新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜，包括柜體，所述柜體按重量百分比包括Mg0.2％，Si 2.0％，Cu4.0％，Mn0.2％，F(xiàn)e0.2％，Zr0.1％，Er0.1％，Cr0.01％，Ni0.01％，Ti0.1％，Al余量。所述柜體經(jīng)過(guò)(1)熔煉；(2)加入Al?5Ti?B、Al?lOSr和RE三種金屬細(xì)化變質(zhì)劑添加細(xì)化變質(zhì)劑；(3)在100MPa的條件下靜置2h形成鑄錠；(4)五道熱軋，在超聲波振動(dòng)下三道冷軋；(5)利用C和V激光改性和(6)十八烷基三氯硅烷溶液表面處理后得到成品。本發(fā)明利用多種手段對(duì)柜體的材料進(jìn)行改性和處理，使得柜體在惡劣的工作條件下腐蝕仍能保持氧化膜的完整，避免金屬失效，滿足當(dāng)今工業(yè)發(fā)展的要求。
【專利說(shuō)明】
新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，具體涉及的是新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，高壓真空配電柜大多數(shù)采用采用鐵板或者鋁板制成，鐵板容易生銹腐爛，并 且很重，鋁板厚度太薄，容易變形，并且鐵、鋁都很容易被氧化，導(dǎo)致使用壽命短，但是，相比 于鐵板來(lái)說(shuō)鋁板的散熱性能更好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜， 解決使用鋁合金不具有鋼材強(qiáng)度和成型性，容易被氧化，使用壽命短的技術(shù)問(wèn)題。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真 空配電柜，包括柜體，所述柜體按重量百分比包括MgO. 2 %，Si 2.0 %，Cu4.0 %，MnO. 2 %， Fe0.2%，Zr0.1%，Er0.1%，Cr0.01%，Ni0.01%，Ti0.1%，A1 余量。
[0005] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜制備方法，所述柜體為由以下步驟制成 的：
[0006] (1)于300°C下預(yù)熱熔煉中使用的加熱爐和純鋁1~2h; (2)預(yù)熱后的純鋁在減壓狀 態(tài)下熔煉溫度為750 °C的加熱爐中完全熔化后加入單晶硅顆粒，單晶硅顆粒熔化后加入鋁 銅中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鐵中間合金、鋁鋯中間合金以 及少量稀土元素鉺，并保溫一段時(shí)間至中間合金完全熔化，充分?jǐn)嚢韬髮⒓訜釥t升溫，加入 鋁鈦中間合金至鋁鈦中間合金完全熔化，降溫至750°C，扒渣，加入純鎂，在真空的條件下保 溫30~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三種金屬細(xì)化變質(zhì)劑，三者加入的重量百分 比比例為8:1:3; (5)加入精煉劑充分反應(yīng)，除氣、除渣，；（6)熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù) 熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置2h，形成鑄錠；（7)所述鑄錠切割成合適尺 寸后于550°C的條件下進(jìn)行12小時(shí)的均勻化退火，爐冷至室溫；（8)所述鑄錠升溫至420°C后 保溫3小時(shí)，進(jìn)行五個(gè)道次的熱乳，每個(gè)道次熱乳完后在530°C保溫半小時(shí)；（9)熱乳后進(jìn)行 三個(gè)道次的冷乳，鋁合金一端相對(duì)固定并連接超聲波振動(dòng)裝置，另一端進(jìn)入乳機(jī)中，激振頻 率為12kHz，鋁合金超聲振動(dòng)受壓延伸，冷乳后對(duì)合金在240°C下進(jìn)行2個(gè)小時(shí)的退火處理， 得到一定厚度的鋁合金板材；（10)對(duì)鋁合金板材在540°C下進(jìn)行半小時(shí)的固溶處理，然后水 淬；（11)鋁合金板材在180 °C下進(jìn)行5小時(shí)的人工時(shí)效；（12)將混合粉末C和V均勻涂抹于鋁 合金板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)鋁合金板材進(jìn)行激光處理改性，使得鋁合金 板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔融覆蓋于鋁合金板材的表面，處理過(guò)程 中使用氬氣進(jìn)行保護(hù)，其激光器工藝參數(shù)范圍為:激光功率1.7kw，掃描速率13mn/s，束斑直 徑均為4_。