CN108546857A - 一种抗老化铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗老化铝合金,其组成成分按重量百分比包括:Cu:0.1‑0.4%、Mg:0.7‑1.2%、Zn:0.3‑0.65%、Zr:0.02‑0.07%、Sc:0.07‑0.2%、La:0.01‑0.03%、Pm:0.02‑0.06%、Eu:0.025‑0.055%、Gd:0.003‑0.01%、Si:0.15‑0.7%,余量为Al。本发明还公开了上述抗老化铝合金的制备方法。本发明具有优异的硬度和抗老化性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金,具体涉及一种抗老化铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金具有密度小、比强度高、导电导热性能优良、可加工性好等优点,在航空航天工业、电力工业、汽车制造业、建筑业、食品工业、海洋船舶业等领域得到广泛的应用。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。其中,超硬铝属Al-Cu-Mg-Zn系是铝合金中使用较多的属系之一,其可热处理强化,是室温下强度最高的铝合金,但其抗老化性差,高温软化快。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种抗老化铝合金及其制备方法。本发明工艺简单,适合工艺生产化,得到的铝合金具有优异的硬度和抗老化性能。
本发明提出的一种抗老化铝合金,其组成成分按重量百分比包括:Cu:0.1-0.4%、Mg:0.7-1.2%、Zn:0.3-0.65%、Zr:0.02-0.07%、Sc:0.07-0.2%、La:0.01-0.03%、Pm:0.02-0.06%、Eu:0.025-0.055%、Gd:0.003-0.01%、Si:0.15-0.7%,余量为Al。
优选地,所述La、Pm、Eu和Gd的含量满足下列关系式:La+Pm=Eu+Gd。
优选地,所述Cu、Mg、Zn的重量比为0.2-0.3:0.8-1.1:0.4-0.55。
优选地,所述Zr、Sc的重量比为0.03-0.06:0.08-0.1。
本发明还提供一种所述抗老化铝合金的制备方法,所述方法包括下述步骤:
S1:称取各原料进行熔铸,得到铸锭;
S2:均匀化:将S1中得到的铸锭置于550-560℃的温度下保温5-6h后降温至室温;
S3:将S2中得到的铸锭扯去外皮,挤压,挤压后对型材拉伸矫直,热处理;
S4:表层处理:将S3中完成热处理的型材按照表面打磨→脱脂→碱洗→水冲洗→抛光→水冲洗→喷涂→烘烤→真空电镀的处理路线进行表层处理,得到抗老化铝合金。
优选地,S4中,喷涂对型材表面进行第一次着色处理,烘烤采用170-180℃/10-15min,得到7-9μm涂膜。
优选地,S4中,真空电镀对型材表面进行第二次着色处理,在涂膜上形成5-7μm镀层膜。
本发明铝合金在Al中添加Cu、Mg、Zn,作为构成超硬铝属Al-Cu-Mg-Zn系的基础组分,且合理控制其之间的重量比,使本发明具有较高的硬度;在Al中添加Zr和Sc,Zr在合金冶炼中能发挥脱氧、除氮、去硫的作用,且Zr具有较好的延展性,与Sc配合作用,能够清除有害杂质的影响,提高合金的抑制再结晶能力,并有效提高本发明的抗老化能力。在Al中添加稀土元素La、Pm、Eu和Gd,由于La与Pm配合作用能够细化和净化晶粒,提高合金元素之间的相容性,改善合金材料成分和组织的均匀性,使腐蚀电位正移,进而提高本发明的抗老化性;Eu与Gd配合作用能够使析出的CuAl2强化相细化,使晶界无沉淀带宽度变窄,晶界析出相不连续分布,进而改善了合金的耐蚀性能,进一步提高本发明的抗老化性,同时对本发明的硬度也有一定的促进作用。