一種耐蝕、易加工鋁合金板材、制造方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種耐蝕、易加工鋁合金板材，按照質(zhì)量百分比包括以下合金元素：Mg：4.3％～6.6wt％，Si?0.6～0.3wt％，Cu?0.60～0.7wt％，Zn≤0.2wt％，F(xiàn)e≤0.3wt％，Mn?0.2～0.8wt％，Cr?0.01～0.3wt％，Ti：0.01～0.3wt％，Ni≤0.10％，余量為Al；所述合金成分中的Mg和Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1，且Mn、Cr和Ti三種合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總含量≥0.3％。本發(fā)明耐蝕、易加工鋁合金板材可以應(yīng)用于要求抗蝕性與成形性均高的場合，例如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具，同時在汽車車身鈑金件也有很好的應(yīng)用，特別是在建筑加工件，建筑工具，各種燈具零部件應(yīng)用。
【專利說明】一種耐蝕、易加工鋁合金板材、制造方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新材料加工制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種耐蝕、易加工鋁合金板材、制造方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的制造材料的構(gòu)成發(fā)生了較大的變化，高密度材料的比例下降，低密度材料有較大幅度的增加。從90年代開始，汽車材料向輕量化、環(huán)保型方向發(fā)展的趨勢日益明顯，其中鋁合金是應(yīng)用日趨廣泛的材料之一。自上世紀(jì)90年代中期以來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，由于世界能源、資源危機(jī)與環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重，在迫切要求節(jié)能、減污和節(jié)省地球有限資源的今天，鎂合金材料的開發(fā)和應(yīng)用越來越受到世界各國的重視；鎂合金以其密度最小、比強度和比剛度高、資源豐富、電磁屏蔽性好、抗輻射、熱中子俘獲截面下、熱成形性好、以及易于機(jī)械加工及良好的機(jī)械性能和阻尼減振降噪能力等獨特的性能引起了人們普遍關(guān)注，全球掀起了鎂合金開發(fā)應(yīng)用的熱潮；然而由于鎂合金自身存在耐腐蝕性能差、在室溫和低溫條件下塑性較差、室溫變形較難等缺點，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用，解決鎂合金耐蝕性能及加工性能成為當(dāng)今研究之急需。
[0003]較常用的 合金鋁板系列，主要元素為鎂，含鎂量在3-5%之間，又可以稱為鋁鎂合金。鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬，由于鎂的密度小，它的合金也以質(zhì)輕著稱。鎂鋁合金是用鎂錠和鋁錠在保護(hù)氣體中高溫熔融而成，其主要特點為密度低，抗拉強度高，延伸率高。在相同的面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列，在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對高性能的鎂鋁合金板材的需求日益增多。高鎂鋁合金廣泛應(yīng)用于交通運輸、造船、航天航空等領(lǐng)域。
[0004]鋁合金熔點低、機(jī)械性能好，因而在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。用該合金體系制造的鑄件主要用在五個方面:一是構(gòu)件類，如用于造紙機(jī)械、紡織機(jī)械、制磚機(jī)械、筑路機(jī)械、冶金機(jī)械、起重機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料機(jī)械及礦山機(jī)械等的配件；二是軸瓦、軸承、滑板及滑塊等；三是汽車、拖拉機(jī)、船舶配件；四是模具類，如鑄塑模、吹塑模、壓型模、沖載模；五是裝飾工藝品。
