CN107641778A

CN107641778A - 一种铝镁合金热处理工艺

Info

Publication number: CN107641778A
Application number: CN201711003371.5A
Authority: CN
Inventors: 刘仕爽
Original assignee: Shenzhen Wanjia Interactive Technology Co Ltd
Current assignee: Anhui Fengying Aluminum Industry Co., Ltd.
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: CN107641778B

Abstract

本发明涉及一种铝镁合金热处理工艺，通过对热处理工艺中固溶处理和时效处理的温度和时间的优化，强化了铝镁合金的力学性能，获得了理想的抗拉强度和硬度；通过加入Sc、Ti、稀土元素Gd和Y对铝镁合金的组分进行了优化，从而在铝镁合金凝固过程中细化了铸态合金的晶粒尺寸，产生弥散强化作用，抑制合金再结晶过程。并且，使用草酸阳极氧化工艺对铝镁合金进行阳极氧化处理，使合金的自腐蚀电位正移，腐蚀电流密度明显降低，膜电阻增大，有效阻止了电化学腐蚀。

Description

一种铝镁合金热处理工艺

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，具体的说，是涉及一种铝镁合金热处理工艺。

背景技术

自20世纪90年代以来，汽车工业生产材料就有了一定程度的改进，具有环保功能的轻型材料逐渐被应用到汽车生产中。铝、美合金材料质量轻，性能好，受到汽车工业的青睐。在生产零部件的过程中，汽车的保险杠、发动机罩、车身板件等都是用铝、镁合金材料制造的，这两种合成材料的质量比较轻，应用这种材料能够减轻零部件的质量，从而减轻整台汽车的重量，提高汽车的安全性能。在一些发达国家，汽车中的一些重要部分也都使用铝、镁合金来打造。合金材料与单纯的铝、镁材料相比质量更轻，强度更大。随着生产技术的进步，铝、镁合金材料的应用范围还在扩大，汽车中的座椅骨架、离合器、操作杆托架等也逐渐应用这类材料。材料的良好性能需要应用先进的热处理技术才能发挥出来，因此，在铝镁合金的生产过程中，应加大在铝镁合金热处理以及加工工艺上的投入，将材料的性能与生产技术充分的结合，这样才能生产出质量更好的汽车零件。

发明内容

为了解决提高铝镁合金力学性能和耐腐蚀性的问题，本发明提供了一种铝镁合金热处理工艺，使铝镁合金能够获得足够的强度和硬度，以及良好的耐腐蚀性。

一种铝镁合金热处理工艺，所述铝镁合金中包含α-Al基体和β-Al₂Mg₃Zn₃相，所述热处理工艺包括依次进行的固溶处理和人工时效步骤；所述固溶处理步骤中，先将所述铝镁合金在460～490℃保温4～10h，再在530～580℃保温6～8h；所述人工时效步骤中，先将所述铝镁合金在180～200℃保温2～4h，再在250～270℃保温8～12h。

所述铝镁合金由多种99.95％纯金属原料和Al-Mg中间合金在电磁中频感应炉中冶炼而成，精炼温度为750～800℃，随炉冷却至700～720℃后浇铸，所述多种纯金属原料包括纯金属Al、Mg、Zn和Cu。

将所述热处理后的铝镁合金进行阳极氧化处理，先打磨抛光，水洗后浸入含有碳酸钠、磷酸三钠的水溶液中除油污10～20min，然后混酸处理10～20min，用去离子水漂洗干净，放入氧化槽中进行阳极氧化30～60min，电压为10～15V，电流密度为1.0～1.5A/cm²。

所述铝镁合金的成分为5.20％～5.50％的Mg，1.00％～1.50％的Cu，0.50％～1.50％的Zn，0.05％～0.20％的Sc，0.05％～0.10％的Ti，0.05％～0.10％的Gd，0.03％～0.05％的Y，余量为铝和不可避免的杂质。