在Al中添加Si,能够使共晶到过共晶都能得到较好的流动性,还可以本发明的抗拉强度、硬度、切削性。实验表明,La、Pm、Eu和Gd的含量满足下列关系式:La+Pm=Eu+Gd时,本发明的抗老化性能最优。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种抗老化铝合金,其组成成分按重量百分比包括:Cu:0.1%、Mg:1.2%、Zn:0.3%、Zr:0.07%、Sc:0.07%、La:0.03%、Pm:0.02%、Eu:0.055%、Gd:0.003%、Si:0.7%,余量为Al。
所述抗老化铝合金的制备方法,所述方法包括下述步骤:
S1:称取各原料进行熔铸,得到铸锭;
S2:均匀化:将S1中得到的铸锭置于550℃的温度下保温6h后降温至室温;
S3:将S2中得到的铸锭扯去外皮,挤压,挤压后对型材拉伸矫直,热处理;
S4:表层处理:将S3中完成热处理的型材按照表面打磨→脱脂→碱洗→水冲洗→抛光→水冲洗→喷涂→烘烤→真空电镀的处理路线进行表层处理,得到抗老化铝合金。
实施例2
一种抗老化铝合金,其组成成分按重量百分比包括:Cu:0.4%、Mg:0.7%、Zn:0.65%、Zr:0.02%、Sc:0.2%、La:0.01%、Pm:0.06%、Eu:0.025%、Gd:0.01%、Si:0.15%,余量为Al。
所述抗老化铝合金的制备方法,所述方法包括下述步骤:
S1:称取各原料进行熔铸,得到铸锭;
S2:均匀化:将S1中得到的铸锭置于560℃的温度下保温5h后降温至室温;
S3:将S2中得到的铸锭扯去外皮,挤压,挤压后对型材拉伸矫直,热处理;
S4:表层处理:将S3中完成热处理的型材按照表面打磨→脱脂→碱洗→水冲洗→抛光→水冲洗→喷涂→烘烤→真空电镀的处理路线进行表层处理,得到抗老化铝合金;
其中,S4中,喷涂对型材表面进行第一次着色处理,烘烤采用170℃/15min,得到7μm涂膜。
实施例3
一种抗老化铝合金,其组成成分按重量百分比包括:Cu:0.2%、Mg:0.8%、Zn:0.4%、Zr:0.03%、Sc:0.08%、La:0.02%、Pm:0.03%、Eu:0.045%、Gd:0.005%、Si:0.4%,余量为Al。
所述抗老化铝合金的制备方法,所述方法包括下述步骤:
S1:称取各原料进行熔铸,得到铸锭;
S2:均匀化:将S1中得到的铸锭置于555℃的温度下保温5.5h后降温至室温;
S3:将S2中得到的铸锭扯去外皮,挤压,挤压后对型材拉伸矫直,热处理;
S4:表层处理:将S3中完成热处理的型材按照表面打磨→脱脂→碱洗→水冲洗→抛光→水冲洗→喷涂→烘烤→真空电镀的处理路线进行表层处理,得到抗老化铝合金;
其中,S4中,喷涂对型材表面进行第一次着色处理,烘烤采用180℃/10min,得到9μm涂膜;
S4中,真空电镀对型材表面进行第二次着色处理,在涂膜上形成5μm镀层膜。
实施例4
一种抗老化铝合金,其组成成分按重量百分比包括:Cu:0.3%、Mg:1.1%、Zn:0.55%、Zr:0.06%、Sc:0.1%、La:0.015%、Pm:0.03%、Eu:0.039%、Gd:0.006%、Si:0.5%,余量为Al。
所述抗老化铝合金的制备方法,所述方法包括下述步骤:
S1:称取各原料进行熔铸,得到铸锭;
S2:均匀化:将S1中得到的铸锭置于558℃的温度下保温6h后降温至室温;
S3:将S2中得到的铸锭扯去外皮,挤压,挤压后对型材拉伸矫直,热处理;
S4:表层处理:将S3中完成热处理的型材按照表面打磨→脱脂→碱洗→水冲洗→抛光→水冲洗→喷涂→烘烤→真空电镀的处理路线进行表层处理,得到抗老化铝合金;