（ 13)配置鹽酸體積與去離子水體積比為2:1的鹽酸溶液，以乙醇為溶質(zhì)配置5mM 的十八烷基三氯硅烷溶液，將得到的鋁合金放入鹽酸溶液中處理2min，處理完后用大量去 離子水沖洗鋁合金表面以去除多余的鹽酸，隨后將樣品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸 泡12h，制備的樣品在80°C下干燥30min; (14)沖壓塑型。
[0007] 本發(fā)明的有益效果：
[0008] 1、合理調(diào)整各個(gè)元素重量百分比的比例，使得柜體中形成保持最大時(shí)效強(qiáng)化能力 的Mg 2Si相，增強(qiáng)柜體強(qiáng)度的同時(shí)增加其延伸率。加入適當(dāng)比例的Cu元素，降低自然時(shí)效對(duì) 材料性能的不利影響，形成更細(xì)小、更多的Mg 2Si相(針狀β〃相），同時(shí)避免加入Cu元素后降 低柜體抗蝕性。加入微量Μη和Cr，會(huì)產(chǎn)生彌散相，抑制合金再結(jié)晶，提高合金強(qiáng)度，增加合金 抗晶間腐蝕能力，改善合金性能。適量的稀土元素加入柜體中，可以減少或消除熔鑄過(guò)程中 的氣體和有害雜質(zhì)、增加流動(dòng)性、細(xì)化晶粒、加速時(shí)效過(guò)程，而且適量的稀土元素與其他元 素相互配合能夠有效地改善合金的力學(xué)性能及腐蝕性能。
[0009] 2、減壓狀態(tài)下熔煉柜體可有效地降低熔煉溫度，節(jié)省資源。同時(shí)為了保持加熱器 內(nèi)的壓強(qiáng)，加熱器在排出氣體的同時(shí)需要灌入一定量的惰性氣體，惰性氣體首先直接通入 金屬熔液中，形成氣泡，帶動(dòng)金屬熔液中的雜質(zhì)向上移動(dòng)，與氣體共同排放，去除雜質(zhì)，另外 惰性氣體迫使熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體隨之排放，防止氧氣等具有氧化性質(zhì)的氣體進(jìn)入 加熱器中氧化金屬熔液。
[0010] 3、三種細(xì)化變質(zhì)劑對(duì)柜體都有積極作用，但是單獨(dú)使用時(shí)存在一定的局限性，如 單獨(dú)加入Sr作變質(zhì)處理，合金吸氣傾向加劇，降低合金的致密性，易形成嚴(yán)重的柱狀晶組 織，導(dǎo)致力學(xué)性能反而下降，稀土容易氧化，變質(zhì)效果維持時(shí)間短等;而Al-5Ti-B細(xì)化劑的 抗衰減性能仍不能令人滿意，而且易受Zr原子的毒化而失去細(xì)化晶粒的能力，無(wú)法充分發(fā) 揮其各自的優(yōu)點(diǎn)。而將三者結(jié)合使用在克服其本身具有的缺陷的同時(shí)可充分發(fā)揮各自的優(yōu) 點(diǎn)。
[0011] 4、熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù)熱至300 °C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置 2h，可防止金屬液體凝固過(guò)程中形成疏松結(jié)構(gòu)的鑄錠，從而影響柜體的強(qiáng)度，同時(shí)在高壓的 條件下有利于形成致密結(jié)構(gòu)的鑄錠，增強(qiáng)柜體的強(qiáng)度。
[0012] 5、柜體在一定振幅下超聲振動(dòng)受壓延伸，可減少乳制過(guò)程中受到的摩擦力，從而 降低摩擦力對(duì)柜體板材表面的影響，相對(duì)于靜態(tài)冷乳，超聲振動(dòng)冷乳的柜體表面更加光滑， 有利于進(jìn)行下一步驟的操作。
