CN107815565A - 一种铝合金门窗型材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金门窗型材的制备方法，组分以重量份计为：Si：10.8－11.5份，Mg：0.4－0.75份，Mn：0.3份，Zn：2.25－2.45份、Cu：3.55－3.74份，B：0.075－0.15份，Ca：0.081－0.093份，Fe：1.52－1.64份、Ti：0.5－0.9份，V：0.02－0.04％，Cr：1.13－1.15％，Ni：14.3－14.5％，稀土元素0.93－0.98份，Al：75－80份；本发明采用合理组分的铝合金配比，提高了铝合金的硬度和强度和易加工性，采用Al‑Ti‑B中间合金和稀土的复合细化方式，使铝合金的等轴晶比例大，晶粒细小，提高了强度、硬度和加工性，采用合理配比的复合涂料，提高了型材的抗腐蚀性，使得门窗的使用寿命长，不易变色。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程材料技术领域，具体的说，是一种铝合金门窗型材的制备方法。
背景技术
随着人们生活方式日益丰富多样，对于建筑质量要求的提高更显得尤为突出，现今所用的门窗有金属制的、塑料制、木制等几种，制作门窗的材料成为主要研究的对象。由于铝合金比强度高、易于成形、导热性好、价格较低，在交通运输、建筑、包装、通讯、航天航空、军事及电子工业等领域获得了广泛的应用，是除了铁之外用量最多的金属材料，是国民经济不可或缺的基础原材料。特别是进入21世纪后，面对资源与环境问题的严峻挑战，世界各国对材料的选择正从传统的钢铁材料向轻合金及其复合材料、高分子及其复合材料、陶瓷及其复合材料转移，其中尤以轻合金材料为主，而在轻合金材料中，镁合金虽然密度比铝合金小，但镁锭成本较高，与铁易发生电偶腐烛，且零件制造过程中还有许多亟待解决的技术障碍，而铝合金以其来源广，制造技术相对成熟，零件制造成本较低，且机械强度较高，有的可同中碳钢相比，因此，铝合金将成为未来工业的首选金属材料，并且呈现出突飞猛进地发展趋势，是具有广泛应用前景的的轻金属材料。
当下，铝合金在建筑上的运用越来广泛，可用于制作门窗的型材，铝及其合金由于其优良的性能，在使用中几乎不被腐蚀，延长了门窗的使用寿命降低了成本，同时由于铝及其合金可以被无限次的回收和利用，每次回收所消耗的能量仅是原铝生产的5％，同时，铝合金门窗型材力学性能优秀，抗风压性能好，因此在门窗行业，铝合金型材得到广泛应用。
但是当前门窗行业制备种所用的铝合金，其强度、硬度性能仍有进一步提升的空间，并且加工过程后存在抗氧化性和抗腐蚀性差、利用率低等问题。为使用过程带来许多的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种铝合金门窗型材的制备方法，能够显著提高门窗用铝合金型材的性能，实现晶粒细化，提高抗氧化性，利用率明显提高。
本发明完整的技术方案包括：
一种铝合金门窗型材的制备方法，其特征在于，所述的铝合金门窗型材的组分为：以重量份计，Si：10.8－11.5份，Mg：0.4－0.75份，Mn：0.3份，Zn：2.25－2.45份、Cu：3.55 －3.74份，B：0.075－0.15份，Ca：0.081－0.093份，Fe：1.52－1.64份、Ti：0.5－0.9 份，V：0.02－0.04％，Cr：1.13－1.15％，Ni：14.3－14.5％，稀土元素0.93－0.98份，Al： 75－80份；所述的稀土元素中，按质量百分含量含有如下组分：La：19.2－19.5％，Nd： 17.6－19.9％，余量为Ce；
具体制备步骤为：
(1)将上述组分的铝合金熔炼浇注得到铝合金棒材，所述铝合金棒材尺寸为内部缩孔缩松率小于2％，切除冒口并对铝合金棒材进行热处理后，利用切削、喷丸等机加工方法去除表面氧化皮；
