CN108315611A - 一种耐酸碱耐候隔热铝型材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐酸碱耐候隔热铝型材及其制备方法，涉及技术领域。本发明包括以下原料：镁1.6‑2.7％、锌0.2‑0.5％、硅0.8‑1.2％、铁0.12‑0.23％、锑0.02‑0.08％、锡0.1‑0.27％、铂0.02‑0.12％、铜0.7‑2％、锰2.6‑4％、钙0.18‑0.25％、稀土元素0.2‑0.5％、镍0.1‑0.3％、碳0.05‑0.18％，余量为铝及不可避免的杂质。本发明耐酸碱耐候隔热铝型材及其制备方法，通过严格控制配方比例，控制反应条件，组分配制合理，制备的铝型材具有优异的硬度、抗机械损伤、耐高温、隔热、耐磨性、耐候、抗腐蚀、防尘等性能，具备优异的力学性能和机械性能。

Description

一种耐酸碱耐候隔热铝型材及其制备方法

技术领域

本发明涉及技术领域，具体涉及一种耐酸碱耐候隔热铝型材及其制备方法。

背景技术

铝是元素周期表中的第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7g/cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。

由铝为主料制备的铝型材，现已广泛应用于各行各业，特别是建材行业，如用在吊顶上的框架、门窗框架、窗帘导轨等；它们均要求型材具有省材、牢固、安全、美观、实用的特点。

现有技术中铝合金材料在化学成份、挤压成形工艺性、型材结构刚强度、耐腐蚀性能、表面涂装与化学、电化学氧化特性、型材表面色泽与装饰性等方面存在不足，已远远满足不了人们多元化的需要。特别是铝合金型材的结构力学性能、耐腐蚀、耐候、隔热性能必须提高，以满足抗风压冲击的结构刚强度要求、承受建筑层压与剪切力破坏要求、耐侯性、耐湿热及耐盐雾腐蚀的技术要求等。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种耐酸碱耐候隔热铝型材及其制备方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种耐酸碱耐候隔热铝型材，所述耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁1.6-2.7％、锌0.2-0.5％、硅0.8-1.2％、铁0.12-0.23％、锑0.02-0.08％、锡0.1-0.27％、铂0.02-0.12％、铜0.7-2％、锰2.6-4％、钙0.18-0.25％、稀土元素0.2-0.5％、镍0.1-0.3％、碳0.05-0.18％，余量为铝及不可避免的杂质。

优选的，所述耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁1.9-2.4％、锌0.25-0.35％、硅0.9-1.1％、铁0.16-0.20％、锑0.03-0.06％、锡0.15-0.24％、铂0.04-0.09％、铜1-1.7％、锰2.9-3.7％、钙0.20-0.23％、稀土元素0.3-0.4％、镍0.15-0.25％、碳0.09-0.14％，余量为铝及不可避免的杂质。

优选的，所述耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁2.1％、锌0.35％、硅1％、铁0.18％、锑0.05％、锡0.19％、铂0.07％、铜1.4％、锰3.3％、钙0.21％、稀土元素0.35％、镍0.2％、碳0.12％，余量为铝及不可避免的杂质。

优选的，所述耐酸碱耐候隔热铝型材还包括以下百分比的原料：纳米氧化铈粉末0.02-0.04％、硅土凝胶1-3％。

优选的，所述稀土元素为钕、镧、铕、钆、镝、镨中的至少一种。

一种耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份百分比称取各个原料；

S2、将铝投入到熔炼炉中，在充满氮气的环境中加热到700-800℃，使铝熔化为铝熔体，接着用氮气气体载体将硅、锌、镁、碳、纳米氧化铈粉末加入到铝熔体中，再通入占铝重量0.5-1％的精炼剂进行精炼、扒渣，保持恒温搅拌6-10min，制得混合熔体；

S3、将混合熔体送入中频炉中，升温至950-1100℃，加入铁、锑、锡、铂、铜、锰、钙、稀土元素、镍，保持12-17min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为950-980℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成铝型材铸锭；

S4、模具加热到380℃-450℃，将铝型材铸锭送入挤压模具，将挤压成型后进行热处理得到铝型材基体；

S5、将铝型材基体经打磨、清洗后进行激光重熔，冷却至室温，再进行热处理，冷却至室温，即可。

优选的，步骤S3所述雾化器的雾化压力为0.2-0.4MPa，所述合金液流入雾化器过程合金液的流量为2-2.8kg/min。

优选的，步骤S4所述热处理的过程为：将挤压成型后的铝型材铸锭锭置于350-380℃下保温40-70min，再降温至280-310℃，保温70-130min，然后降温至200-250℃，保温2-3h，水冷至室温后得到铝型材基体。

