CN110373585B - 一种通过热处理提高导电率的铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通过热处理提高导电率的铝合金,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.6‑0.8%,Cu:0.5‑0.7%,Mg:3.0‑3.5%,Mg:0.47‑0.52%,Fe:0.52‑0.56%,Zn:0.3‑0.35%,Ti:0.08‑0.1%,Ni:0.06‑0.08%,Pb:0.08‑0.1%,Sn:0.06‑0.08%,Cd:0.008‑0.01%,Cr:0.008‑0.01%,Hg:0.008‑0.01%,余量为Al,该铝合金采用热处理具有较高的导电性能,并且制备方便,能够实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过热处理提高导电率的铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。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。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的 1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材,抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低,退火状态 σb 值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。
但是现有的铝合金材质导电率不高,并且制造导电率高的铝合金材料比较困难,造成生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种通过热处理提高导电率的铝合金,采用热处理具有较高的导电性能,并且制备方便,能够实现规模化生产。
本发明是这样实现的,一种通过热处理提高导电率的铝合金,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.6-0.8%,Cu:0.5-0.7%,Mg:3.0-3.5%,Mn:0.47-0.52%,Fe:0.52-0.56%,Zn:0.3-0.35%,Ti:0.08-0.1%,Ni:0.06-0.08%,Pb:0.08-0.1%,Sn:0.06-0.08%,Cd:0.008-0.01%,Cr:0.008-0.01%,Hg:0.008-0.01%,余量为Al。
作为优选,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.6%,Cu:0.5%,Mg:3.0%,Mn:0.47%,Fe:0.52%,Zn:0.3%,Ti:0.08%,Ni:0.06%,Pb:0.08%,Sn:0.06%,Cd:0.008%,Cr:0.008%,Hg:0.008%,余量为Al。
作为优选,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.7%,Cu:0.6%,Mg:3.3%,Mn:0.49%,Fe:0.54%,Zn:0.32%,Ti:0.09%,Ni:0.07%,Pb:0.09%,Sn:0.07%,Cd:0.009%,Cr:0.009%,Hg:0.009%,余量为Al。
作为优选,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.8%,Cu:0.7%,Mg:3.5%,Mn:0.52%,Fe:0.56%,Zn:0.35%,Ti:0.1%,Ni:0.08%,Pb:0.1%,Sn:0.08%,Cd:0.01%,Cr:0.01%,Hg:0.01%,余量为Al。
该铝合金的制备方法,包括以下步骤:
1)将原料按照质量百分比进行称重,使用叉车将称重完成后的原料运输到熔铸炉的炉口处;
2)通过叉车将原料送入到熔铸炉内,每加一次原料,要用铁耙将料推平,调节熔铸炉内的温度为700-720℃,将原料熔铸呈液态;
3)成分检测:先将准备好的试样模具水平摆放,然后对试样模具内进行预热,预热温度为220-280℃,用取样勺扒开熔铸炉的铝液表面,在炉门两边和中间各取一个试样,传送到试样模具内,此时试样模具停止加热,待试样冷却后,采用光谱分析仪检测各组分原料的质量百分比,满足原料质量百分比范围后进入下一工序作业;