[0005]鎂鋁合金是熱不可強化的合金，具有中等強度，加工性能與腐蝕性能良好，在工業(yè)區(qū)和海洋暴露中均有較高的耐蝕性，廣泛用于制作航空、航天構(gòu)件(蒙皮、框架或翼梁等)，也是制作船板、船外殼的首選材料。鎂鋁合金的力學(xué)性能隨著Mg含量的增加而增大，但其耐蝕性惡化，塑性下降，制備過程中易出現(xiàn)裂紋?，F(xiàn)有的Mg含量>8%的高鎂鋁合金板材的制備方法是熔鑄、加熱、熱軋、中溫軋制、成品退火，精整驗收，制備的高鎂鋁合金板材中晶粒的直徑為2100 μ m~2300 μ m,晶粒粗大，材料的抗拉強度為310MPa~360MPa，力學(xué)性能波動大，由于裂紋造成的廢品較多，成品率僅為20%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、工作性能優(yōu)良的具有良好耐蝕、易加工鋁合金板材。
[0007]—種具有良好耐蝕、易加工鋁合金板材，其化學(xué)成份以重量百分比計為:按照質(zhì)量百分比包括以下合金元素:Mg:4.3%~6.6 wt%,Si 0.6~0.3wt%，Cu 0.60~0.7wt%，Zn ^ 0.2wt%, Fe ^ 0.3wt %, Mn 0.2 ~0.8wt%, Cr 0.01 ~0.3wt%, T1:0.01 ~0.3wt%,Ni ( 0.10%，余量為Al ;所述合金成分中的Mg和Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1，且Mn、Cr和Ti三種
合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總含量≥0.3%。
[0008]一種具有良好耐蝕、易加工鋁合金板材的制造方法，包括以下步驟:
①合金熔煉，采用石墨粘土坩堝在電阻爐中熔煉，分別稱取純鎂錠、鋁錳中間合金、鋁鈦中間合金、鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、電解銅、鋁鎳中間合金、鋁鋅中間合金和重熔用鋁錠并加入到干燥的熔煉爐中進(jìn)行均火處理，均火處理完后進(jìn)行加熱，在溫度為700°C~7500C的條件下熔煉3h~5h，并添加少量覆蓋劑，得到鋁合金熔液，并充分?jǐn)嚢?；然后造渣、除氣精煉，停電，靜置熔體；
②鑄造成型，采用半連續(xù)方式鑄造成型；
③將步驟②得到的鋁合金鑄錠銑去表面的鑄造氧化皮后，將鋁合金鑄錠上下兩面用厚度為2.6mm~3.0mm的純鋁板覆蓋起來，放入到加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為400°C~430°C，經(jīng)過5~7道次熱軋至坯料的厚度為190mm~210mm，然后將坯料的兩個側(cè)邊進(jìn)行熱軋棍邊，再經(jīng)過3~5道次熱軋至還料的厚度為130_~140mm,控制熱軋終了時坯料的溫度不低于320°C ；
④預(yù)形核處理，將上述成分的合金鑄錠在循環(huán)風(fēng)爐中進(jìn)行低溫預(yù)先形核處理，處理溫度為IOO0C- 500°C，時間為Ih~24h ；
⑤均勻化處理，預(yù)形核處理后接著進(jìn)行常規(guī)均勻化處理，溫度550°C，時間24h；
⑥熱軋，均勻化處理后將鑄錠切頭銑面，重新加熱至430°C~450°C，熱變形總量>85%,終軋溫度≥3000C，熱軋終軋厚度為4mm~7mm ;
⑦中間退火，熱軋后的板材投入到退火爐中進(jìn)行中間退火，出爐后強制冷卻，要求冷卻速度達(dá)到2V /min ;經(jīng)400°C~440°C中間退火處理0.5h~2h ;
⑧冷軋，中間退火后的板材進(jìn)行冷軋至0.7mm~1.2mm,冷變形量> 75% ；
⑨固溶水淬處理，冷軋后板材經(jīng)540°C~550°C，固溶水淬5min~IOmin；
⑩室溫停放，水淬處理后在室溫下停放Imin~48h;將經(jīng)過室溫停放后的板材置于烘干箱中預(yù)時效處理4min~8h，溫度80°C~240°C ;再次室溫停放，在室溫下停放2周以上。
[0009]本發(fā)明耐蝕、易加工鋁合金板材可以應(yīng)用于要求抗蝕性與成形性均高的場合，例如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具，同時在汽車車身鈑金件也有很好的應(yīng)用，特別是在建筑加工件，建筑工具，各種燈具零部件應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0010]實施例1