[0013] 6、將混合粉末C和V均勻涂抹于柜體板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)柜體 板材進(jìn)行激光處理改性，能有效地使柜體板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V 熔融覆蓋于柜體板材的表面，柜體板材表面形成納米級(jí)的凹坑，增加柜體板材的表面積，提 高摩擦力的同時(shí)使得下一步驟的十八烷基三氯硅烷溶液更容易進(jìn)入柜體板材表面，在柜體 表面形成多種形貌的微結(jié)構(gòu)，然后在表面上自組裝具備防腐耐磨性能的硅烷膜，從而改變 柜體板材的表面性質(zhì)，而柜體板材表面形成的C-V覆膜可有效地提高柜體板材在高溫下的 抗氧化性能，改變柜體板材的表面性質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0015] 實(shí)施例一
[0016] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜，包括柜體，所述柜體按重量百分比包 ?Mg0.2%,Si 2.0%,Cu4.0%,Mn0.2%,Fe0.2%,Zr0.1%,Er0.1%,Cr0.01%,Ni0.01%, Ti0.1%，Al 余量。
[0017] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜制備方法，所述柜體為由以下步驟制成 的：
[0018] (1)于300°C下預(yù)熱熔煉中使用的加熱爐和純鋁1~2h; (2)預(yù)熱后的純鋁在減壓狀 態(tài)下熔煉溫度為750 °C的加熱爐中完全熔化后加入單晶硅顆粒，單晶硅顆粒熔化后加入鋁 銅中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鐵中間合金、鋁鋯中間合金以 及少量稀土元素鉺，并保溫一段時(shí)間至中間合金完全熔化，充分?jǐn)嚢韬髮⒓訜釥t升溫，加入 鋁鈦中間合金至鋁鈦中間合金完全熔化，降溫至750°C，扒渣，加入純鎂，在真空的條件下保 溫30~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三種金屬細(xì)化變質(zhì)劑，三者加入的重量百分 比比例為8:1:3; (5)加入精煉劑充分反應(yīng)，除氣、除渣，；（6)熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù) 熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置2h，形成鑄錠；（7)所述鑄錠切割成合適尺 寸后于550°C的條件下進(jìn)行12小時(shí)的均勻化退火，爐冷至室溫；（8)所述鑄錠升溫至420°C后 保溫3小時(shí)，進(jìn)行五個(gè)道次的熱乳，每個(gè)道次熱乳完后在530°C保溫半小時(shí)；（9)熱乳后進(jìn)行 三個(gè)道次的冷乳，鋁合金一端相對(duì)固定并連接超聲波振動(dòng)裝置，另一端進(jìn)入乳機(jī)中，激振頻 率為12kHz，鋁合金超聲振動(dòng)受壓延伸，冷乳后對(duì)合金在240°C下進(jìn)行2個(gè)小時(shí)的退火處理， 得到一定厚度的鋁合金板材；（10)對(duì)鋁合金板材在540°C下進(jìn)行半小時(shí)的固溶處理，然后水 淬；（11)鋁合金板材在180 °C下進(jìn)行5小時(shí)的人工時(shí)效；（12)將混合粉末C和V均勻涂抹于鋁 合金板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)鋁合金板材進(jìn)行激光處理改性，使得鋁合金 板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔融覆蓋于鋁合金板材的表面，處理過(guò)程 中使用氬氣進(jìn)行保護(hù)，其激光器工藝參數(shù)范圍為:激光功率1.7kw，掃描速率13mn/s，束斑直 徑均為4_。（ 13)配置鹽酸體積與去離子水體積比為2:1的鹽酸溶液，以乙醇為溶質(zhì)配置5mM 的十八烷基三氯硅烷溶液，將得到的鋁合金放入鹽酸溶液中處理2min，處理完后用大量去 離子水沖洗鋁合金表面以去除多余的鹽酸，隨后將樣品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸 泡12h，制備的樣品在80°C下干燥30min; (14)沖壓塑型。
[0019]制成的柜體板材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度分別為398.4MPa、 325.8MPa、20%、112HB。