所述铝镁合金的抗拉强度为220～250MPa，维氏硬度为100～110HV。

本发明通过对热处理工艺中固溶处理和时效处理的温度和时间的优化，强化了铝镁合金的力学性能，获得了理想的抗拉强度和硬度；通过加入Sc、Ti和稀土元素Gd、Y对铝镁合金的组分进行了优化，从而在铝镁合金凝固过程中细化了铸态合金的晶粒尺寸，产生弥散强化作用，抑制合金再结晶过程。并且，使用草酸阳极氧化工艺对铝镁合金进行阳极氧化处理，使合金的自腐蚀电位正移，腐蚀电流密度明显降低，膜电阻增大，有效阻止了电化学腐蚀。

具体实施方式

下面结合实施例和对比例对本发明进一步详细说明。

实施例1：

一种铝镁合金热处理工艺，所述铝镁合金中包含α-Al基体和β-Al₂Mg₃Zn₃相，所述热处理工艺包括依次进行的固溶处理和人工时效步骤；所述固溶处理步骤中，先将所述铝镁合金在460℃保温4h，再在580℃保温8h；所述人工时效步骤中，先将所述铝镁合金在180℃保温2h，再在270℃保温12h。所述铝镁合金由多种99.95％纯金属原料和Al-Mg中间合金在电磁中频感应炉中冶炼而成，精炼温度为750℃，随炉冷却至700℃后浇铸，所述多种纯金属原料包括纯金属Al、Mg、Zn和Cu。将所述热处理后的铝镁合金进行阳极氧化处理，先打磨抛光，水洗后浸入含有碳酸钠、磷酸三钠的水溶液中除油污10min，然后混酸处理10min，用去离子水漂洗干净，放入氧化槽中进行阳极氧化30min，电压为10V，电流密度为1.0A/cm²。所述铝镁合金的成分为5.20％的Mg，1.00％的Cu，0.50％的Zn，0.05％的Sc，0.05％的Ti，0.05％的Gd，0.03％的Y，余量为铝和不可避免的杂质。所述铝镁合金的抗拉强度为220MPa，维氏硬度为100HV。

实施例2：

一种铝镁合金热处理工艺，所述铝镁合金中包含α-Al基体和β-Al₂Mg₃Zn₃相，所述热处理工艺包括依次进行的固溶处理和人工时效步骤；所述固溶处理步骤中，先将所述铝镁合金在490℃保温6h，再在530℃保温6h；所述人工时效步骤中，先将所述铝镁合金在200℃保温3h，再在250℃保温8h。所述铝镁合金由多种99.95％纯金属原料和Al-Mg中间合金在电磁中频感应炉中冶炼而成，精炼温度为780℃，随炉冷却至710℃后浇铸，所述多种纯金属原料包括纯金属Al、Mg、Zn和Cu。将所述热处理后的铝镁合金进行阳极氧化处理，先打磨抛光，水洗后浸入含有碳酸钠、磷酸三钠的水溶液中除油污15min，然后混酸处理15min，用去离子水漂洗干净，放入氧化槽中进行阳极氧化40min，电压为12V，电流密度为1.3A/cm²。所述铝镁合金的成分为5.50％的Mg，1.50％的Cu，1.50％的Zn，0.20％的Sc，0.10％的Ti，0.10％的Gd，0.05％的Y，余量为铝和不可避免的杂质。所述铝镁合金的抗拉强度为250MPa，维氏硬度为110HV。