4)精炼:将精炼机的精炼管伸入到熔铸炉内,精炼管内导入0.2-0.4MPa的氮气,将精炼管末端***到熔铸炉的铝液内,按铝液总质量的0.2﹪-0.4﹪导入精炼剂,维持精炼时间为10-30min;
5)完成精炼后将铝液表面的铝灰扒干净,关闭炉门,静置时间大于10分钟;
6)打开熔铸炉的炉门,通过铸造机的分配器使熔铸炉内的铝液均匀注入铸模中,开始正式铸锭前,预热铸模温度至120±10℃,开始正式铸锭后,采用喷淋水进行冷却,铸锭结束后,在铸模内喷涂脱模剂,取出铝合金铸锭;
7)将铝合金铸锭放入到热处理机内加热至210℃维持2h,在调节热处理机内加热温度为138℃维持1h,然后停止加热,待自然冷却后取出铝合金铸锭,完成热处理。
作为优选,所述步骤4)中精炼剂按质量百分比包括CaCl:45%、NaF:15%、TiO2:20%和石墨:20%。其中的Ca和Ti元素在加热过程中能够促进Si杂质的析出,而铝合金中的Si杂质是对导电率影响最大的。因此能够促进提升铝合金的导电效率。
作为优选,所述步骤4)中精炼过程中熔铸炉的加热温度为725℃-735℃。
作为优选,所述步骤6)中铝合金铸锭取出后经过去毛刺处理。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:铝合金中添加的Si:0.6-0.8%,Cu:0.5-0.7%,Mg:3.0-3.5%,Mn:0.47-0.52%,Fe:0.52-0.56%,Zn:0.3-0.35%,Ti:0.08-0.1%,Ni:0.06-0.08%,Pb:0.08-0.1%,Sn:0.06-0.08%,Cd:0.008-0.01%,Cr:0.008-0.01%,Hg:0.008-0.01%,余量为Al使得材料具有耐腐蚀效果,并且在加工过程中精炼剂能够去除熔炼过程中多余的杂质Si和Mn杂质,从而提升铝合金的导电率,并且通过热处理使得材料兼顾强度的同时,有效进一步提升材料的导电性能,整体加工的方法制备方便,适合大规模集成生产。
具体实施方式
实施例1
本发明所提供的一种通过热处理提高导电率的铝合金,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.6%,Cu:0.5%,Mg:3.0%,Mn:0.47%,Fe:0.52%,Zn:0.3%,Ti:0.08%,Ni:0.06%,Pb:0.08%,Sn:0.06%,Cd:0.008%,Cr:0.008%,Hg:0.008%,余量为Al。
该铝合金的制备方法,包括以下步骤:
1)将原料按照质量百分比进行称重,使用叉车将称重完成后的原料运输到熔铸炉的炉口处;
2)通过叉车将原料送入到熔铸炉内,每加一次原料,要用铁耙将料推平,调节熔铸炉内的温度为700-720℃,将原料熔铸呈液态;
3)成分检测:先将准备好的试样模具水平摆放,然后对试样模具内进行预热,预热温度为220-280℃,用取样勺扒开熔铸炉的铝液表面,在炉门两边和中间各取一个试样,传送到试样模具内,此时试样模具停止加热,待试样冷却后,采用光谱分析仪检测各组分原料的质量百分比,满足原料质量百分比范围后进入下一工序作业;
4)精炼:将精炼机的精炼管伸入到熔铸炉内,精炼管内导入0.2-0.4MPa的氮气,将精炼管末端***到熔铸炉的铝液内,按铝液总质量的0.2﹪-0.4﹪导入精炼剂,维持精炼时间为10-30min;
5)完成精炼后将铝液表面的铝灰扒干净,关闭炉门,静置时间大于10分钟;
6)打开熔铸炉的炉门,通过铸造机的分配器使熔铸炉内的铝液均匀注入铸模中,开始正式铸锭前,预热铸模温度至120±10℃,开始正式铸锭后,采用喷淋水进行冷却,铸锭结束后,在铸模内喷涂脱模剂,取出铝合金铸锭;
7)将铝合金铸锭放入到热处理机内加热至210℃维持2h,在调节热处理机内加热温度为138℃维持1h,然后停止加热,待自然冷却后取出铝合金铸锭,完成热处理。
所述步骤4)中精炼剂按质量百分比包括CaCl:45%、NaF:15%、TiO2:20%和石墨:20%。
所述步骤4)中精炼过程中熔铸炉的加热温度为725℃-735℃。
所述步骤6)中铝合金铸锭取出后经过去毛刺处理。
实施例2
本发明所提供的一种通过热处理提高导电率的铝合金,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.7%,Cu:0.6%,Mg:3.3%,Mn:0.49%,Fe:0.54%,Zn:0.32%,Ti:0.09%,Ni:0.07%,Pb:0.09%,Sn:0.07%,Cd:0.009%,Cr:0.009%,Hg:0.009%,余量为Al。