优选的，步骤S5所述激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为0.8-2.2mm，扫描速度为9-10mm/s，功率为1.2-1.5KW。

优选的，步骤S5所述热处理的过程为：将激光重熔后冷却至室温的铝型材基体升温至110-120℃，保温40-50min，再升温至130-140℃，保温65-75min，水冷至室温后降温至-10℃，保温30-45min，升至室温，在110-120℃下保温1-3h，即可。

本发明提供一种耐酸碱耐候隔热铝型材及其制备方法，与现有技术相比优点在于：

本发明耐酸碱耐候隔热铝型材及其制备方法，通过严格控制配方比例，镁、锌、硅、铁、锑、锡、铂、铜、锰、钙、稀土元素、镍、碳、铝组合下产生了协同作用，控制反应条件，组分配制合理，制备的铝型材具有优异的硬度、抗机械损伤、耐高温、隔热、耐磨性、耐候、抗腐蚀、防尘等性能，具备优异的力学性能和机械性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁1.6％、锌0.2％、硅0.8％、铁0.12％、锑0.02％、锡0.1％、铂0.02％、铜0.7％、锰2.6％、钙0.18％、稀土元素0.2％、镍0.1％、碳0.05％，余量为铝及不可避免的杂质；

还包括以下百分比的原料：纳米氧化铈粉末0.02％、硅土凝胶1％；稀土元素为钕；

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份百分比称取各个原料；

S2、将铝投入到熔炼炉中，在充满氮气的环境中加热到700℃，使铝熔化为铝熔体，接着用氮气气体载体将硅、锌、镁、碳、纳米氧化铈粉末加入到铝熔体中，再通入占铝重量0.5％的精炼剂进行精炼、扒渣，保持恒温搅拌6min，制得混合熔体；

S3、将混合熔体送入中频炉中，升温至950℃，加入铁、锑、锡、铂、铜、锰、钙、稀土元素、镍，保持12min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为950℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成铝型材铸锭，其中，雾化器的雾化压力为0.2MPa，所述合金液流入雾化器过程合金液的流量为2kg/min；

S4、模具加热到38℃，将铝型材铸锭送入挤压模具，将挤压成型后进行热处理得到铝型材基体，其中，热处理的过程为：将挤压成型后的铝型材铸锭锭置于350℃下保温40min，再降温至280℃，保温70min，然后降温至200℃，保温2h，水冷至室温后得到铝型材基体；

S5、将铝型材基体经打磨、清洗后进行激光重熔，冷却至室温，再进行热处理，冷却至室温，即可，其中激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为0.8mm，扫描速度为9mm/s，功率为1.2KW；热处理的过程为：将激光重熔后冷却至室温的铝型材基体升温至110℃，保温40min，再升温至130℃，保温65min，水冷至室温后降温至-10℃，保温30min，升至室温，在110℃下保温1h，即可。

实施例2：

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁2.7％、锌0.5％、硅1.2％、铁0.23％、锑0.08％、锡0.27％、铂0.12％、铜2％、锰4％、钙0.25％、稀土元素0.5％、镍0.3％、碳0.18％，余量为铝及不可避免的杂质；

还包括以下百分比的原料：纳米氧化铈粉末0.04％、硅土凝胶3％；稀土元素为钕、镧、铕；

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份百分比称取各个原料；

S2、将铝投入到熔炼炉中，在充满氮气的环境中加热到800℃，使铝熔化为铝熔体，接着用氮气气体载体将硅、锌、镁、碳、纳米氧化铈粉末加入到铝熔体中，再通入占铝重量1％的精炼剂进行精炼、扒渣，保持恒温搅拌10min，制得混合熔体；

S3、将混合熔体送入中频炉中，升温至1100℃，加入铁、锑、锡、铂、铜、锰、钙、稀土元素、镍，保持17min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为980℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成铝型材铸锭，其中，雾化器的雾化压力为0.4MPa，所述合金液流入雾化器过程合金液的流量为2.8kg/min；

S4、模具加热到450℃，将铝型材铸锭送入挤压模具，将挤压成型后进行热处理得到铝型材基体，其中，热处理的过程为：将挤压成型后的铝型材铸锭锭置于80℃下保温70min，再降温至310℃，保温130min，然后降温至250℃，保温2-3h，水冷至室温后得到铝型材基体；

S5、将铝型材基体经打磨、清洗后进行激光重熔，冷却至室温，再进行热处理，冷却至室温，即可，其中激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为2.2mm，扫描速度为10mm/s，功率为1.5KW；热处理的过程为：将激光重熔后冷却至室温的铝型材基体升温至120℃，保温50min，再升温至140℃，保温75min，水冷至室温后降温至-10℃，保温45min，升至室温，在120℃下保温3h，即可。

