CN111790864A - 一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法 - Google Patents

一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，包括：(1)锻造加热：毛坯加热温度480‑510℃，保温时间12‑18h，模具加热温度450‑500℃，保温18‑24h；(2)锻造：将加热后的毛坯通过墩粗‑拔长方式锻造，墩粗变形量50‑‑70％，拔长变形量50‑70％，当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时，将毛坯回炉，按上述步骤1中要求重新进行二次加热，而后再进行后续的拔长‑墩粗‑拔长；(3)锻件终锻：将锻件升温至500‑530℃，保温2‑3h，同时锻造模具升温至480‑500℃，迅速对锻件进行终锻，通过墩粗‑拔长方式进行，墩粗变形量10‑15％，拔长变形量10‑15％，保证满足锻坯尺寸要求。

Description

一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法
技术领域
本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法。
背景技术
锻件如果应用于半导体领域，对于锻件的性能有着更多方面的需求，而应用以往的普通6系合金以及锻造方式，难以满足对产品的氧化方面以及电击穿性能的要求。
此前针对于6系合金的锻造，使用普通的6系合金，在锻造过程中，对于产品的锻造温度控制在400℃以上，同时平砧温度300摄氏度以上，这样的锻造方式可以满足正常的性能要求，但是难以满足电击穿的性能，同时氧化后更容易产生色差。
相比较而言，通过提高锻造温度及增大变形量，可以在锻造过程中使晶粒充分破碎，从而是锻造后氧化不易产生色斑，晶粒较小也可以使锻件电击穿性能更优良。但是锻造温度，与变形的方式与变形量都是需要研究的，两者相辅相成，同时合金的配方也要做出一定的改良。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，通过对原有配方和锻造方法改进，可以使产品在满足力学性能的同时，仍能满足锻件较为优良的电击穿性能及氧化要求。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，所述6系铝合金为添加有0.1-0.13％的Co的6061铝合金；所述锻造方法包括：(1)锻造加热：毛坯加热温度480-510℃，保温时间12-18h，模具加热温度450-500℃，保温18-24h；(2)锻造：将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造，墩粗变形量50--70％，拔长变形量50-70％，当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时，将毛坯回炉，按上述步骤1中要求重新进行二次加热，而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长；(3)锻件终锻：将锻件升温至500-530℃，保温2-3h，同时锻造模具升温至480-500℃，迅速对锻件进行终锻，通过墩粗-拔长方式进行，墩粗变形量10-15％，拔长变形量10-15％，保证满足锻坯尺寸要求。
进一步地，所述毛坯的制备方法为：制作6系铝合金铸锭，铸造温度700-750℃，均质温度575-585℃，均质时间6-8h，均质后采用水冷工艺，水温40-60℃。
进一步地，所述6系铝合金铸锭的铸造过程中不允许使用废料，需精炼两次。
进一步地，步骤2中模具温度保持在400-500℃，毛坯温度在450-500℃。
进一步地，锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理，水介质温度：30-45℃，水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。
进一步地，在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效，时效工艺为145-165℃/6-12h。
进一步地，步骤2中墩粗变形量60％，拔长变形量60％。
进一步地，步骤3中墩粗变形量12.5％，拔长变形量12.5％。
本发明具有以下有益效果：
本发明的锻造方法中通过通过墩粗-拔长方式锻造方式，在一定的高温度下，锻造至一定形变量之后，在更高的温度下，再通过墩粗-拔长方式锻造，进行两次变形，使得晶粒充分破碎，从而是锻造后氧化不易产生色斑，晶粒较小也可以使锻件电击穿性能更优良。同时本发明的锻造方法对添加有Co的改性6系铝合金具有更佳的效果。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
实施例1
毛坯的制备方法为制作6系铝合金铸锭，添加有0.12％的Co，不允许使用废料，需精炼两次，铸造温度725℃，均质温度580℃，均质时间7h，均质后采用水冷工艺，水温50℃。
一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，包括：(1)锻造加热：毛坯加热温度495℃，保温时间16h，模具加热温度475℃，保温21h；(2)锻造：将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造，墩粗变形量60％，拔长变形量60％，当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时，将毛坯回炉，按上述步骤1中要求重新进行二次加热，而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长；步骤2中模具温度保持在450℃，毛坯温度在475℃；(3)锻件终锻：将锻件升温至520℃，保温2.5h，同时锻造模具升温至490℃，迅速对锻件进行终锻，通过墩粗-拔长方式进行，墩粗变形量12.5％，拔长变形量12.5％，保证满足锻坯尺寸要求。
锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理，水介质温度：37.5℃，水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效，时效工艺为155℃/9h。然后进行机加工即可制得成品。
实施例2
毛坯的制备方法为：制作6系铝合金铸锭，添加有0.1％的Co，不允许使用废料，需精炼两次，铸造温度750℃，均质温度575℃，均质时间8h，均质后采用水冷工艺，水温40℃。
一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，包括：(1)锻造加热：毛坯加热温度480℃，保温时间18h，模具加热温度450℃，保温24h；(2)锻造：将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造，墩粗变形量50％，拔长变形量70％，当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时，将毛坯回炉，按上述步骤1中要求重新进行二次加热，而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长；步骤2中模具温度保持在400℃，毛坯温度在500℃；(3)锻件终锻：将锻件升温至500℃，保温3h，同时锻造模具升温至480℃，迅速对锻件进行终锻，通过墩粗-拔长方式进行，墩粗变形量15％，拔长变形量10％，保证满足锻坯尺寸要求。
锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理，水介质温度：45℃，水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效，时效工艺为145℃/12h。然后进行机加工即可制得成品。
实施例3
毛坯的制备方法为：制作6系铝合金铸锭，添加有0.13％的Co，不允许使用废料，需精炼两次，铸造温度700℃，均质温度585℃，均质时间6h，均质后采用水冷工艺，水温60℃。
一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，包括：(1)锻造加热：毛坯加热温度510℃，保温时间12h，模具加热温度500℃，保温18h；(2)锻造：将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造，墩粗变形量70％，拔长变形量50％，当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时，将毛坯回炉，按上述步骤1中要求重新进行二次加热，而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长；步骤2中模具温度保持在500℃，毛坯温度在450℃；(3)锻件终锻：将锻件升温至530℃，保温2h，同时锻造模具升温至500℃，迅速对锻件进行终锻，通过墩粗-拔长方式进行，墩粗变形量10％，拔长变形量15％，保证满足锻坯尺寸要求。
锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理，水介质温度：30℃，水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效，时效工艺为165℃/6h。然后进行机加工即可制得成品。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是不加入Co。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是加入0.2％Co。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有步骤2中墩粗变形量40％，拔长变形量40％，步骤3中墩粗变形量32.5％，拔长变形量32.5％。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有添加废料比例为30％。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有步骤2中模具温度保持在350℃，毛坯温度在400℃。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不进行终锻，直接进行淬火处理和后续操作。
对比例7
将实施例1中的毛坯，采用下述常规方法进行制造：
挤压：将均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金型材，其中，挤压前对挤压筒进行加热，温度加热至450℃，对挤压铸锭加热，温度加热至520℃，挤压速度为5m/min。
固溶处理：将挤压后的铝合金型材进行固溶处理，固溶处理温度为560℃，保温时间为55min，固溶后的铝合金型材用淬火液进行淬火。
冷处理：将淬火后的铝合金型材进行冷处理，冷处理温度为-180±10℃，保温时间为10h。
时效，时效工艺为145℃/12h。然后进行机加工即可制得成品。
对实施例1-3和对比例1-7制得的标准样品，测定结果如下表所示。
Figure BDA0002573159700000071
Figure BDA0002573159700000081
由上表可知：实施例1中得到的锻件力学性能均较为优异，其中抗拉强度≥260MPa，屈服强度≥240MPa，延伸率≥7％，且耐电击穿性能符合要求，且氧化后表面无色斑，证明本发明效果优异。与实施例一相比，对比例4中在熔炼中添加废料30％，从而导致氧化后存在色差。与实施例一相比，对比例5中锻造温度较低，存在加工硬化，经后续热处理，产生粗晶，从而导致后续氧化后存在色斑，且膜厚相对较薄，抗电击穿性能也较差。与实施例1相比，对比例3中锻造过程中第一次变形量相对较小，晶粒未充分破碎，相对较大，且不均匀，导致后续氧化后存在色斑，且膜厚相对较薄，抗电击穿性能也较差。对比例6未进行终锻，很明显其抗电击穿性能明显下降。对比例1-2的比较可知，Co的加入可以显著提高电击穿，但是其量不宜过多，过多效果反而不佳。对比例7为常用的挤压成型的方法，可以看出其温度是足够高，但是未进行充分变形，性能明显不佳。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，其特征在于，所述6系铝合金为添加有0.1-0.13％的Co的6061铝合金；所述锻造方法包括：(1)锻造加热：毛坯加热温度480-510℃，保温时间12-18h，模具加热温度450-500℃，保温18-24h；(2)锻造：将加热后的毛坯通过墩粗-拔长方式锻造，墩粗变形量50--70％，拔长变形量50-70％，当毛坯温度低于450℃或者模具温度低于400℃时，将毛坯回炉，按上述步骤1中要求重新进行二次加热，而后再进行后续的拔长-墩粗-拔长；(3)锻件终锻：将锻件升温至500-530℃，保温2-3h，同时锻造模具升温至480-500℃，迅速对锻件进行终锻，通过墩粗-拔长方式进行，墩粗变形量10-15％，拔长变形量10-15％，保证满足锻坯尺寸要求。
2.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，其特征在于，所述毛坯的制备方法为：制作6系铝合金铸锭，铸造温度700-750℃，均质温度575-585℃，均质时间6-8h，均质后采用水冷工艺，水温40-60℃。
3.根据权利要求2所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，其特征在于，所述6系铝合金铸锭的铸造过程中不允许使用废料，需精炼两次。
4.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，其特征在于，步骤2中模具温度保持在400-500℃，毛坯温度在450-500℃。
5.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，其特征在于，锻件终锻结束后立即对锻件进行淬火处理，水介质温度：30-45℃，水淬火后锻件在水中停留30分钟后方可吊出。
6.根据权利要求5所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，其特征在于，在水中停留30分钟后吊出后锻件进行时效，时效工艺为145-165℃/6-12h。
7.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，其特征在于，步骤2中墩粗变形量60％，拔长变形量60％。
8.根据权利要求1所述的提高6系合金抗氧化及电击穿性能的锻造方法，其特征在于，步骤3中墩粗变形量12.5％，拔长变形量12.5％。
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