该铝合金的制备方法,包括以下步骤:
1)将原料按照质量百分比进行称重,使用叉车将称重完成后的原料运输到熔铸炉的炉口处;
2)通过叉车将原料送入到熔铸炉内,每加一次原料,要用铁耙将料推平,调节熔铸炉内的温度为700-720℃,将原料熔铸呈液态;
3)成分检测:先将准备好的试样模具水平摆放,然后对试样模具内进行预热,预热温度为220-280℃,用取样勺扒开熔铸炉的铝液表面,在炉门两边和中间各取一个试样,传送到试样模具内,此时试样模具停止加热,待试样冷却后,采用光谱分析仪检测各组分原料的质量百分比,满足原料质量百分比范围后进入下一工序作业;
4)精炼:将精炼机的精炼管伸入到熔铸炉内,精炼管内导入0.2-0.4MPa的氮气,将精炼管末端***到熔铸炉的铝液内,按铝液总质量的0.2﹪-0.4﹪导入精炼剂,维持精炼时间为10-30min;
5)完成精炼后将铝液表面的铝灰扒干净,关闭炉门,静置时间大于10分钟;
6)打开熔铸炉的炉门,通过铸造机的分配器使熔铸炉内的铝液均匀注入铸模中,开始正式铸锭前,预热铸模温度至120±10℃,开始正式铸锭后,采用喷淋水进行冷却,铸锭结束后,在铸模内喷涂脱模剂,取出铝合金铸锭;
7)将铝合金铸锭放入到热处理机内加热至210℃维持2h,在调节热处理机内加热温度为138℃维持1h,然后停止加热,待自然冷却后取出铝合金铸锭,完成热处理。
所述步骤4)中精炼剂按质量百分比包括CaCl:45%、NaF:15%、TiO2:20%和石墨:20%。
所述步骤4)中精炼过程中熔铸炉的加热温度为725℃-735℃。
所述步骤6)中铝合金铸锭取出后经过去毛刺处理。
实施例3
本发明所提供的一种通过热处理提高导电率的铝合金,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.8%,Cu:0.7%,Mg:3.5%,Mn:0.52%,Fe:0.56%,Zn:0.35%,Ti:0.1%,Ni:0.08%,Pb:0.1%,Sn:0.08%,Cd:0.01%,Cr:0.01%,Hg:0.01%,余量为Al。
该铝合金的制备方法,包括以下步骤:
1)将原料按照质量百分比进行称重,使用叉车将称重完成后的原料运输到熔铸炉的炉口处;
2)通过叉车将原料送入到熔铸炉内,每加一次原料,要用铁耙将料推平,调节熔铸炉内的温度为700-720℃,将原料熔铸呈液态;
3)成分检测:先将准备好的试样模具水平摆放,然后对试样模具内进行预热,预热温度为220-280℃,用取样勺扒开熔铸炉的铝液表面,在炉门两边和中间各取一个试样,传送到试样模具内,此时试样模具停止加热,待试样冷却后,采用光谱分析仪检测各组分原料的质量百分比,满足原料质量百分比范围后进入下一工序作业;
4)精炼:将精炼机的精炼管伸入到熔铸炉内,精炼管内导入0.2-0.4MPa的氮气,将精炼管末端***到熔铸炉的铝液内,按铝液总质量的0.2﹪-0.4﹪导入精炼剂,维持精炼时间为10-30min;
5)完成精炼后将铝液表面的铝灰扒干净,关闭炉门,静置时间大于10分钟;
6)打开熔铸炉的炉门,通过铸造机的分配器使熔铸炉内的铝液均匀注入铸模中,开始正式铸锭前,预热铸模温度至120±10℃,开始正式铸锭后,采用喷淋水进行冷却,铸锭结束后,在铸模内喷涂脱模剂,取出铝合金铸锭;
7)将铝合金铸锭放入到热处理机内加热至210℃维持2h,在调节热处理机内加热温度为138℃维持1h,然后停止加热,待自然冷却后取出铝合金铸锭,完成热处理。
所述步骤4)中精炼剂按质量百分比包括CaCl:45%、NaF:15%、TiO2:20%和石墨:20%。
所述步骤4)中精炼过程中熔铸炉的加热温度为725℃-735℃。
所述步骤6)中铝合金铸锭取出后经过去毛刺处理。
采用GB_T 6146-2010 精密电阻合金电阻率测试方法对实施例1-3的铝合金电阻率进行测试,采用牌号2024-T351的铝合金作为对照组一并进行测试,测到下表数据:
对比以上结果可知,本发明实施例1-3的铝合金相较于现有的普通铝合金材料,电阻率显著降低,使得导电效率能够提升。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:铝合金中添加的Si:0.6-0.8%,Cu:0.5-0.7%,Mg:3.0-3.5%,Mn:0.47-0.52%,Fe:0.52-0.56%,Zn:0.3-0.35%,Ti:0.08-0.1%,Ni:0.06-0.08%,Pb:0.08-0.1%,Sn:0.06-0.08%,Cd:0.008-0.01%,Cr:0.008-0.01%,Hg:0.008-0.01%,余量为Al使得材料具有耐腐蚀效果,并且在加工过程中精炼剂能够去除熔炼过程中多余的杂质Si和Mn杂质,从而提升铝合金的导电率,并且通过热处理使得材料兼顾强度的同时,有效进一步提升材料的导电性能,整体加工的方法制备方便,适合大规模集成生产。