配料:依據(jù)以下要求進(jìn)行耐腐蝕銅鋅鋁合金材料的組分配比
Mg:4.3% wt %，Si 0.6wt %，Cu 0.60wt %，Zn < 0.2wt % ,Fe ^ 0.3wt %，Mn 0.2wt %，Cr 0.01 ~0.3wt%，T1:0.01wt%，Ni < 0.10%，余量為 Al ；①合金熔煉，采用石墨粘土坩堝在電阻爐中熔煉，分別稱取純鎂錠、鋁錳中間合金、鋁鈦中間合金、鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、電解銅、鋁鎳中間合金、鋁鋅中間合金和重熔用鋁錠并加入到干燥的熔煉爐中進(jìn)行均火處理，均火處理完后進(jìn)行加熱，在溫度為700°C~7500C的條件下熔煉3h~5h，并添加少量覆蓋劑，得到鋁合金熔液，并充分?jǐn)嚢瑁蝗缓笤煸?、除氣精煉，停電，靜置熔體；
②鑄造成型，采用半連續(xù)方式鑄造成型；
③將步驟②得到的鋁合金鑄錠銑去表面的鑄造氧化皮后，將鋁合金鑄錠上下兩面用厚度為2.6mm~3.0mm的純鋁板覆蓋起來，放入到加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為400°C~430°C，經(jīng)過5~7道次熱軋至坯料的厚度為190mm~210mm，然后將坯料的兩個側(cè)邊進(jìn)行熱軋棍邊，再經(jīng)過3~5道次熱軋至還料的厚度為130_~140mm,控制熱軋終了時坯料的溫度不低于320°C ；
④預(yù)形核處理，將上述成分的合金鑄錠在循環(huán)風(fēng)爐中進(jìn)行低溫預(yù)先形核處理，處理溫度為IOO0C- 500°C，時間為Ih~24h ；
⑤均勻化處理，預(yù)形核處理后接著進(jìn)行常規(guī)均勻化處理，溫度550°C，時間24h；
⑥熱軋，均勻化處理后將鑄錠切頭銑面，重新加熱至430°C~450°C，熱變形總量>85%，終軋溫度≥300°C，熱軋終軋厚度為4mm~7mm ;
⑦中間退火，熱軋后的板材投入到退火爐中進(jìn)行中間退火，出爐后強制冷卻，要求冷卻速度達(dá)到2V /min ;經(jīng)400°C~440°C中間退火處理0.5h~2h ;
⑧冷軋，中間退火后的板材進(jìn)行冷軋至0.7mm~1.2mm,冷變形量> 75% ；
⑨固溶水淬處理，冷軋后板材經(jīng)540°C~550°C，固溶水淬5min~IOmin；
⑩室溫停放，水淬處理后在室溫下停放Imin~48h;將經(jīng)過室溫停放后的板材置于烘干箱中預(yù)時效處理4min~8h，溫度80°C~240°C ;再次室溫停放，在室溫下停放2周以上
本實施方式的高鎂鋁合金板材中鎂含量高達(dá)8.3%~9.6%，合理控制鑄錠成分配比，保證了鑄錠的成分穩(wěn)定、組織均勻；采用二次加熱，二次軋制，嚴(yán)格控制出爐溫度，在第一次熱軋前用純鋁板將鑄錠包裹起來，并加強輥邊，克服快速加工硬化的影響，使鑄塊減少裂紋的產(chǎn)生；中間退火工序采用鹽浴退火方式進(jìn)行，嚴(yán)格控制加熱時間，防止晶粒長大，為后序二重加工提供了組織保障；成品退火工序采用鹽浴退火方式進(jìn)行，嚴(yán)格控制加熱時間，板材升溫迅速，晶粒細(xì)小，組織均勻，無粗大晶粒，保證了板材最終力學(xué)性能穩(wěn)定；鹽浴退火后采用水冷方式冷卻，晶粒來不及長大，為力學(xué)性能穩(wěn)定提供了保證。本實施方式制備的高鎂鋁合金板材板面平整、薄厚均勻、表面光潔度好，無油斑、成品率為48%~55%，力學(xué)性能穩(wěn)定，其強度390MPa~400MPa，其焊接性能好，防腐性能好。
[0011]本發(fā)明耐蝕、易加工鋁合金板材可以應(yīng)用于要求抗蝕性與成形性均高的場合，例如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具，同時在汽車車身鈑金件也有很好的應(yīng)用，特別是在建筑加工件，建筑工具，各種燈具零部件應(yīng)用。
