CN105039808A

CN105039808A - 一种新型节能铝合金型材及其制造工艺

Info

Publication number: CN105039808A
Application number: CN201510472569.2A
Authority: CN
Inventors: 雷忠平; 潘祖堂; 熊茂清; 方学军
Original assignee: Anhui Ke Lante Aluminum Co Ltd
Current assignee: Anhui Ke Lante Aluminum Co Ltd
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2015-11-11

Abstract

本发明公开了一种新型节能铝合金型材及其制造工艺，按质量百分比计包括以下组分，Mg：2.5％--2.9％，Si：2.2％--2.4％，Mn：0.03％--0.06％，Cu：0.20％--0.50％，Fe：0.05％--0.25％，Ti：0.03％--0.08％，Cr：0.03％--0.06％，Zr：0.03％--0.06％，P：0.22％--0.20％，Sn：0.20％--0.30％，其余为Al，经过配料、熔炼、连续挤压、双级时效热处理和表面处理，铝合金型材变形小、废品率低，节能环保，组织内部晶粒细化和均匀性较好。

Description

一种新型节能铝合金型材及其制造工艺

技术领域

本发明涉及建筑型材领域，特别涉及一种新型节能铝合金型材及其制造工艺。

背景技术

铝合金型材是常用的一种建筑材料。在铝合金型材使用前，为提高型材的防腐性能和具有一定的色彩装饰作用，须对型材表面进行处理。铝合金型材产品按表面处理方式分为氧化着色、喷涂有机涂料等产品。氧化着色产品是通过阳极氧化和电解着色原理，在铝合金型材表面形成一层致密的氧化膜和电解还原一定量的有色金属离子在氧化膜中从而呈现一定颜色。喷涂有机涂料产品是在经过除油、化学转化处理后的型材表面涂装一层有机涂料，主要的有机涂料有聚酯涂料、丙烯酸涂料、氟碳涂料等粉末或液体涂料。化学转化可使型材表面有一定的耐腐蚀和黏附有机涂料的性能，常用铬化、磷铬化、锆钛转化等。

然而，氧化着色产品的着色原理是将已电解氧化后的铝合金型材放在酸性的金属盐溶液中进行电解还原有色金属离子到氧化膜中，并依靠沉积不同量的有色金属对光的吸收和散射而产生颜色。目前主要使用的金属盐有铜、锡、镍、孟、银和硒盐等，铜盐则呈红色，锰、银盐和硒盐呈黄色，其他金属盐呈现的色调范围大多是由青铜色到黑色，色彩单一。同时氧化着色产品会因呈现颜色的金属容易在紫外线强烈或高湿度、高盐离子含量的空气中氧化而变色，因此耐候性不理想。另外，喷涂有机涂料产品在涂装前须对铝型材表面进行化学转化处理，形成一层转化膜，以提高铝型材的耐腐蚀性和与有机涂料的附着性。目前常采用的铬化或磷铬化处理虽可满足较好的性能要求，但由于药剂的剧毒性，都属国家或地方即将取缔的工艺，而锆钛转化膜为透明，膜层质量无法在线进行直观判断和控制，且耐腐性也不理想。即，喷涂有机涂料型材产品的耐点腐蚀性或耐丝状腐蚀性均不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种新型节能铝合金型材，按质量百分比计包括以下组分，Mg：2.5％--2.9％，Si：2.2％--2.4％，Mn：0.03％--0.06％，Cu：0.20％--0.50％，Fe：0.05％--0.25％，Ti：0.03％--0.08％，Cr：0.03％--0.06％，Zr：0.03％--0.06％，P：0.22％--0.20％，Sn：0.20％--0.30％，其余为Al。

优选的，所述Mg：2.3％，Si：2.3％，Mn：0.05％，Cu：0.35％，Fe：0.15％，Ti：0.06％，Cr：0.05％，Zr：0.04％，P：0.21％，Sn：0.25％，其余为Al。

一种生产新型节能铝合金型材的方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)配料，安装工艺配方进行配料；

2)熔炼，将上述原料加入熔炼炉，保持熔炼炉内温度为330℃--360℃；

3)连续挤压，以350mm--450mm/min的速度挤出，其中挤压时压力控制为180±20kg/m²，水冷得到挤压型材；

4)双级时效热处理，进行一级时效热处理，温度为450--520℃、时间30--120min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为150--250℃、时间2--12h，再空冷至室温得到时效型材；

