CN109536794A - 一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材及其制备方法 - Google Patents

一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材及其制备方法，涉及铝合金材料技术领域，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.46‑0.55％、Mg 0.68‑0.78％、Fe 0.25‑0.33％、Mo 0.12‑0.18％、Mn 0.22‑0.30％、Cr≤0.05％、Cu≤0.05％、Zn≤0.10％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质≤0.15％；且原料中Mg和Si满足1.43≤Mg/Si≤1.60；其制备方法方法包括以下步骤：熔炼、均匀化处理、一次挤压、二次挤压、时效处理、阳极氧化处理、电泳涂漆。本发明中各合金元素相互作用，具有良好的强韧性和塑性；制备过程中，经两次挤压成形，晶粒更加细化和均匀，强化效果好，合金的力学性能和加工性能都有明显提升，弯曲变形加工过程中不易出现裂纹等现象，耐弯曲开裂、抗性好。

Description

一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其涉及一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材及其制备方法。
背景技术
6063铝合金是Al-Mg-Si系可热处理强化的变形铝合金，其具有较高强度、良好的塑性和良好的耐蚀性，以及可阳极氧化着色、价格便宜等优点广泛用于门窗、货柜架、装饰件以及汽车、火车、轮船的某些构件上。特别是该铝型材经阳极氧化和电解着色后再进行电泳涂装，有双层保护，具有高透明、高金属质感、高耐蚀及高耐候性等特点，建筑市场需求量大。但是，6063铝型材在实际在大角度弯曲加工时易产生裂纹，耐弯曲开裂抗性较差，成品合格率有待进一步提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材及其制备方法，该铝型材具有良好的力学性能和加工性能，弯曲变形加工过程中不易出现裂纹等现象，耐弯曲开裂抗性好。
本发明提出的一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.46-0.55％、Mg 0.68-0.78％、Fe 0.25-0.33％、Mo 0.12-0.18％、Mn0.22-0.30％、Cr≤0.05％、Cu≤0.05％、Zn≤0.10％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质≤0.15％；且原料中Mg和Si满足1.43≤Mg/Si≤1.60。
优选地，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.47-0.52％、Mg 0.70-0.75％、Fe 0.28-0.30％、Mo 0.13-0.16％、Mn 0.24-0.28％、Cr≤0.05％、Cu≤0.05％、Zn≤0.10％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质≤0.15％；且原料中Mg和Si满足1.44≤Mg/Si≤1.50。
本发明还提出了上述耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按铝型材的基材组成成分进行配料，熔炼，精炼打渣，浇铸，得胚料；
S2、均匀化处理：将胚料在550-560℃下保温6-8h进行均匀化处理，空冷；
S3、一次挤压：将均匀化处理后的胚料加热至440-450℃，用挤压机挤压出料，得预挤压胚料；
S4、二次挤压：将预挤压胚料加热至450-460℃，用挤压机挤压成所需规格的铝型材基材，强风冷却降温；
S5、时效处理：将铝型材基材在180-190℃下保温2-3h进行时效处理，风冷；
S6、阳极氧化处理：对铝型材基材进行阳极氧化处理，在其表面形成氧化膜，水洗；
S7、电泳涂漆：将阳极氧化处理后的铝型材基材放入装有丙烯酸阴极电泳涂料的电泳槽中进行电泳涂漆处理，水洗，烘干固化，即得。
优选地，S1中，熔炼温度为745-760℃。
优选地，S3中，挤压速度为1.6-1.8m/s，挤压比为8-10。
优选地，S4中，挤压速度为2.5-2.7m/s，挤压比为30-35。
优选地，S4中，强风冷却降温要求在1min内将铝型材基材降温至220℃以下。