[0020] 合理調(diào)整各個(gè)元素重量百分比的比例，使得柜體中形成保持最大時(shí)效強(qiáng)化能力的 Mg2Si相，增強(qiáng)柜體強(qiáng)度的同時(shí)增加其延伸率。加入適當(dāng)比例的Cu元素，降低自然時(shí)效對(duì)材 料性能的不利影響，形成更細(xì)小、更多的Mg 2Si相(針狀β〃相），同時(shí)避免加入Cu元素后降低 柜體抗蝕性。加入微量Μη和Cr，會(huì)產(chǎn)生彌散相，抑制合金再結(jié)晶，提高合金強(qiáng)度，增加合金抗 晶間腐蝕能力，改善合金性能。適量的稀土元素加入柜體中，可以減少或消除熔鑄過(guò)程中的 氣體和有害雜質(zhì)、增加流動(dòng)性、細(xì)化晶粒、加速時(shí)效過(guò)程，而且適量的稀土元素與其他元素 相互配合能夠有效地改善合金的力學(xué)性能及腐蝕性能。
[0021] 減壓狀態(tài)下熔煉柜體可有效地降低熔煉溫度，節(jié)省資源。同時(shí)為了保持加熱器內(nèi) 的壓強(qiáng)，加熱器在排出氣體的同時(shí)需要灌入一定量的惰性氣體，惰性氣體首先直接通入金 屬熔液中，形成氣泡，帶動(dòng)金屬熔液中的雜質(zhì)向上移動(dòng)，與氣體共同排放，去除雜質(zhì)，另外惰 性氣體迫使熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體隨之排放，防止氧氣等具有氧化性質(zhì)的氣體進(jìn)入加 熱器中氧化金屬熔液。
[0022] 三種細(xì)化變質(zhì)劑對(duì)柜體都有積極作用，但是單獨(dú)使用時(shí)存在一定的局限性，如單 獨(dú)加入Sr作變質(zhì)處理，合金吸氣傾向加劇，降低合金的致密性，易形成嚴(yán)重的柱狀晶組織， 導(dǎo)致力學(xué)性能反而下降，稀土容易氧化，變質(zhì)效果維持時(shí)間短等;而Al-5Ti-B細(xì)化劑的抗衰 減性能仍不能令人滿意，而且易受Zr原子的毒化而失去細(xì)化晶粒的能力，無(wú)法充分發(fā)揮其 各自的優(yōu)點(diǎn)。而將三者結(jié)合使用在克服其本身具有的缺陷的同時(shí)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。 由表格可知，相對(duì)于單一使用細(xì)化變質(zhì)劑，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑可增強(qiáng)柜體的抗拉強(qiáng) 度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度，其中表中數(shù)據(jù)為添加細(xì)化變質(zhì)劑后與不添加細(xì)化變質(zhì)劑 后柜體在各種性能指標(biāo)上的比較，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑的柜體的抗拉強(qiáng)度增加了 6.892%，屈服強(qiáng)度增加了5.974%，伸長(zhǎng)率增加了18.0%和布氏硬度增加了9.821 %。
[0023]
[0024]熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù)熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置 2h，可防止金屬液體凝固過(guò)程中形成疏松結(jié)構(gòu)的鑄錠，從而影響柜體板材的強(qiáng)度，同時(shí)在高 壓的條件下有利于形成致密結(jié)構(gòu)的鑄錠，增強(qiáng)柜體的強(qiáng)度。
[0025] 柜體在一定振幅下超聲振動(dòng)受壓延伸，可減少乳制過(guò)程中受到的摩擦力，從而降 低摩擦力對(duì)柜體板材表面的影響，相對(duì)于靜態(tài)冷乳，超聲振動(dòng)冷乳的柜體表面更加光滑，有 利于進(jìn)行下一步驟的操作。
[0026] 將混合粉末C和V均勻涂抹于柜體板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)柜體板 材進(jìn)行激光處理改性，能有效地使柜體板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔 融覆蓋于柜體板材的表面，柜體板材表面形成納米級(jí)的凹坑，增加柜體板材的表面積，提高 摩擦力的同時(shí)使得下一步驟的十八烷基三氯硅烷溶液更容易進(jìn)入柜體板材表面，在柜體表 面形成多種形貌的微結(jié)構(gòu)，然后在表面上自組裝具備防腐耐磨性能的硅烷膜，從而改變柜 體板材的表面性質(zhì)，而柜體板材表面形成的C-V覆膜可有效地提高柜體板材在高溫下的抗 氧化性能，改變柜體板材的表面性質(zhì)。