实施例3：

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁2.1％、锌0.35％、硅1％、铁0.18％、锑0.05％、锡0.19％、铂0.07％、铜1.4％、锰3.3％、钙0.21％、稀土元素0.35％、镍0.2％、碳0.12％，余量为铝及不可避免的杂质；

还包括以下百分比的原料：纳米氧化铈粉末0.03％、硅土凝胶2％；稀土元素为钕、镧、铕、钆、镝、镨；

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份百分比称取各个原料；

S2、将铝投入到熔炼炉中，在充满氮气的环境中加热到750℃，使铝熔化为铝熔体，接着用氮气气体载体将硅、锌、镁、碳、纳米氧化铈粉末加入到铝熔体中，再通入占铝重量0.8％的精炼剂进行精炼、扒渣，保持恒温搅拌8min，制得混合熔体；

S3、将混合熔体送入中频炉中，升温至980℃，加入铁、锑、锡、铂、铜、锰、钙、稀土元素、镍，保持15min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为970℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成铝型材铸锭，其中，雾化器的雾化压力为0.3MPa，所述合金液流入雾化器过程合金液的流量为2.4kg/min；

S4、模具加热到410℃，将铝型材铸锭送入挤压模具，将挤压成型后进行热处理得到铝型材基体，其中，热处理的过程为：将挤压成型后的铝型材铸锭锭置于365℃下保温55min，再降温至300℃，保温100min，然后降温至230℃，保温2.5h，水冷至室温后得到铝型材基体；

S5、将铝型材基体经打磨、清洗后进行激光重熔，冷却至室温，再进行热处理，冷却至室温，即可，其中激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为1.5mm，扫描速度为9mm/s，功率为1.3KW；热处理的过程为：将激光重熔后冷却至室温的铝型材基体升温至115℃，保温45min，再升温至135℃，保温70min，水冷至室温后降温至-10℃，保温37min，升至室温，在115℃下保温2h，即可。

实施例4：

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁1.9％、锌0.25％、硅0.9％、铁0.16％、锑0.03％、锡0.15％、铂0.04％、铜1％、锰2.9％、钙0.20％、稀土元素0.3％、镍0.15％、碳0.09％，余量为铝及不可避免的杂质；

还包括以下百分比的原料：纳米氧化铈粉末0.03％、硅土凝胶1-3％；稀土元素为钕、镧、铕、钆、镝；

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份百分比称取各个原料；

S2、将铝投入到熔炼炉中，在充满氮气的环境中加热到720℃，使铝熔化为铝熔体，接着用氮气气体载体将硅、锌、镁、碳、纳米氧化铈粉末加入到铝熔体中，再通入占铝重量0.6％的精炼剂进行精炼、扒渣，保持恒温搅拌7min，制得混合熔体；

S3、将混合熔体送入中频炉中，升温至960℃，加入铁、锑、锡、铂、铜、锰、钙、稀土元素、镍，保持13min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为960℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成铝型材铸锭，其中，雾化器的雾化压力为0.3MPa，所述合金液流入雾化器过程合金液的流量为

2.2kg/min；

S4、模具加热到390℃，将铝型材铸锭送入挤压模具，将挤压成型后进行热处理得到铝型材基体，其中，热处理的过程为：将挤压成型后的铝型材铸锭锭置于360℃下保温45min，再降温至290℃，保温85min，然后降温至210℃，保温2h，水冷至室温后得到铝型材基体；

S5、将铝型材基体经打磨、清洗后进行激光重熔，冷却至室温，再进行热处理，冷却至室温，即可，其中激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为1.2mm，扫描速度为9mm/s，功率为1.3KW；热处理的过程为：将激光重熔后冷却至室温的铝型材基体升温至112℃，保温43min，再升温至133℃，保温68min，水冷至室温后降温至-10℃，保温35min，升至室温，在112℃下保温2h，即可。

实施例5：

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁2.4％、锌0.35％、硅1.1％、铁0.20％、锑0.06％、锡0.24％、铂0.09％、铜1.7％、锰3.7％、钙0.23％、稀土元素0.4％、镍0.25％、碳0.14％，余量为铝及不可避免的杂质；

还包括以下百分比的原料：纳米氧化铈粉末0.04％、硅土凝胶2.5％；稀土元素为钕、镧、铕、钆、镝、镨；

本实施例耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份百分比称取各个原料；

S2、将铝投入到熔炼炉中，在充满氮气的环境中加热到780℃，使铝熔化为铝熔体，接着用氮气气体载体将硅、锌、镁、碳、纳米氧化铈粉末加入到铝熔体中，再通入占铝重量0.9％的精炼剂进行精炼、扒渣，保持恒温搅拌9min，制得混合熔体；