有益效果：本发明针对现有6063铝型材耐弯曲开裂抗性差的缺陷，对铝合金的现有元素组成进行了调整，添加了Mo、Mn元素并调整了Fe等元素的含量，并进一步限定了Mg/Si的比值，其添加的Mo能够与Fe、Al形成Fe8MoAl7，有助于提高合金的塑性，改善因Fe含量高对合金塑性的影响，且Mn的存在能够形成MnAl6弥散质点从而起到细化晶粒的作用，提高材料的强韧性和塑性，并控制Mg/Si的比值在1.43-1.60之间，铝型材的抗蚀性好，该铝型材中各合金元素相互作用，具有良好的强韧性和塑性；其铝型材制备过程中，将熔炼浇铸后的胚料均匀化处理，使其化学成分分布趋于均匀，改善合金中第二相的形状和分布，提高合金的塑性和强度，再经两次挤压成所需形状规格，相较于一次挤压成形，采用两次挤压成形后的铝合金的晶粒组织更加细化、分布更均匀，强化相数量增多，强化效果更好，从而显著提高合金的强度，且由于晶粒细化尺寸更小，使得晶粒内部与晶界附近的应变相差较小，变形较均匀，伸长率增加，因应力集中引起开裂的现象减少，伸长率和塑性都有所提高，且两次加压成形能够有效改善一次挤压成形时较大的挤压力对模具的损害作用，再经时效处理后，制得的铝型材基材有很好的力学性能和加工性能，弯曲变形加工过程中不易出现裂纹等现象，耐弯曲开裂抗性好，再经阳极氧化处理和电泳涂漆，提高铝型材耐蚀、耐候等性能，扩大了其应用领域。
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
本发明提出的一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.47％、Mg 0.68％、Fe 0.25％、Mo 0.12％、Mn 0.30％、Cr 0.05％、Cu0.03％、Zn 0.10％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质0.15％。
本发明还提出了上述耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按铝型材的基材组成成分进行配料，熔炼，熔炼温度为745-755℃，精炼打渣，浇铸，得胚料；
S2、均匀化处理：将胚料在550℃下保温6h进行均匀化处理，空冷；
S3、一次挤压：将均匀化处理后的胚料加热至440℃，用挤压机挤压出料，挤压速度为1.6m/s，挤压比为8，得预挤压胚料；
S4、二次挤压：将预挤压胚料加热至450℃，用挤压机挤压成所需规格的铝型材基材，挤压速度为2.5m/s，挤压比为30，强风冷却降至室温，要求在1min内将铝型材基材降温至220℃以下；
S5、时效处理：将铝型材基材在180℃下保温2h进行时效处理，风冷；
S6、阳极氧化处理：对铝型材基材进行阳极氧化处理，在其表面形成氧化膜，水洗；
S7、电泳涂漆：将阳极氧化处理后的铝型材基材放入装有丙烯酸阴极电泳涂料的电泳槽中进行电泳涂漆处理，水洗，烘干固化，即得。
实施例2
本发明提出的一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.49％、Mg 0.78％、Fe 0.33％、Mo 0.18％、Mn 0.22％、Cr 0.03％、Cu0.05％、Zn 0.07％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质0.12％。
本发明还提出了上述耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按铝型材的基材组成成分进行配料，熔炼，熔炼温度为750-760℃，精炼打渣，浇铸，得胚料；
S2、均匀化处理：将胚料在560℃下保温8h进行均匀化处理，空冷；
S3、一次挤压：将均匀化处理后的胚料加热至450℃，用挤压机挤压出料，挤压速度为1.8m/s，挤压比为10，得预挤压胚料；
S4、二次挤压：将预挤压胚料加热至460℃，用挤压机挤压成所需规格的铝型材基材，挤压速度为2.7m/s，挤压比为35，强风冷却降至室温，要求在1min内将铝型材基材降温至220℃以下；
S5、时效处理：将铝型材基材在190℃下保温3h进行时效处理，风冷；
S6、阳极氧化处理：对铝型材基材进行阳极氧化处理，在其表面形成氧化膜，水洗；
S7、电泳涂漆：将阳极氧化处理后的铝型材基材放入装有丙烯酸阴极电泳涂料的电泳槽中进行电泳涂漆处理，水洗，烘干固化，即得。
实施例3
本发明提出的一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.55％、Mg 0.78％、Fe 0.27％、Mo 0.15％、Mn 0.25％、Cr 0.04％、Cu0.03％、Zn 0.05％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.04％，合计杂质0.10％。
本发明还提出了上述耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按铝型材的基材组成成分进行配料，熔炼，熔炼温度为745-750℃，精炼打渣，浇铸，得胚料；