(2)将铝合金棒材超声波清洗后，放入电阻炉中，加热至550℃－600℃；
(3)将挤压成型机的挤压模具在电阻炉内加热至300℃－330℃，保温后加入润滑剂；将加热后的铝合金棒材放入挤压成型机的挤压模具中进行挤压成型，挤压速度为3.2m/min－3.5m/min，分别得到铝合金内层型材坯料和外层型材坯料；
(4)对内外层型材坯料进行热处理，具体为：
1)首先加热到310-315℃，并在次温度下保温60－75min，然后水雾冷冷却至100－150℃，冷却速度为8－10℃/s，随后自然冷却到室温，静置4－8小时后；
2)再加热到360-375℃，保温30min，水冷至260-270℃，冷却速度为30-35℃/s，保温5-8h，然后以10－15℃/s的冷却速度油冷至180℃－200℃；
(5)热处理后喷涂金属和陶瓷复合涂层，所述的涂层的成分按质量百分比为：碳：0.2 －0.4％，镁：1.1－1.3％，铬：4.5－4.8％，钒：3.4－3.7％，镍：11.5－12.8％，氧化钙：4.4 －4.6％，氧化镁：3.6－3.8％，余量为铁；
(6)喷涂后将聚氨酯隔热材料浇注于所述内层型材坯料和外层型材坯料之间，并使三种材料结合为一体，得到所述的铝合金门窗型材，所述的聚氨酯隔热材料为多孔材料。
本发明相对于现有技术的优点在于：采用合理组分的铝合金配比，提高了铝合金的硬度和强度和易加工性，采用Al-Ti-B中间合金细化和稀土细化的复合细化方式，使铝合金的等轴晶比例大，晶粒细小，提高了强度、硬度和加工性，采用合理配比的复合涂料，提高了型材的抗腐蚀性，使得门窗的使用寿命长，不易变色。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种铝合金门窗型材的制备方法，其组分以重量份计为：Si：10.8－11.5份，Mg：0.4 －0.75份，Mn：0.3份，Zn：2.25－2.45份、Cu：3.55－3.74份，B：0.075－0.15份，Ca：0.081－0.093份，Fe：1.52－1.64份、Ti：0.5－0.9份，V：0.02－0.04％，Cr：1.13－ 1.15％，Ni：14.3－14.5％，稀土元素0.93－0.98份，Al：75－80份；
所述的稀土元素中，按质量百分含量含有如下组分：La：19.2－19.5％，Nd：17.6－19.9％，余量为Ce。
具体的加工方法包括，首先制备棒材：
(1)称取所述重量份的各种原料组分备好；
(2)取上述组分中的Si、Fe、Mg、Cu并混合，并加入占上述四种合金总重量1/2- 3/1，优选1/3的铝，熔化冷却，得到第一中间合金块；
(3)取上述组分中的Ti、B并混合，并加入与上述两种合金总质量相同的铝，熔化冷却，得到第二中间合金块；
(4)将其余的铝加热至700-720℃熔化，保温10-15分钟，加入制得的第一中间合金块、搅拌5分钟后静置10分钟，加入第二中间合金块，搅拌5分钟后静置10分钟，再加入其余合金配料成分，通入精炼剂进行精炼、扒渣，静置除气5分钟，再对铝液进行炉前化学快速分析，分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分，对铝液进行补料；
(5)将铝液温度降至680－690℃浇注至模具中，所述模具内径为100－200mm，高度为400－600mm，内壁1的纵截面形状为倒梯形，内腔具有3－5°的锥度，所述模具顶部的壁厚为10－15mm，底部壁厚为20－25mm，且壁厚沿自上而下方向均匀增加，即模具外壁2的纵截面形状为梯形，浇注时模具周围采用电阻炉保温，使模具上部温度为350℃，下部温度为100℃，模具自下而上具有4－6℃/cm的温度梯度，冷却；
(6)热处理后对表面机加工，去除表面氧化皮后得到所述的铝合金棒材。
随后利用上述棒材进行铝合金门窗型材的挤压制备：
