求的配料成分来计算添加各原材料的使用量;
S2:熔炼浇注:熔炼及浇注前先扒渣,熔炼浇注包括以下子步骤:
S21:将搅拌工具清理干净涂上涂料预热至200~300℃,金属模具预热到200~300℃后,刷涂料再预热到200~300℃待浇注;
S22:熔炼:向熔化炉中装入2/3铝锭,待金属熔化后,加入铝硅中间合金锭和剩余铝锭,升温熔化炉料,等炉料加热至软化下塌时,撒上覆盖剂保护熔体,继续加热;当炉料熔化呈水平时,适当搅动熔体使温度均匀一致,同时也有利于加速熔化,当温度达到680℃时,进行扒渣,并用钟罩将预热到200~300℃的工业镁锭压入坩埚中,并缓慢回转和移动,时间为3~5min直至完全溶解,保温5min,然后继续升温并加覆盖剂,升温到720℃时,进行扒渣,并用钟罩将Al-稀土中间合金压入坩埚内,并缓慢绕圈或移动直到其完全溶解,同时加覆盖剂,并进行轻微的搅拌使之溶解均匀,保温15min;
S23:浇注:用吊具取出坩埚后进行扒渣,同时将预热好的金属模具取出,将滤网撑好,保持浇包和漏斗顶端的距离为30~35cm,以维持足够的浇注压力,浇注时间在1min中以内,浇注温度为720℃~750℃,隔5~10min钟取出铸锭,进行质量检查。
所述的步骤S2中选用的覆盖剂的组成及重量百分比为:NaCl:39%、KCl:50%、Na3AlF6:6.6%、CaF2:4.4%。
本发明的优点在于:
1、经检验,本发明的抗拉强度达到212MPa、非比例伸长应力达到189MPa、伸长率达到9.0%,均高于国家规定的抗拉强度≥160MPa、非比例伸长应力≥110MPa、伸长率≥8%的标准;
2.控制Mg、Si含量且控制在一个较窄范围之内,同时增加了以铈为主的混合稀土元素及合金元素硼,同时采用完全固溶,使合金材料保持高强度同时具备高导电导热性能;同时,对于Ti、B、RE细化的6063铝合金,由于RE与Mg和Si反应形成了Al-Si-Mg-RE化合物,消耗了一定量的Si和Mg,使Mg与Si反应生成的强化相数量减少,从而使合金硬度低于同等Mg,提高机械加工性能,提高生产效率低;
3.塑性挤压性能大幅提高,其中挤压速度提高30%,磨具寿命提高25%,同种型材挤压温度降低20~30℃,降低了生产能耗,可以生产型材断面复杂的型材,拓宽了6系列合金的适用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案,但本发明所保护的内容不局限于以下所述。
实施例1:一种新型6063铝合金材料,在原6063铝合金中添加稀土元素,新型6063铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.36%、 Mg: 0.48%、Fe:0.3%、Cu:0.025%、Mn:0.025%、Cr:0.05%、Zn:0.05%、Ti:0.05%、稀土元素:0.2%、其余杂质:0.1%、Al:余量,各组分百分比之和为100%。
所述的稀土元素包括La和Ce,其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。
一种新型6063铝合金材料的生产工艺流程包括以下步骤:
S1:配料:选用99.7%的工业纯铝、Al-稀土中间合金、工业镁锭和铝硅中间合金锭作为炉料原材料,并选定覆盖剂、精炼剂和涂料作为辅助材料;
各炉料原材料的组分及重量百分比分别为:工业纯铝(99.7%)中主要杂质元素及其百分比为:Ti:0.003%、B:0.0005%、Fe:0.154%、Si:0.109%、Cu:0.002%、V:0.102%、C:0.001%、Al:余量;
Al-稀土中间合金的组成成分及重量百分比为:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、杂质≤0.1%、Al:余量;
工业镁锭组成成分及重量百分比为:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:0.005%、Mn:0.06%、杂质:0.2%、Mg:余量;
铝硅中间合金锭的成分及重量百分比为:Al:75%、Si:23%、其余杂质:2%;
根据配料总量,按要求的配料成分来计算添加各原材料的使用量;
S2:熔炼浇注:熔炼及浇注前先扒渣,熔炼浇注包括以下子步骤:
S21:将搅拌工具清理干净涂上涂料预热至200~300℃,金属模具预热到200~300℃后,刷涂料再预热到200~300℃待浇注;
S22:熔炼:向熔化炉中装入2/3铝锭,待金属熔化后,加入铝硅中间合金锭和剩余铝锭,升温熔化炉料,等炉料加热至软化下塌时,撒上覆盖剂保护熔体,继续加热;当炉料熔化呈水平时,适当搅动熔体使温度均匀一致,同时也有利于加速熔化,当温度达到680℃时,进行扒渣,并用钟罩将预热到200~300℃的工业镁锭压入坩埚中,并缓慢回转和移动,时间为3~5min直至完全溶解,保温5min,然后继续升温并加覆盖剂,升温到720℃时,进行扒渣,并用钟罩将Al-稀土中间合金压入坩埚内,并缓慢绕圈或移动直到其完全溶解,同时加覆盖剂,并进行轻微的搅拌使之溶解均匀,保温15min;
