CN112746199B - 百叶窗用铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种百叶窗用铝合金及其制备方法。其中,该合金由以下成分组成:Si:1.0~2.0%,Fe:0.3~0.7%,Cu:0.25~0.5%,Mn:0.9~1.3%,Mg≤0.5%,Zn≤1.0%,Ti:0.05~0.15%,其余为Al和总量小于0.15%的不可避免杂质。本申请的百叶窗用铝合金加工硬化程度适中,制造难度较小,易于控制板形和表面质量,成材率高,废料回收利用程度高。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金领域,尤其涉及一种百叶窗用铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金百叶窗具有高端、美观和环保等优点,作为建筑物和室内装饰品被广泛使用。铝合金百叶窗最早流行于国外,最初百叶窗用铝合金采用3003、5052、2024合金等材质。随着铝合金百叶窗的进一步推广应用,对铝合金百叶窗的强度和成本提出了更高的要求。目前,常用的铝合金百叶窗主要有3003、5083、5182等合金。
然而,5083和5182合金主要应用于汽车、船舶、模具等领域,材料市场价格较高,作为百叶窗用铝合金增加了百叶窗的材料成本,提高了百叶窗的总体价格,一般定位于高端领域,限制了铝合金百叶窗的普遍使用和推广。
而且,5083和5182合金为高Mg铝合金,其Mg含量均≥4.0%,材料加工硬化程度高,生产过程对设备能力要求较高,板形控制难度较大,易产生油斑等表面缺陷,成材率较低。
此外,虽然3003合金的生产制造工艺简单,但是力学性能方面较5083、5182等铝合金低,H18态的抗拉强度仅约为200MPa。
发明内容
针对现有技术的不足,本申请拟提供一种新型的百叶窗用铝合金能替代现有的3003、5083和5182铝合金,降低铝合金百叶窗的材料成本,有利于铝合金百叶窗的推广和应用。本申请的百叶窗用铝合金加工硬化程度适中,制造难度较小,易于控制板形和表面质量,成材率高,废料回收利用程度高。
本发明提供的百叶窗用铝合金,由以下成分组成:
Si:1.0~2.0%,Fe:0.3~0.7%,Cu:0.25~0.5%,Mn:0.9~1.3%,Mg≤0.5%,Zn≤1.0%,Ti:0.05~0.15%,其余为Al和总量小于0.15%的不可避免杂质。在本发明的一些实施例中,所述Si的含量为1.5~2.0%。
在本发明的一些实施例中,所述Fe的含量为0.5~0.6%。在本发明的一些实施例中,所述百叶窗用铝合金的抗拉强度为290~360MPa,屈服强度≥280MPa,延伸率≥1%。
进一步地,本发明还提供了一种制备上述百叶窗用铝合金的方法,包括:
制备铸锭;
将所述铸锭在550~570℃的温度下退火10~20h;
退火后,将所述铸锭在490~510℃的温度下加热12~24h;
加热后,将所述铸锭进行多道次热轧至5~8mm厚并卷取,获得热轧卷;
将所述热轧卷进行多道次冷轧至2~3mm,获得第一冷轧卷;
将所述第一冷轧卷在370~400℃的温度下中间退火2~5h;
中间退火后,将所述第一冷轧卷再次进行多道次冷轧至0.12~0.18mm厚,获得第二冷轧卷;
将所述第二冷轧卷进行板形矫整和表面清洗。
在本发明的一些实施例中,所述铸锭的原料包括30~45%的边角料和/或废料。
在本发明的一些实施例中,所述多道次热轧的开轧温度为460~490℃,终轧温度≥300℃。
在本发明的一些实施例中,将所述第一冷轧卷再次进行多道次冷轧时,冷轧总压下率≥92%。
在本发明的一些实施例中,将所述第二冷轧卷进行板形矫整和表面清洗时,拉矫延伸率为0.3~0.6%。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的制备百叶窗用铝合金的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明,以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而,以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的,而不是对本发明的限制。