[0027] 為了測(cè)定柜體表面生成膜層在鹽溶液中的耐蝕性能，采用Tafel曲線和電化學(xué)阻 抗譜來(lái)評(píng)價(jià)薄膜的防腐性能，在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試之前所有樣品都在NaCl溶液中浸泡一段時(shí) 間，電化學(xué)阻抗譜和計(jì)劃曲線在開路點(diǎn)位(0CP)穩(wěn)定之后進(jìn)行測(cè)量，得到柜體板材的腐蝕電 位(E rarr)和腐蝕電流密度(I。_)的數(shù)值，一般認(rèn)為腐蝕電位越高樣品腐蝕的傾向越小，而腐 蝕電流密度越小表示樣品的腐蝕速度越小，耐蝕性能越好。測(cè)量得到的柜體板材的腐蝕電 位(E CQrr)為-545.8mV，柜體板材的腐蝕電流密度（ICQrr)為1.421μΑαιΓ2，而未經(jīng)過(guò)處理的柜 體是-1057mV，未經(jīng)處理的柜體的腐蝕電流密度（I ccirr)為4.303μΑαιΓ2,由此可知，本發(fā)明的 柜體板材抗腐蝕性能相比于未經(jīng)過(guò)處理的柜體有所提升。
[0028] 實(shí)施例二
[0029] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜，包括柜體，所述柜體按重量百分比包 ?Mg0.6% ,Si3.5% ,Cu6.0% ,Mn0.3% ,Fe0.3% ,Zr0.5% ,Er0.5% ,Cr0.02% ,Ni0.02% , Ti0.2%，Al 余量。
[0030] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜制備方法，所述柜體為由以下步驟制成 的：
[0031] (1)于320下預(yù)熱熔煉中使用的加熱爐和純鋁1~2h; (2)預(yù)熱后的純鋁在減壓狀態(tài) 下熔煉溫度為750°C的加熱爐中完全熔化后加入單晶硅顆粒，單晶硅顆粒熔化后加入鋁銅 中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鐵中間合金、鋁鋯中間合金以及 少量稀土元素鉺，并保溫一段時(shí)間至中間合金完全熔化，充分?jǐn)嚢韬髮⒓訜釥t升溫，加入鋁 鈦中間合金至鋁鈦中間合金完全熔化，降溫至750°C，扒渣，加入純鎂，在真空的條件下保溫 30~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三種金屬細(xì)化變質(zhì)劑，三者加入的重量百分比 比例為8:1: 3; (5)加入精煉劑充分反應(yīng)，除氣、除渣，；（6)熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù)熱 至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置2.5h，形成鑄錠；（7)所述鑄錠切割成合適尺 寸后于550°C的條件下進(jìn)行12小時(shí)的均勻化退火，爐冷至室溫；（8)所述鑄錠升溫至420°C后 保溫3小時(shí)，進(jìn)行五個(gè)道次的熱乳，每個(gè)道次熱乳完后在530°C保溫半小時(shí)；（9)熱乳后進(jìn)行 三個(gè)道次的冷乳，鋁合金一端相對(duì)固定并連接超聲波振動(dòng)裝置，另一端進(jìn)入乳機(jī)中，激振頻 率為14kHz，鋁合金超聲振動(dòng)受壓延伸，冷乳后對(duì)合金在240°C下進(jìn)行2~3個(gè)小時(shí)的退火處 理，得到一定厚度的鋁合金板材；（10)對(duì)鋁合金板材在540°C下進(jìn)行半小時(shí)的固溶處理，然 后水淬；（11)鋁合金板材在180°C下進(jìn)行5小時(shí)的人工時(shí)效；（12)將混合粉末C和V均勻涂抹 于鋁合金板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)鋁合金板材進(jìn)行激光處理改性，使得鋁 合金板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔融覆蓋于鋁合金板材的表面，處理 過(guò)程中使用氬氣進(jìn)行保護(hù)，其激光器工藝參數(shù)范圍為:激光功率2. Okw，掃描速率15mn/s，束 斑直徑均為4_。（13)配置鹽酸體積與去離子水體積比為2:1的鹽酸溶液，以乙醇為溶質(zhì)配 置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，將得到的鋁合金放入鹽酸溶液中處理2min，處理完后用大 量去離子水沖洗鋁合金表面以去除多余的鹽酸，隨后將樣品放置于十八烷基三氯硅烷溶液 中浸泡12h，制備的樣品在80°C下干燥30min; (14)沖壓塑型。