5)表面处理，表面进行喷涂氟碳涂料，以形成氟碳涂层。

优选的，所述步骤2)中，在熔炼炉中，充入惰性气体，加温到460℃±15℃并保温2.5--3h。

优选的，所述步骤5)中,对铝合金型材型材进行预处理，接着进行阳极氧化处理，在铝合金型材的表面形成氧化膜，然后对铝合金型材进行阳极电泳处理，以在铝合金型材的表面形成电泳漆膜，再对铝合金型材进行固化烘烤，的温度为120--160℃，的时间为20--30min，最后对铝合金型材的表面喷涂氟碳涂料，以形成氟碳涂层。

优选的，所述步骤5)之前，进行冷处理，冷处理温度为﹣200℃--﹣185℃，保温时间为15--45min。

采用以上技术方案的有益效果是：本发明结构的，采用连续挤压成形，使得本发明的生产工艺具有能耗低、材料利用率高、制成品长度大、成品组织性能均匀、生产效率高等优点。本发明的生产工艺简单易控，将一般应用于具有良好塑性的金属材料的连续挤压技术成功的应用于加工塑性较差的硬铝合金型材，使合金晶粒组织深度细化，并结合双级时效热处理实现合金的沉淀强化,本发明通过优化合金组分和熔铸、成型及淬火工艺，使得制得的铝合金槽型件合金晶粒组织深度细化，所得产品室温抗拉强度可达450--500MPa，伸长率可达5--3％，平均晶粒尺寸可达0.018--0.035mm，且该制造方法生产的铝合金型材产品的表面拥有特殊的复合膜保护涂层，具有优异的耐腐蚀、耐侯性等性能，并能有效抵抗紫外线、高湿度、侵蚀性盐离子对铝合金型材腐蚀破坏作用。

具体实施方式

下面详细说明本发明的优选实施方式。

实施例1：

一种新型节能铝合金型材，按质量百分比计包括以下组分，Mg：2.5％，Si：2.2％，Mn：0.03％，Cu：0.20％，Fe：0.05％，Ti：0.03％，Cr：0.03％，Zr：0.03％，P：0.22％，Sn：0.20％，其余为Al。

一种生产新型节能铝合金型材的方法，包括以下步骤，

1)配料，安装工艺配方进行配料；

2)熔炼，将上述原料加入熔炼炉，保持熔炼炉内温度为330℃，在熔炼炉中，充入惰性气体，加温到445℃并保温2.5h；

3)连续挤压，以350mm/min的速度挤出，其中挤压时压力控制为160kg/m²，水冷得到挤压型材；

4)双级时效热处理，进行一级时效热处理，温度为450℃、时间30min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为150℃、时间2h，再空冷至室温得到时效型材，进行冷处理，冷处理温度为﹣200℃℃，保温时间为15min；

5)表面处理，对铝合金型材型材进行预处理，接着进行阳极氧化处理，在铝合金型材的表面形成氧化膜，然后对铝合金型材进行阳极电泳处理，以在铝合金型材的表面形成电泳漆膜，再对铝合金型材进行固化烘烤，的温度为120℃，的时间为20min，最后对铝合金型材的表面喷涂氟碳涂料，以形成氟碳涂层。

实施例2：

一种新型节能铝合金型材，按质量百分比计包括以下组分，Mg：2.9％，Si：2.4％，Mn：0.06％，Cu：0.50％，Fe：0.25％，Ti：0.08％，Cr：0.06％，Zr：0.06％，P：0.20％，Sn：0.30％，其余为Al。

一种生产新型节能铝合金型材的方法，包括以下步骤，

1)配料，安装工艺配方进行配料；

2)熔炼，将上述原料加入熔炼炉，保持熔炼炉内温度为360℃，在熔炼炉中，充入惰性气体，加温到435℃并保温3h；

3)连续挤压，以450mm/min的速度挤出，其中挤压时压力控制为200kg/m²，水冷得到挤压型材；

4)双级时效热处理，进行一级时效热处理，温度为520℃、时间120min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为250℃、时间12h，再空冷至室温得到时效型材，进行冷处理，冷处理温度为﹣185℃，保温时间为45min。；

5)表面处理，对铝合金型材型材进行预处理，接着进行阳极氧化处理，在铝合金型材的表面形成氧化膜，然后对铝合金型材进行阳极电泳处理，以在铝合金型材的表面形成电泳漆膜，再对铝合金型材进行固化烘烤，的温度为160℃，的时间为30min，最后对铝合金型材的表面喷涂氟碳涂料，以形成氟碳涂层。

实施例3：

一种新型节能铝合金型材，按质量百分比计包括以下组分，所述Mg：2.3％，Si：2.3％，Mn：0.05％，Cu：0.35％，Fe：0.15％，Ti：0.06％，Cr：0.05％，Zr：0.04％，P：0.21％，Sn：0.25％，其余为Al。