特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
需要特别说明的是,本发明中“%”指的是质量百分含量。此外,为了简洁,下方在描述时“铝合金”有时会简称为“合金”。
本发明提供的百叶窗用铝合金,其特征在于,由以下成分组成:Si:1.0~2.0%,Fe:0.3~0.7%,Cu:0.25~0.5%,Mn:0.9~1.3%,Mg≤0.5%,Zn≤1.0%,Ti:0.05~0.15%,其余为Al和总量小于0.15%的不可避免杂质。
相对于3003铝合金,本发明的Si、Cu、Mg和Ti的含量更高,相对于5083和5182合金,本申请的Mg含量低很多。
其中,Si的作用是提高抗拉强度。本申请中Si的含量优选为1.5~2.0%。
Cu的添加可以形成铝铜固溶体和Al2Cu强化相,显著提高材料抗拉强度,但一般来说Cu含量不宜高于0.45%,否则降低会合金的耐蚀性能,然而在本申请的合金的成分和配比下,Cu的含量可以到0.5%。
Mg在合金凝固中以Mg2Si弥散相析出,强化效果比Mn更好,本申请中Mg含量远低于5083和5182合金。5083和5182合金为高Mg铝合金,其Mg含量均≥4.0%,材料加工硬化程度高,生产过程对设备能力要求较高,退火过程中需要惰性气体保护,板形控制难度较大,易产生油斑等表面缺陷,成材率较低。而本申请的合金易于加工成型,中间退火仅需在大气气氛下进行即可,成品率较高。
Ti可以细化晶粒,提高合金的抗腐蚀性能,但Ti不宜高于0.15%,否则会粗化晶粒,不利于合金力学性能。
Fe能溶于MnAl6中形成(FeMn)Al6化合物,适当的Fe可以有效细化退火后的晶粒。本申请中,Fe的含量进一步优选为0.5~0.6%。
本发明的百叶窗用铝合金抗拉强度可达290~360MPa,屈服强度不小于280MPa,延伸率不小于1%。
图1所示为本发明提供的一种制备上述百叶窗用铝合金的方法,包括如下步骤:制备铸锭、均匀化退火、锯切、铣面、加热、热轧、第一次冷轧、中间退火、第二次冷轧、拉矫清洗和纵剪分切等步骤。
可选地,这些步骤可具体为:
制备铸锭:按一定元素配比,经投料、熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续铸造,得到一定规格的扁铸锭。
一般来说,在钎焊铝合金复合材料生产过程中,在熔铸切头切尾、铣面、热轧和冷轧切头切尾、精整分切工序中会产生约30%的边角料和废料。这些边角料和废料中含有较高或较杂的合金元素,其中Si含量约为0.8~3.3%,Fe含量为0.1~0.5%,Cu含量为0.08~0.7%Cu,Mn含量为0.7~1.8%,Zn含量为0.05~1.6%,Ti含量为0.03~0.12%。
本发明的百叶窗用铝合金具有高Si、中等Fe含量的特点,其含量远高于工业纯铝(其Si含量低于0.25%,Fe含量低于0.35%),因此在制备铸锭时,可以添加30%~45%的边角料、废料来调配合金成分,促进各工序加工余料的循环利用,这就降低了合金的原料成本约10%~20%,从而降低产品的总成本。本发明中所述的边角料指的是在生产铝合金过程中被切除的可直接回炉利用的铝合金。本发明中所述的废料指的是元素含量较杂无法直接回炉利用的铝合金。
均匀化退火:将铸锭在550~570℃的温度下退火10~20h。
锯切:按照规格要求将铸锭进行头尾锯切,锯切长度为100~300mm。
铣面:按照规格要求将铸锭进行铣面,铣面量为10~15mm。
加热:将铸锭在加热炉中在490~510℃的温度下加热12~24h。
热轧:将铸锭经多道次热轧至5~8mm厚并卷取,获得热轧卷,开轧温度为460~490℃,终轧温度≥300℃。
第一次冷轧:将热轧卷进行多道次冷轧至2~3mm,获得第一冷轧卷。