[0032]制成的柜體板材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度分別為427.2MPa、 341.8MPa、16%、107HB。
[0033]三種細(xì)化變質(zhì)劑對(duì)柜體都有積極作用，但是單獨(dú)使用時(shí)存在一定的局限性，如單 獨(dú)加入Sr作變質(zhì)處理，合金吸氣傾向加劇，降低合金的致密性，易形成嚴(yán)重的柱狀晶組織， 導(dǎo)致力學(xué)性能反而下降，稀土容易氧化，變質(zhì)效果維持時(shí)間短等;而Al-5Ti-B細(xì)化劑的抗衰 減性能仍不能令人滿意，而且易受Zr原子的毒化而失去細(xì)化晶粒的能力，無(wú)法充分發(fā)揮其 各自的優(yōu)點(diǎn)。而將三者結(jié)合使用在克服其本身具有的缺陷的同時(shí)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。 由表格可知，相對(duì)于單一使用細(xì)化變質(zhì)劑，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑可增強(qiáng)柜體的抗拉強(qiáng) 度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度，其中表中數(shù)據(jù)為添加細(xì)化變質(zhì)劑后與不添加細(xì)化變質(zhì)劑 后柜體在各種性能指標(biāo)上的比較。
[0034]合理調(diào)整各個(gè)元素重量百分比的比例，使得柜體中形成保持最大時(shí)效強(qiáng)化能力的 Mg2Si相，增強(qiáng)柜體強(qiáng)度的同時(shí)增加其延伸率。加入適當(dāng)比例的Cu元素，降低自然時(shí)效對(duì)材 料性能的不利影響，形成更細(xì)小、更多的Mg 2Si相(針狀β〃相），同時(shí)避免加入Cu元素后降低 柜體抗蝕性。加入微量Μη和Cr，會(huì)產(chǎn)生彌散相，抑制合金再結(jié)晶，提高合金強(qiáng)度，增加合金抗 晶間腐蝕能力，改善合金性能。適量的稀土元素加入柜體中，可以減少或消除熔鑄過(guò)程中的 氣體和有害雜質(zhì)、增加流動(dòng)性、細(xì)化晶粒、加速時(shí)效過(guò)程，而且適量的稀土元素與其他元素 相互配合能夠有效地改善合金的力學(xué)性能及腐蝕性能。
[0035] 減壓狀態(tài)下熔煉柜體可有效地降低熔煉溫度，節(jié)省資源。同時(shí)為了保持加熱器內(nèi) 的壓強(qiáng)，加熱器在排出氣體的同時(shí)需要灌入一定量的惰性氣體，惰性氣體首先直接通入金 屬熔液中，形成氣泡，帶動(dòng)金屬熔液中的雜質(zhì)向上移動(dòng)，與氣體共同排放，去除雜質(zhì)，另外惰 性氣體迫使熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體隨之排放，防止氧氣等具有氧化性質(zhì)的氣體進(jìn)入加 熱器中氧化金屬熔液。
[0036] 三種細(xì)化變質(zhì)劑對(duì)柜體都有積極作用，但是單獨(dú)使用時(shí)存在一定的局限性，如單 獨(dú)加入Sr作變質(zhì)處理，合金吸氣傾向加劇，降低合金的致密性，易形成嚴(yán)重的柱狀晶組織， 導(dǎo)致力學(xué)性能反而下降，稀土容易氧化，變質(zhì)效果維持時(shí)間短等;而Al-5Ti-B細(xì)化劑的抗衰 減性能仍不能令人滿意，而且易受Zr原子的毒化而失去細(xì)化晶粒的能力，無(wú)法充分發(fā)揮其 各自的優(yōu)點(diǎn)。而將三者結(jié)合使用在克服其本身具有的缺陷的同時(shí)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。 