以上是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种通过热处理提高导电率的铝合金,其特征在于,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.6-0.8%,Cu:0.5-0.7%,Mg:3.0-3.5%,Mn:0.47-0.52%,Fe:0.52-0.56%,Zn:0.3-0.35%,Ti:0.08-0.1%,Ni:0.06-0.08%,Pb:0.08-0.1%,Sn:0.06-0.08%,Cd:0.008-0.01%,Cr:0.008-0.01%,Hg:0.008-0.01%,余量为Al,该铝合金的制备方法,包括以下步骤:
1)将原料按照质量百分比进行称重,使用叉车将称重完成后的原料运输到熔铸炉的炉口处;
2)通过叉车将原料送入到熔铸炉内,每加一次原料,要用铁耙将料推平,调节熔铸炉内的温度为700-720℃,将原料熔铸呈液态;
3)成分检测:先将准备好的试样模具水平摆放,然后对试样模具内进行预热,预热温度为220-280℃,用取样勺扒开熔铸炉的铝液表面,在炉门两边和中间各取一个试样,传送到试样模具内,此时试样模具停止加热,待试样冷却后,采用光谱分析仪检测各组分原料的质量百分比,满足原料质量百分比范围后进入下一工序作业;
4)精炼:将精炼机的精炼管伸入到熔铸炉内,精炼管内导入0.2-0.4MPa的氮气,将精炼管末端***到熔铸炉的铝液内,按铝液总质量的0.2﹪-0.4﹪导入精炼剂,维持精炼时间为10-30min;
5)完成精炼后将铝液表面的铝灰扒干净,关闭炉门,静置时间大于10分钟;
6)打开熔铸炉的炉门,通过铸造机的分配器使熔铸炉内的铝液均匀注入铸模中,开始正式铸锭前,预热铸模温度至120±10℃,开始正式铸锭后,采用喷淋水进行冷却,铸锭结束后,在铸模内喷涂脱模剂,取出铝合金铸锭;
7)将铝合金铸锭放入到热处理机内加热至210℃维持2h,在调节热处理机内加热温度为138℃维持1h,然后停止加热,待自然冷却后取出铝合金铸锭,完成热处理。
2.根据权利要求1所述的一种通过热处理提高导电率的铝合金,其特征在于,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.6%,Cu:0.5%,Mg:3.0%,Mn:0.47%,Fe:0.52%,Zn:0.3%,Ti:0.08%,Ni:0.06%,Pb:0.08%,Sn:0.06%,Cd:0.008%,Cr:0.008%,Hg:0.008%,余量为Al。
3.根据权利要求1所述的一种通过热处理提高导电率的铝合金,其特征在于,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.7%,Cu:0.6%,Mg:3.3%,Mn:0.49%,Fe:0.54%,Zn:0.32%,Ti:0.09%,Ni:0.07%,Pb:0.09%,Sn:0.07%,Cd:0.009%,Cr:0.009%,Hg:0.009%,余量为Al。
4.根据权利要求1所述的一种通过热处理提高导电率的铝合金,其特征在于,按质量百分比由以下材料制成:Si:0.8%,Cu:0.7%,Mg:3.5%,Mn:0.52%,Fe:0.56%,Zn:0.35%,Ti:0.1%,Ni:0.08%,Pb:0.1%,Sn:0.08%,Cd:0.01%,Cr:0.01%,Hg:0.01%,余量为Al。
5.根据权利要求1所述的一种通过热处理提高导电率的铝合金,其特征在于,所述步骤4)中精炼剂按质量百分比包括CaCl:45%、NaF:15%、TiO2:20%和石墨:20%。
6.根据权利要求1所述的一种通过热处理提高导电率的铝合金,其特征在于,所述步骤4)中精炼过程中熔铸炉的加热温度为725℃-735℃。
7.根据权利要求1所述的一种通过热处理提高导电率的铝合金,其特征在于,所述步骤6)中铝合金铸锭取出后经过去毛刺处理。
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