中间退火:将第一冷轧卷在370~400℃的温度下进行中间退火,退火保温时间为2~5h。
第二次冷轧:中间退火后,将第一冷轧卷再次进行多道次冷轧至0.12~0.18mm厚,获得第二冷轧卷。第二次冷轧总压下率不低于92%。
拉矫清洗:将第二冷轧卷经拉弯矫清洗线进行板形矫整和表面清洗。其中,拉矫延伸率0.3~0.6%。
纵剪分切:将经过拉矫清洗后的带材纵剪分切成所需规格。
下面参考具体实施例,对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的,其可取数值范围如前述发明内容中所示,对于未特别注明的工艺参数,可参照常规技术进行。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。除特别指出,本发明提供的技术方案中所用试剂、仪器均可由常规渠道或市场购得。
实施例1
本实施例制备一种百叶窗用铝合金,包括:1.0%的Si,0.3%的Fe,0.3%的Cu,0.9%的Mn,1.0%Zn,0.05%Ti,其余为Al和总量小于0.15%的不可避免杂质。
本实施例的百叶窗用铝合金带材按以下步骤制备:
将铝含量不低于99.7%的原铝锭、纯锌锭、纯镁锭、铝铜中间合金、锰添加剂、铁添加剂、铝钛中间合金按配料成分配比投入熔炼炉中,经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到铸锭,规格为450mm×1290mm×5000mm;将铸锭在退火炉中进行560℃×12h均匀化退火,在空气中冷却至室温后,进行头尾锯切、铣面,得到规格为430mm×1290mm×4800mm铸锭,在加热炉中进行500±10℃加热处理,经多道次热轧至5mm热轧卷,待热轧卷冷却至室温后,将热轧卷经多道次冷轧至2.0mm,将上述冷轧卷进行中间退火,退火温度为380℃,再经多道次冷轧至成品厚度0.148mm;将冷轧卷进行拉矫清洗,将0.148mm的带材纵剪分切成所需规格,得到百叶窗用铝合金带材。
本实施的例百叶窗用铝合金的抗拉强度为295MPa,屈服强度为284MPa,延伸率为1.8%。
实施例2
本实施例制备一种百叶窗用铝合金,其包括:1.2%的Si,0.7%的Fe,0.25%的Cu,1.3%的Mn,0.2%的Mg,0.15%Ti,其余为Al和总量小于0.15%的不可避免杂质。
本实施例百叶窗用铝合金带材按以下步骤制备:
将铝含量不低于99.7%的原铝锭、纯锌锭、纯镁锭、铝铜中间合金、锰添加剂、铁添加剂、铝钛中间合金按配料成分配比投入熔炼炉中,经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到铸锭,规格为450mm×1290mm×5000mm;将铸锭在退火炉中进行560℃×12h均匀化退火,在空气中冷却至室温后,进行头尾锯切、铣面,得到规格为430mm×1290mm×4800mm铸锭,在加热炉中进行500±10℃加热处理,经多道次热轧至6mm热轧卷,待热轧卷冷却至室温后,将热轧卷经多道次冷轧至3.0mm,将上述冷轧卷进行中间退火,退火温度为380℃,再经多道次冷轧至成品厚度0.12mm;将冷轧卷进行拉矫清洗,将0.12mm的带材纵剪分切成所需规格,得到百叶窗用铝合金带材。
本实施例的百叶窗用铝合金的抗拉强度为318MPa,屈服强度为297MPa,延伸率为2.2%。
实施例3
本实施例制备一种百叶窗用铝合金,其包括:1.6%的Si,0.5%的Fe,0.35%的Cu,1.1%的Mn,0.35%的Mg,0.1%Ti,其余为Al和总量小于0.15%的不可避免杂质。
本实施例的原料采用了边角料,其成分为:1.32%的Si,0.32%的Fe,0.36%的Cu,0.62%的Mn,0.22%的Mg,0.07%Ti。
本实施例百叶窗用铝合金带材按以下步骤制备:
将铝含量不低于99.7%的原铝锭、纯锌锭、纯镁锭、铝铜中间合金、锰添加剂、铁添加剂、铝钛中间合金和边角料按配料成分配比投入熔炼炉中,经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到铸锭,规格为450mm×1290mm×5000mm;将铸锭在退火炉中进行570℃×15h均匀化退火,在空气中冷却至室温后,进行头尾锯切、铣面,得到规格为430mm×1290mm×4800mm铸锭,在加热炉中进行500±10℃加热处理,经多道次热轧至7mm热轧卷,待热轧卷冷却至室温后,将热轧卷经多道次冷轧至2.0mm,将上述冷轧卷进行中间退火,退火温度为390℃,再经多道次冷轧至成品厚度0.15mm;将冷轧卷进行拉矫清洗,将0.15mm的带材纵剪分切成所需规格,得到百叶窗用铝合金带材。
本实施例的百叶窗用铝合金的抗拉强度为334MPa,屈服强度为318MPa,延伸率为2.1%。
实施例4
本实施例制备一种百叶窗用铝合金,其包括:2.0%的Si,0.4%的Fe,0.45%的Cu,1.2%的Mn,0.5%的Mg,0.5%的Zn,0.15%Ti,其余为Al和总量小于0.15%的不可避免杂质。
本实施例的原料采用了废料,其成分为:3.2%的Si,0.35%的Fe,0.37%的Cu,1.69%的Mn,0.44%的Mg,1.14%的Zn,0.08%Ti。
本实施例百叶窗用铝合金带材按以下步骤制备:
将铝含量不低于99.7%的原铝锭、纯锌锭、纯镁锭、铝铜中间合金、锰添加剂、铁添加剂、铝钛中间合金和废料按配料成分配比投入熔炼炉中,经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到铸锭,规格为450mm×1290mm×5000mm;将铸锭在退火炉中进行560℃×18h均匀化退火,在空气中冷却至室温后,进行头尾锯切、铣面,得到规格为430mm×1290mm×4800mm铸锭,在加热炉中进行500±10℃加热处理,经多道次热轧至6mm热轧卷,待热轧卷冷却至室温后,将热轧卷经多道次冷轧至2.5mm,将上述冷轧卷进行中间退火,退火温度为380℃,再经多道次冷轧至成品厚度0.12mm;将冷轧卷进行拉矫清洗,将0.12mm的带材纵剪分切成所需规格,得到百叶窗用铝合金带材。
本实施例的百叶窗用铝合金的抗拉强度为352MPa,屈服强度为333MPa,延伸率为1.6%。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种百叶窗用铝合金,其特征在于,由以下成分组成:
Si:1.5~2.0%,Fe:0.5~0.6%,Cu:0.25~0.5%,Mn:0.9~1.3%,Mg≤0.5%,Zn ≤1.0%,Ti:0.05~0.15%,其余为Al和总量小于0.15%的不可避免杂质;
所述铝合金的制备方法包括:
制备铸锭;
将所述铸锭在550~570℃的温度下退火10~20h;
退火后,将所述铸锭在490~510℃的温度下加热12~24h;
加热后,将所述铸锭进行多道次热轧至5~8mm厚并卷取,获得热轧卷;
将所述热轧卷进行多道次冷轧至2~3mm,获得第一冷轧卷;
将所述第一冷轧卷在370~400℃的温度下中间退火2~5h;
中间退火后,将所述第一冷轧卷再次进行多道次冷轧至0.12~0.18mm厚,获得第二冷轧卷;
将所述第二冷轧卷进行板形矫整和表面清洗;
其中,所述中间退火在大气气氛下进行。
2.根据权利要求1所述的百叶窗用铝合金,其特征在于,所述百叶窗用铝合金的抗拉强度为290~360MPa,屈服强度≥280MPa,延伸率≥1%。
3.根据权利要求1所述的百叶窗用铝合金,其特征在于,所述铸锭的原料包括30~45%的边角料和/或废料。
4.根据权利要求1所述的百叶窗用铝合金,其特征在于,所述多道次热轧的开轧温度为460~490℃,终轧温度≥300℃。
5.根据权利要求1所述的百叶窗用铝合金,其特征在于,将所述第一冷轧卷再次进行多道次冷轧时,冷轧总压下率≥92%。
6.根据权利要求1所述的百叶窗用铝合金,其特征在于,将所述第二冷轧卷进行板形矫整和表面清洗时,拉矫延伸率为0.3~0.6%。
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