S3、将混合熔体送入中频炉中，升温至1000℃，加入铁、锑、锡、铂、铜、锰、钙、稀土元素、镍，保持16min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为970℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成铝型材铸锭，其中，雾化器的雾化压力为0.4MPa，所述合金液流入雾化器过程合金液的流量为2.6kg/min；

S4、模具加热到430℃，将铝型材铸锭送入挤压模具，将挤压成型后进行热处理得到铝型材基体，其中，热处理的过程为：将挤压成型后的铝型材铸锭锭置于370℃下保温65min，再降温至300℃，保温120min，然后降温至240℃，保温3h，水冷至室温后得到铝型材基体；

S5、将铝型材基体经打磨、清洗后进行激光重熔，冷却至室温，再进行热处理，冷却至室温，即可，其中激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为2mm，扫描速度为9-10mm/s，功率为1.4KW；热处理的过程为：将激光重熔后冷却至室温的铝型材基体升温至118℃，保温47min，再升温至137℃，保温72min，水冷至室温后降温至-10℃，保温40min，升至室温，在118℃下保温3h，即可。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种耐酸碱耐候隔热铝型材，其特征在于，所述耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁1.6-2.7％、锌0.2-0.5％、硅0.8-1.2％、铁0.12-0.23％、锑0.02-0.08％、锡0.1-0.27％、铂0.02-0.12％、铜0.7-2％、锰2.6-4％、钙0.18-0.25％、稀土元素0.2-0.5％、镍0.1-0.3％、碳0.05-0.18％，余量为铝及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述耐酸碱耐候隔热铝型材，其特征在于，所述耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁1.9-2.4％、锌0.25-0.35％、硅0.9-1.1％、铁0.16-0.20％、锑0.03-0.06％、锡0.15-0.24％、铂0.04-0.09％、铜1-1.7％、锰2.9-3.7％、钙0.20-0.23％、稀土元素0.3-0.4％、镍0.15-0.25％、碳0.09-0.14％，余量为铝及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述耐酸碱耐候隔热铝型材，其特征在于，所述耐酸碱耐候隔热铝型材包括以下百分比的原料：镁2.1％、锌0.35％、硅1％、铁0.18％、锑0.05％、锡0.19％、铂0.07％、铜1.4％、锰3.3％、钙0.21％、稀土元素0.35％、镍0.2％、碳0.12％，余量为铝及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1或2或3所述耐酸碱耐候隔热铝型材，其特征在于，所述耐酸碱耐候隔热铝型材还包括以下百分比的原料：纳米氧化铈粉末0.02-0.04％、硅土凝胶1-3％。

5.根据权利要求1或2或3所述的耐酸碱耐候隔热铝型材，其特征在于：所述稀土元素为钕、镧、铕、钆、镝、镨中的至少一种。

6.一种如权利要求1-5任一所述耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照重量份百分比称取各个原料；

S2、将铝投入到熔炼炉中，在充满氮气的环境中加热到700-800℃，使铝熔化为铝熔体，接着用氮气气体载体将硅、锌、镁、碳、纳米氧化铈粉末加入到铝熔体中，再通入占铝重量0.5-1％的精炼剂进行精炼、扒渣，保持恒温搅拌6-10min，制得混合熔体；

S3、将混合熔体送入中频炉中，升温至950-1100℃，加入铁、锑、锡、铂、铜、锰、钙、稀土元素、镍，保持12-17min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为950-980℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成铝型材铸锭；

S4、模具加热到380℃-450℃，将铝型材铸锭送入挤压模具，将挤压成型后进行热处理得到铝型材基体；

S5、将铝型材基体经打磨、清洗后进行激光重熔，冷却至室温，再进行热处理，冷却至室温，即可。

7.根据权利要求6所述耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，其特征在于：步骤S3所述雾化器的雾化压力为0.2-0.4MPa，所述合金液流入雾化器过程合金液的流量为2-2.8kg/min。

8.根据权利要求6所述耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，其特征在于：步骤S4所述热处理的过程为：将挤压成型后的铝型材铸锭锭置于350-380℃下保温40-70min，再降温至280-310℃，保温70-130min，然后降温至200-250℃，保温2-3h，水冷至室温后得到铝型材基体。

9.根据权利要求6所述耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，其特征在于：步骤S5所述激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为0.8-2.2mm，扫描速度为9-10mm/s，功率为1.2-1.5KW。

10.根据权利要求6所述耐酸碱耐候隔热铝型材的制备方法，其特征在于，步骤S5所述热处理的过程为：将激光重熔后冷却至室温的铝型材基体升温至110-120℃，保温40-50min，再升温至130-140℃，保温65-75min，水冷至室温后降温至-10℃，保温30-45min，升至室温，在110-120℃下保温1-3h，即可。