上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限制本發(fā)明的實施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種耐蝕、易加工鋁合金板材，其特征在于:按照質(zhì)量百分比包括以下合金元素:Mg:4.3 % ~6.6 Wt %，Si 0.6 ~0.3wt %, Cu 0.60 ~0.7wt %, Zn ^ 0.2wt %,Fe ( 0.3wt%,Mn 0.2 ~0.8wt%,Cr 0.01 ~0.3wt%,Ti:0.01 ~(λ 3wt%,Ni ( 0.10%,余量為Al ;所述合金成分中的Mg和Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為I,且Mn、Cr和Ti三種合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總含量 ≥0.3%。
2.權(quán)利要求1所述的耐蝕、易加工鋁合金板材制造方法，其特征在于:包括以下步驟: ①合金熔煉，采用石墨粘土坩堝在電阻爐中熔煉，分別稱取純鎂錠、鋁錳中間合金、鋁鈦中間合金、鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、電解銅、鋁鎳中間合金、鋁鋅中間合金和重熔用鋁錠并加入到干燥的熔煉爐中進(jìn)行均火處理，均火處理完后進(jìn)行加熱，在溫度為700°C~7500C的條件下熔煉3h~5h，并添加少量覆蓋劑，得到鋁合金熔液，并充分?jǐn)嚢?；然后造渣、除氣精煉，停電，靜置熔體； ②鑄造成型，采用半連續(xù)方式鑄造成型； ③將步驟②得到的鋁合金鑄錠銑去表面的鑄造氧化皮后，將鋁合金鑄錠上下兩面用厚度為2.6mm~3.0mm的純鋁板覆蓋起來，放入到加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為400°C~430°C，經(jīng)過5 ~7道次熱軋至坯料的厚度為190mm~210mm，然后將坯料的兩個側(cè)邊進(jìn)行熱軋棍邊，再經(jīng)過3~5道次熱軋至還料的厚度為130_~140mm,控制熱軋終了時坯料的溫度不低于320°C ； ④預(yù)形核處理，將上述成分的合金鑄錠在循環(huán)風(fēng)爐中進(jìn)行低溫預(yù)先形核處理，處理溫度為IOO0C- 500°C，時間為Ih~24h ； ⑤均勻化處理，預(yù)形核處理后接著進(jìn)行常規(guī)均勻化處理，溫度550°C，時間24h； ⑥熱軋，均勻化處理后將鑄錠切頭銑面，重新加熱至430°C~450°C，熱變形總量>85%，終軋溫度≥300°C，熱軋終軋厚度為4mm~7mm ; ⑦中間退火，熱軋后的板材投入到退火爐中進(jìn)行中間退火，出爐后強制冷卻，要求冷卻速度達(dá)到2V /min ;經(jīng)400°C~440°C中間退火處理0.5h~2h ; ⑧冷軋，中間退火后的板材進(jìn)行冷軋至0.7mm~1.2mm,冷變形量> 75% ； ⑨固溶水淬處理，冷軋后板材經(jīng)540°C~550°C，固溶水淬5min~IOmin； ⑩室溫停放，水淬處理后在室溫下停放Imin~48h;將經(jīng)過室溫停放后的板材置于烘干箱中預(yù)時效處理4min~8h，溫度80°C~240°C ;再次室溫停放，在室溫下停放2周以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐蝕、易加工鋁合金板材制造方法，其特征在于:所述半連續(xù)方式鑄造為將步驟①的鋁合金熔液在鑄造溫度為680°C~720°C、鑄造速度為70mm/min~75mm/min、冷卻水強度為0.05MPa~0.2MPa、冷卻水溫度為10°C~20°C的條件下按半連續(xù)鑄造法制成厚度為255mm~300mm的鋁合金鑄錠。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐蝕、易加工鋁合金板材制造方法，其特征在于:均火處理的定溫為520°C，升溫速度為5°C /min，保溫溫度為500-520°C，保溫時間為24h ;加熱時的定溫為490°C，保溫溫度為470-490°C，保溫時間為12h，出爐溫度為470_490°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐蝕、易加工鋁合金板材在工業(yè)裝置、薄板加工件、焊接零部件、熱交換器、汽車車身鈑金件和建筑裝飾加工件的應(yīng)用。
【文檔編號】C22C21/08GK103981404SQ201410183831
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】陳海波, 陳桂蘭, 陳春燕, 陳愛國, 陳仁訓(xùn), 陳冰玲, 劉桂春 申請人:南安市國高建材科技有限公司