一种生产新型节能铝合金型材的方法，包括以下步骤，

1)配料，安装工艺配方进行配料；

2)熔炼，将上述原料加入熔炼炉，保持熔炼炉内温度为345℃，在熔炼炉中，充入惰性气体，加温到460℃并保温2.35h；

3)连续挤压，以400mm/min的速度挤出，其中挤压时压力控制为180kg/m²，水冷得到挤压型材；

4)双级时效热处理，进行一级时效热处理，温度为485℃、时间35min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为200℃、时间3h，再空冷至室温得到时效型材，进行冷处理，冷处理温度为﹣190℃，保温时间为30min；

5)表面处理，对铝合金型材型材进行预处理，接着进行阳极氧化处理，在铝合金型材的表面形成氧化膜，然后对铝合金型材进行阳极电泳处理，以在铝合金型材的表面形成电泳漆膜，再对铝合金型材进行固化烘烤，的温度为140℃，的时间为25min，最后对铝合金型材的表面喷涂氟碳涂料，以形成氟碳涂层。

本发明制成的铝合金型材，其相关性能指标为如下表：

	抗拉强度	伸长率	平均晶粒尺寸
				实施例1	459	7.5	0.042
实施例2	453	7.8	0.043
				实施例3	448	7.2	0.048
现有技术	420-425	6.5-6.8	0.035-0.038

本发明通过优化合金组分和熔铸、成型及淬火工艺，使得制得的铝合金槽型件合金晶粒组织深度细化，所得产品室温抗拉强度可达450--500MPa，伸长率可达5--3％，平均晶粒尺寸可达0.018--0.035mm；其中，Ti具有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度的特点，用于铝合金中，可耐二三百度的高温，同时还能经受住零下一百多度的考验，在这种低温下，仍旧有很好的韧性而不发脆；本发明中添加适量的Fe，有助于压铸，但Fe含量不应过多，否则会生成金属化合物，形成硬点，并且含铁量过1.2％时，会降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命；Cr具有延展性，在常温下对氧和湿气都是稳定的，不易生锈，用作铝合金的添加剂，可耐光、耐热，在铝合金的表面形成抗腐蚀的表层，并且光亮美观，而且可阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性；Zr具有优良的抗腐蚀性能和耐高温性能，不易生锈，在铝合金的表面易形成一层氧化膜，并且具有光泽；Mn能改善合金的高温强度，能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，P、Sn能改善切削性能。

且该制造方法生产的铝合金型材产品的表面拥有特殊的复合膜保护涂层，具有优异的耐腐蚀、耐侯性等性能，并能有效抵抗紫外线、高湿度、侵蚀性盐离子对铝合金型材腐蚀破坏作用。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种新型节能铝合金型材，其特征在于，按质量百分比计包括以下组分，Mg：2.5％--2.9％，Si：2.2％--2.4％，Mn：0.03％--0.06％，Cu：0.20％--0.50％，Fe：0.05％--0.25％，Ti：0.03％--0.08％，Cr：0.03％--0.06％，Zr：0.03％--0.06％，P：0.22％--0.20％，Sn：0.20％--0.30％，其余为Al。

2.根据权利要求2所述的新型节能铝合金型材，其特征在于，所述Mg：2.3％，Si：2.3％，Mn：0.05％，Cu：0.35％，Fe：0.15％，Ti：0.06％，Cr：0.05％，Zr：0.04％，P：0.21％，Sn：0.25％，其余为Al。

3.一种生产权利要求1或2所述新型节能铝合金型材的方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)配料，安装工艺配方进行配料；

5)表面处理，表面进行喷涂氟碳涂料，以形成氟碳涂层。

4.根据权利要求3所述的新型节能铝合金型材的生产方法，其特征在于，所述步骤2)中，在熔炼炉中，充入惰性气体，加温到460℃±15℃并保温2.5--3h。

5.根据权利要求3所述的新型节能铝合金型材的生产方法，其特征在于，所述步骤5)中,对铝合金型材型材进行预处理，接着进行阳极氧化处理，在铝合金型材的表面形成氧化膜，然后对铝合金型材进行阳极电泳处理，以在铝合金型材的表面形成电泳漆膜，再对铝合金型材进行固化烘烤，的温度为120--160℃，的时间为20--30min，最后对铝合金型材的表面喷涂氟碳涂料，以形成氟碳涂层。

6.根据权利要求3所述的新型节能铝合金型材的生产方法，其特征在于，所述步骤5)之前，进行冷处理，冷处理温度为﹣200℃--﹣185℃，保温时间为15--45min。