S2、均匀化处理：将胚料在550℃下保温6.5h进行均匀化处理，空冷；
S3、一次挤压：将均匀化处理后的胚料加热至440℃，用挤压机挤压出料，挤压速度为1.65m/s，挤压比为8.7，得预挤压胚料；
S4、二次挤压：将预挤压胚料加热至450℃，用挤压机挤压成所需规格的铝型材基材，挤压速度为2.54m/s，挤压比为30.8，强风冷却降至室温，要求在1min内将铝型材基材降温至220℃以下；
S5、时效处理：将铝型材基材在180℃下保温2.5h进行时效处理，风冷；
S6、阳极氧化处理：对铝型材基材进行阳极氧化处理，在其表面形成氧化膜，水洗；
S7、电泳涂漆：将阳极氧化处理后的铝型材基材放入装有丙烯酸阴极电泳涂料的电泳槽中进行电泳涂漆处理，水洗，烘干固化，即得。
实施例4
本发明提出的一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.47％、Mg 0.70％、Fe 0.28％、Mo 0.13％、Mn 0.28％、Cr 0.04％、Cu0.02％、Zn 0.06％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质0.12％。
本发明还提出了上述耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按铝型材的基材组成成分进行配料，熔炼，熔炼温度为755-760℃，精炼打渣，浇铸，得胚料；
S2、均匀化处理：将胚料在550℃下保温7h进行均匀化处理，空冷；
S3、一次挤压：将均匀化处理后的胚料加热至445℃，用挤压机挤压出料，挤压速度为1.67m/s，挤压比为9.0，得预挤压胚料；
S4、二次挤压：将预挤压胚料加热至455℃，用挤压机挤压成所需规格的铝型材基材，挤压速度为2.58m/s，挤压比为32.2，强风冷却降至室温，要求在1min内将铝型材基材降温至220℃以下；
S5、时效处理：将铝型材基材在185℃下保温2.5h进行时效处理，风冷；
S6、阳极氧化处理：对铝型材基材进行阳极氧化处理，在其表面形成氧化膜，水洗；
S7、电泳涂漆：将阳极氧化处理后的铝型材基材放入装有丙烯酸阴极电泳涂料的电泳槽中进行电泳涂漆处理，水洗，烘干固化，即得。
实施例5
本发明提出的一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.50％、Mg 0.73％、Fe 0.30％、Mo 0.16％、Mn 0.24％、Cr 0.02％、Cu0.03％、Zn 0.05％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质0.10％。
本发明还提出了上述耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按铝型材的基材组成成分进行配料，熔炼，熔炼温度为745-760℃，精炼打渣，浇铸，得胚料；
S2、均匀化处理：将胚料在555℃下保温7.5h进行均匀化处理，空冷；
S3、一次挤压：将均匀化处理后的胚料加热至445℃，用挤压机挤压出料，挤压速度为1.70m/s，挤压比为9.3，得预挤压胚料；
S4、二次挤压：将预挤压胚料加热至460℃，用挤压机挤压成所需规格的铝型材基材，挤压速度为2.62m/s，挤压比为33.5，强风冷却降至室温，要求在1min内将铝型材基材降温至220℃以下；
S5、时效处理：将铝型材基材在190℃下保温2.5h进行时效处理，风冷；
S6、阳极氧化处理：对铝型材基材进行阳极氧化处理，在其表面形成氧化膜，水洗；
S7、电泳涂漆：将阳极氧化处理后的铝型材基材放入装有丙烯酸阴极电泳涂料的电泳槽中进行电泳涂漆处理，水洗，烘干固化，即得。
实施例6
本发明提出的一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.52％、Mg 0.75％、Fe 0.29％、Mo 0.15％、Mn 0.26％、Cr 0.01％、Cu0.03％、Zn 0.06％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质0.15％。
本发明还提出了上述耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按铝型材的基材组成成分进行配料，熔炼，熔炼温度为745-760℃，精炼打渣，浇铸，得胚料；
S2、均匀化处理：将胚料在555℃下保温8h进行均匀化处理，空冷；
S3、一次挤压：将均匀化处理后的胚料加热至450℃，用挤压机挤压出料，挤压速度为1.75m/s，挤压比为9.7，得预挤压胚料；