S23:浇注:用吊具取出坩埚后进行扒渣,同时将预热好的金属模具取出,将滤网撑好,保持浇包和漏斗顶端的距离为30~35cm,以维持足够的浇注压力,浇注时间在1min中以内,浇注温度为720℃~750℃,隔5~10min钟取出铸锭,进行质量检查。
所述的步骤S2中选用的覆盖剂的组成及重量百分比为:NaCl:39%、KCl:50%、Na3AlF6:6.6%、CaF2:4.4%。
实施例2:一种新型6063铝合金材料,在原6063铝合金中添加稀土元素,新型6063铝合金的成分及重量百分比为:Si: 0.52%、Mg: 0.4%、Fe:0.35%、Mn:0.05%、Zn:0.05%、稀土元素:0.18%、Al:余量,各组分百分比之和为100%。
所述的稀土元素包括La和Ce,其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。
一种新型6063铝合金材料的生产工艺流程与实施例1相同。
实施例3:一种新型6063铝合金材料,在原6063铝合金中添加稀土元素,新型6063铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.5%、Mg:0.38%、Cu:0.1%、Cr:0.05%、Ti:0.05%、稀土元素:0.22%、其余杂质:0.1%、Al:余量,各组分百分比之和为100%。
所述的稀土元素包括La和Ce,其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。
一种新型6063铝合金材料的生产工艺流程与实施例1相同。
Claims (1)
1.一种6063铝合金材料的生产工艺,所述的6063铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.36%~0.4%、 Mg: 0.48%~0.52%、Fe:0~0.35%、Cu:0~0.1%、Mn:0~0.05%、Cr:0~0.05%、Zn:0~0.05%、Ti:0~0.05%、稀土元素:0.18%~0.22%、其余杂质:0~0.1%、Al:余量,各组分百分比之和为100%;所述的稀土元素包括La和Ce,其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%;
其特征在于:所述的生产工艺,它包括以下步骤:
S1:配料:选用99.7%的工业纯铝、Al-稀土中间合金、工业镁锭和铝硅中间合金锭作为炉料原材料,并选定覆盖剂、精炼剂和涂料作为辅助材料;
各炉料原材料的组分及重量百分比分别为:99.7%的工业纯铝中主要杂质元素及其百分比为:Ti:0.003%、B:0.0005%、Fe:0.154%、Si:0.109%、Cu:0.002%、V:0.102%、C:0.001%、Al:余量;
Al-稀土中间合金的组成成分及重量百分比为:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、杂质≤0.1%、Al:余量;
工业镁锭组成成分及重量百分比为:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:0.005%、Mn:0.06%、杂质:0.2%、Mg:余量;
铝硅中间合金锭的成分及重量百分比为:Al:75%、Si:23%、其余杂质:2%;
根据配料总量,按要求的配料成分来计算添加各原材料的使用量;
S2:熔炼浇注:熔炼及浇注前先扒渣,熔炼浇注包括以下子步骤:
S21:将搅拌工具清理干净涂上涂料预热至200~300℃,金属模具预热到200~300℃后,刷涂料再预热到200~300℃待浇注;
S22:熔炼:向熔化炉中装入2/3铝锭,待金属熔化后,加入铝硅中间合金锭和剩余铝锭,升温熔化炉料,等炉料加热至软化下塌时,撒上覆盖剂保护熔体,继续加热;当炉料熔化呈水平时,适当搅动熔体使温度均匀一致,同时也有利于加速熔化,当温度达到680℃时,进行扒渣,并用钟罩将预热到200~300℃的工业镁锭压入坩埚中,并缓慢回转和移动,时间为3~5min直至完全溶解,保温5min,然后继续升温并加覆盖剂,升温到720℃时,进行扒渣,并用钟罩将Al-稀土中间合金压入坩埚内,并缓慢绕圈或移动直到其完全溶解,同时加覆盖剂,并进行轻微的搅拌使之溶解均匀,保温15min,控制Mg、Si含量在一个较窄范围之内,同时增加以铈为主的混合稀土元素及合金元素硼,同时采用完全固溶,使合金材料保持高强度同时具备高导电导热性能;同时,对于Ti、B、RE细化的6063铝合金,由于RE与Mg和Si反应形成了Al-Si-Mg-RE化合物,消耗了一定量的Si和Mg,使Mg与Si反应生成的强化相数量减少,从而使合金硬度低于同等Mg,提高机械加工性能,提高生产效率;
S23:浇注:用吊具取出坩埚后进行扒渣,同时将预热好的金属模具取出,将滤网撑好,保持浇包和漏斗顶端的距离为30~35cm,以维持足够的浇注压力,浇注时间在1min以内,浇注温度为720℃~750℃,隔5~10min取出铸锭,进行质量检查;所述的步骤S2中选用的覆盖剂的组成及重量百分比为:NaCl:39%、KCl:50%、Na3AlF6:6.6%、CaF2:4.4%。
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