其中,S4中,喷涂对型材表面进行第一次着色处理,烘烤采用175℃/12min,得到8μm涂膜;
S4中,真空电镀对型材表面进行第二次着色处理,在涂膜上形成7μm镀层膜。
实施例5
一种抗老化铝合金,其组成成分按重量百分比包括:Cu:0.25%、Mg:0.9%、Zn:0.45%、Zr:0.04%、Sc:0.085%、La:0.025%、Pm:0.05%、Eu:0.03%、Gd:0.007%、Si:0.55%,余量为Al。
所述抗老化铝合金的制备方法,所述方法包括下述步骤:
S1:称取各原料进行熔铸,得到铸锭;
S2:均匀化:将S1中得到的铸锭置于552℃的温度下保温5h后降温至室温;
S3:将S2中得到的铸锭扯去外皮,挤压,挤压后对型材拉伸矫直,热处理;
S4:表层处理:将S3中完成热处理的型材按照表面打磨→脱脂→碱洗→水冲洗→抛光→水冲洗→喷涂→烘烤→真空电镀的处理路线进行表层处理,得到抗老化铝合金;
其中,S4中,喷涂对型材表面进行第一次着色处理,烘烤采用172℃/13min,得到8μm涂膜;
S4中,真空电镀对型材表面进行第二次着色处理,在涂膜上形成5μm镀层膜。
试验例1
采用实施例3和实施例5得到的铝合金进行性能测试,将3004铝合金作为对照例,进行硬度和抗老化测试,其中抗老化测试的方法为:分别将实施例3和实施例5得到的铝合金以及2024铝合金制成1mm×10mm×150mm的薄片,接着将薄片置于质量分数为10wt%的氢氧化钠溶液和质量分数为5wt%的盐酸中在室温下浸蚀110h,分别检测三组的腐蚀失重;测试结果如下表:
由上表可以看出,本发明具有优异的硬度和抗老化性能,且La、Pm、Eu和Gd的含量满足下列关系式:La+Pm=Eu+Gd时,本发明的抗老化性能较优。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种抗老化铝合金,其特征在于,其组成成分按重量百分比包括:Cu:0.1-0.4%、Mg:0.7-1.2%、Zn:0.3-0.65%、Zr:0.02-0.07%、Sc:0.07-0.2%、La:0.01-0.03%、Pm:0.02-0.06%、Eu:0.025-0.055%、Gd:0.003-0.01%、Si:0.15-0.7%,余量为Al。
2.根据权利要求1所述抗老化铝合金,其特征在于,所述La、Pm、Eu和Gd的含量满足下列关系式:La+Pm=Eu+Gd。
3.根据权利要求1或2所述抗老化铝合金,其特征在于,所述Cu、Mg、Zn的重量比为0.2-0.3:0.8-1.1:0.4-0.55。
4.根据权利要求1所述抗老化铝合金,其特征在于,所述Zr、Sc的重量比为0.03-0.06:0.08-0.1。
5.一种根据权利要求1-4所述抗老化铝合金的制备方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:
S1:称取各原料进行熔铸,得到铸锭;
S2:均匀化:将S1中得到的铸锭置于550-560℃的温度下保温5-6h后降温至室温;
S3:将S2中得到的铸锭扯去外皮,挤压,挤压后对型材拉伸矫直,热处理;
S4:表层处理:将S3中完成热处理的型材按照表面打磨→脱脂→碱洗→水冲洗→抛光→水冲洗→喷涂→烘烤→真空电镀的处理路线进行表层处理,得到抗老化铝合金。
6.根据权利要求5所述抗老化铝合金,其特征在于,S4中,喷涂对型材表面进行第一次着色处理,烘烤采用170-180℃/10-15min,得到7-9μm涂膜。
7.根据权利要求5或6所述抗老化铝合金,其特征在于,S4中,真空电镀对型材表面进行第二次着色处理,在涂膜上形成5-7μm镀层膜。
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