具体制备步骤为：
(1)选择铝合金棒材尺寸为内部缩孔缩松率小于2％，
(2)将铝合金棒材超声波清洗后，放入电阻炉中，加热至550℃－600℃；
(3)将挤压成型机的挤压模具在电阻炉内加热至300℃－330℃，保温后加入润滑剂；将加热后的铝合金棒材放入挤压成型机的挤压模具中进行挤压成型，挤压速度为3.2m/min－ 3.5m/min，分别得到铝合金内层型材坯料和外层型材坯料；
(4)对内外层型材坯料进行热处理，具体为：
1)首先加热到310-315℃，并在次温度下保温60－75min，然后水雾冷冷却至100－150℃，冷却速度为8－10℃/s，随后自然冷却到室温，静置4－8小时后；
2)再加热到360-375℃，保温30min，水冷至260-270℃，冷却速度为30-35℃/s，保温5-8h，然后以10－15℃/s的冷却速度油冷至180℃－200℃；
(5)热处理后喷涂金属和陶瓷复合涂层，所述的涂层的成分按质量百分比为：碳：0.2 －0.4％，镁：1.1－1.3％，铬：4.5－4.8％，钒：3.4－3.7％，镍：11.5－12.8％，氧化钙：4.4 －4.6％，氧化镁：3.6－3.8％，余量为铁；
(6)喷涂后将聚氨酯隔热材料浇注于所述内层型材坯料和外层型材坯料之间，并使三种材料结合为一体，得到所述的铝合金门窗型材，所述的聚氨酯隔热材料为多孔材料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (1)
1.一种铝合金门窗型材的制备方法，其特征在于，所述的铝合金门窗型材的组分为：以重量份计，Si：10.8－11.5份，Mg：0.4－0.75份，Mn：0.3份，Zn：2.25－2.45份、Cu：3.55－3.74份，B：0.075－0.15份，Ca：0.081－0.093份，Fe：1.52－1.64份、Ti：0.5－0.9份，V：0.02－0.04％，Cr：1.13－1.15％，Ni：14.3－14.5％，稀土元素0.93－0.98份，Al：75－80份；所述的稀土元素中，按质量百分含量含有如下组分：La：19.2－19.5％，Nd：17.6－19.9％，余量为Ce；
具体制备步骤为：
(1)将上述组分的铝合金熔炼浇注得到铝合金棒材，所述铝合金棒材尺寸为Φ100mm×400mm，内部缩孔缩松率小于2％，切除冒口并对铝合金棒材进行热处理后，利用切削、喷丸等机加工方法去除表面氧化皮；
(2)将铝合金棒材超声波清洗后，放入电阻炉中，加热至550℃－600℃；
(3)将挤压成型机的挤压模具在电阻炉内加热至300℃－330℃，保温后加入润滑剂；将加热后的铝合金棒材放入挤压成型机的挤压模具中进行挤压成型，挤压速度为3.2m/min－3.5m/min，分别得到铝合金内层型材坯料和外层型材坯料；
(4)对内外层型材坯料进行热处理，具体为：
1)首先加热到310-315℃，并在次温度下保温60－75min，然后水雾冷冷却至100－150℃，冷却速度为8－10℃/s，随后自然冷却到室温，静置4－8小时后；
2)再加热到360-375℃，保温30min，水冷至260-270℃，冷却速度为30-35℃/s，保温5-8h，然后以10－15℃/s的冷却速度油冷至180℃－200℃；
(5)热处理后喷涂金属和陶瓷复合涂层，所述的涂层的成分按质量百分比为：碳：0.2－0.4％，镁：1.1－1.3％，铬：4.5－4.8％，钒：3.4－3.7％，镍：11.5－12.8％，氧化钙：4.4－4.6％，氧化镁：3.6－3.8％，余量为铁；
(6)喷涂后将聚氨酯隔热材料浇注于所述内层型材坯料和外层型材坯料之间，并使三种材料结合为一体，得到所述的铝合金门窗型材，所述的聚氨酯隔热材料为多孔材料。
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