S4、二次挤压：将预挤压胚料加热至450℃，用挤压机挤压成所需规格的铝型材基材，挤压速度为2.68m/s，挤压比为34.0，强风冷却降至室温，要求在1min内将铝型材基材降温至220℃以下；
S5、时效处理：将铝型材基材在190℃下保温3h进行时效处理，风冷；
S6、阳极氧化处理：对铝型材基材进行阳极氧化处理，在其表面形成氧化膜，水洗；
S7、电泳涂漆：将阳极氧化处理后的铝型材基材放入装有丙烯酸阴极电泳涂料的电泳槽中进行电泳涂漆处理，水洗，烘干固化，即得。
对比例
与实施例6相比，区别仅在于制备方法中不包括S3。
对本发明实施例1-6和对比例1制备的耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的性能进行检测，分别取12×12×4mm的试样进行测试，测试项目如下：
1.硬度试验：将试样经过砂纸打磨和抛光后，在HV-1000型数显维氏硬度计上进行显微硬度测试，载荷砝码100g、加载时间为15s，取3点平均值作为测试结果；
2.拉伸试验：按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》制备室温拉伸试样，在MTS-810型液压伺服电子万能拉伸试验机上进行拉伸速率为2mm/min的拉伸试验，取3根平均值作为结果；
试验结果见表1。
表1实施例1-6中耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的性能数据
从表1中可以看出，实施例1-6制得的铝型材具有优异的力学性能和塑性。从市面上购得质量较好的6063铝合金型材，按照测试标准对其拉伸性能进行测试，经检测，市购的铝型材的拉伸强度为253MPa，屈服强度为221MPa，断裂伸长率为11.7％，其性能明显比实施例1-6中的差。
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)

1.一种耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，其特征在于，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.46-0.55％、Mg 0.68-0.78％、Fe 0.25-0.33％、Mo 0.12-0.18％、Mn 0.22-0.30％、Cr≤0.05％、Cu≤0.05％、Zn≤0.10％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质≤0.15％；且原料中Mg和Si满足1.43≤Mg/Si≤1.60。
2.根据权利要求1所述的耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材，其特征在于，所述铝型材的基材原料按重量百分比包括：Si 0.47-0.52％、Mg 0.70-0.75％、Fe 0.28-0.30％、Mo 0.13-0.16％、Mn 0.24-0.28％、Cr≤0.05％、Cu≤0.05％、Zn≤0.10％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05％，合计杂质≤0.15％；且原料中Mg和Si满足1.44≤Mg/Si≤1.50。
3.一种基于权利要求1或2所述的耐弯曲开裂高抗性电泳铝型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、熔炼：按铝型材的基材组成成分进行配料，熔炼，精炼打渣，浇铸，得胚料；
S2、均匀化处理：将胚料在550-560℃下保温6-8h进行均匀化处理，空冷；
S3、一次挤压：将均匀化处理后的胚料加热至440-450℃，用挤压机挤压出料，得预挤压胚料；
S4、二次挤压：将预挤压胚料加热至450-460℃，用挤压机挤压成所需规格的铝型材基材，强风冷却降温；
S5、时效处理：将铝型材基材在180-190℃下保温2-3h进行时效处理，风冷；
S6、阳极氧化处理：对铝型材基材进行阳极氧化处理，在其表面形成氧化膜，水洗；
S7、电泳涂漆：将阳极氧化处理后的铝型材基材放入装有丙烯酸阴极电泳涂料的电泳槽中进行电泳涂漆处理，水洗，烘干固化，即得。
4.根据权利要求3所述的高抗性铝型材的制备方法，其特征在于，S1中，熔炼温度为745-760℃。
5.根据权利要求3-4任一项所述的高抗性铝型材的制备方法，其特征在于，S3中，挤压速度为1.6-1.8m/s，挤压比为8-10。
6.根据权利要求3-5任一项所述的高抗性铝型材的制备方法，其特征在于，S4中，挤压速度为2.5-2.7m/s，挤压比为30-35。
7.根据权利要求3-6任一项所述的高抗性铝型材的制备方法，其特征在于，S4中，强风冷却降温要求在1min内将铝型材基材降温至220℃以下。
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