实施例3：

一种铝镁合金热处理工艺，所述铝镁合金中包含α-Al基体和β-Al₂Mg₃Zn₃相，所述热处理工艺包括依次进行的固溶处理和人工时效步骤；所述固溶处理步骤中，先将所述铝镁合金在470℃保温10h，再在560℃保温7h；所述人工时效步骤中，先将所述铝镁合金在190℃保温4h，再在260℃保温10h。所述铝镁合金由多种99.95％纯金属原料和Al-Mg中间合金在电磁中频感应炉中冶炼而成，精炼温度为800℃，随炉冷却至720℃后浇铸，所述多种纯金属原料包括纯金属Al、Mg、Zn和Cu。将所述热处理后的铝镁合金进行阳极氧化处理，先打磨抛光，水洗后浸入含有碳酸钠、磷酸三钠的水溶液中除油污20min，然后混酸处理20min，用去离子水漂洗干净，放入氧化槽中进行阳极氧化60min，电压为15V，电流密度为1.5A/cm²。所述铝镁合金的成分为5.40％的Mg，1.30％的Cu，1.00％的Zn，0.10％的Sc，0.08％的Ti，0.06％的Gd，0.04％的Y，余量为铝和不可避免的杂质。所述铝镁合金的抗拉强度为240MPa，维氏硬度为110HV。

对比例1：

采用与本发明不同的热处理工艺，尤其是采用其他固溶处理和人工时效步骤时，由于热处理的温度过高或过低，或者未能依次进行两次固溶和时效处理，从而会出现晶格畸变等缺陷，导致其所获得的铝镁合金产品抗拉强度优化效果不明显，其抗拉强度仅为200MPa以下。

对比例2：

采用不同于本发明的合金成分的铝镁合金，由于缺少细化晶粒的作用元素，再结晶过程不能有效抑制，从而使获得的铝镁合金的硬度、强塑性都难以保证，其抗拉强度仅为200MPa以下，维氏硬度仅为90HV左右。

对比例3：

若不采用本发明的阳极氧化处理，铝镁合金表面容易形成氧化膜，其硬度和耐蚀性都无法达到所需要的性能要求。

由实施例1-3和对比例1-3可以看出，本发明通过对热处理工艺中固溶处理和时效处理的温度和时间的优化，强化了铝镁合金的力学性能，获得了理想的抗拉强度和硬度；通过加入Sc、Ti、稀土元素Gd和Y对铝镁合金的组分进行了优化，从而在铝镁合金凝固过程中细化了铸态合金的晶粒尺寸，产生弥散强化作用，抑制合金再结晶过程。并且，使用草酸阳极氧化工艺对铝镁合金进行阳极氧化处理，使合金的自腐蚀电位正移，腐蚀电流密度明显降低，膜电阻增大，有效阻止了电化学腐蚀。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种铝镁合金热处理工艺，其特征在于，所述铝镁合金中包含α-Al基体和β-Al₂Mg₃Zn₃相，所述热处理工艺包括依次进行的固溶处理和人工时效步骤；所述固溶处理步骤中，先将所述铝镁合金在460～490℃保温4～10h，再在530～580℃保温6～8h；所述人工时效步骤中，先将所述铝镁合金在180～200℃保温2～4h，再在250～270℃保温8～12h。

2.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于：所述铝镁合金由多种99.95％纯金属原料和Al-Mg中间合金在电磁中频感应炉中冶炼而成，精炼温度为750～800℃，随炉冷却至700～720℃后浇铸，所述多种纯金属原料包括纯金属Al、Mg、Zn和Cu。

3.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于：将所述热处理后的铝镁合金进行阳极氧化处理，先打磨抛光，水洗后浸入含有碳酸钠、磷酸三钠的水溶液中除油污10～20min，然后混酸处理10～20min，用去离子水漂洗干净，放入氧化槽中进行阳极氧化30～60min，电压为10～15V，电流密度为1.0～1.5A/cm²。

4.根据权利要求4所述的热处理工艺，其特征在于：所述铝镁合金的成分为5.20％～5.50％的Mg，1.00％～1.50％的Cu，0.50％～1.50％的Zn，0.05％～0.20％的Sc，0.05％～0.10％的Ti，0.05％～0.10％的Gd，0.03％～0.05％的Y，余量为铝和不可避免的杂质。

5.根据权利要求1至4所述所述的热处理工艺，其特征在于：所述铝镁合金的抗拉强度为220～250MPa。

6.根据权利要求1至5所述的热处理工艺，其特征在于：所述铝镁合金的维氏硬度为100～110HV。