由表格可知，相對(duì)于單一使用細(xì)化變質(zhì)劑，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑可增強(qiáng)柜體的抗拉強(qiáng) 度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度，其中表中數(shù)據(jù)為添加細(xì)化變質(zhì)劑后與不添加細(xì)化變質(zhì)劑 后柜體在各種性能指標(biāo)上的比較，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑的柜體的抗拉強(qiáng)度增加了 7.234%，屈服強(qiáng)度增加了6.704%，伸長(zhǎng)率增加了20.0%和布氏硬度增加了10.758%。
[0037]
[0038]熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù)熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置 2.5h，可防止金屬液體凝固過(guò)程中形成疏松結(jié)構(gòu)的鑄錠，從而影響柜體板材的強(qiáng)度，同時(shí)在 高壓的條件下有利于形成致密結(jié)構(gòu)的鑄錠，增強(qiáng)柜體的強(qiáng)度。
[0039] 柜體在一定振幅下超聲振動(dòng)受壓延伸，可減少乳制過(guò)程中受到的摩擦力，從而降 低摩擦力對(duì)柜體板材表面的影響，相對(duì)于靜態(tài)冷乳，超聲振動(dòng)冷乳的柜體表面更加光滑，有 利于進(jìn)行下一步驟的操作。
[0040] 將混合粉末C和V均勻涂抹于柜體板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)柜體板 材進(jìn)行激光處理改性，能有效地使柜體板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔 融覆蓋于柜體板材的表面，柜體板材表面形成納米級(jí)的凹坑，增加柜體板材的表面積，提高 摩擦力的同時(shí)使得下一步驟的十八烷基三氯硅烷溶液更容易進(jìn)入柜體板材表面，在柜體表 面形成多種形貌的微結(jié)構(gòu)，然后在表面上自組裝具備防腐耐磨性能的硅烷膜，從而改變柜 體板材的表面性質(zhì)，而柜體板材表面形成的C-V覆膜可有效地提高柜體板材在高溫下的抗 氧化性能，改變柜體板材的表面性質(zhì)。
[0041] 為了測(cè)定柜體表面生成膜層在鹽溶液中的耐蝕性能，采用Tafel曲線和電化學(xué)阻 抗譜來(lái)評(píng)價(jià)薄膜的防腐性能，在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試之前所有樣品都在NaCl溶液中浸泡一段時(shí) 間，電化學(xué)阻抗譜和計(jì)劃曲線在開路點(diǎn)位(0CP)穩(wěn)定之后進(jìn)行測(cè)量，得到柜體板材的腐蝕電 位(E rarr)和腐蝕電流密度(I。_)的數(shù)值，一般認(rèn)為腐蝕電位越高樣品腐蝕的傾向越小，而腐 蝕電流密度越小表示樣品的腐蝕速度越小，耐蝕性能越好。測(cè)量得到的柜體板材的腐蝕電 位(Eccirr)為-564.2mV，柜體板材的腐蝕電流密度（Iccirr)為1.145μΑαιΓ 2,而未經(jīng)過(guò)處理的柜 體是-1057mV，未經(jīng)處理的柜體的腐蝕電流密度（Iccirr)為4.303μΑαιΓ2,由此可知，本發(fā)明的 柜體板材抗腐蝕性能相比于未經(jīng)過(guò)處理的柜體有所提升。
[0042] 實(shí)施例三
[0043] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜，包括柜體，所述柜體按重量百分比包 括Mg0.6%，Si2.0%，Cu5.0%，Mn0.25%，F(xiàn)e0.25%，Zr0.3%，Er0.3%，Cr0.015%， Ni0.015%，Ti0.015%，A1 余量。
[0044] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜制備方法，所述柜體為由以下步驟制成 的：
[0045] (1)于330°C下預(yù)熱熔煉中使用的加熱爐和純鋁1~2h; (2)預(yù)熱后的純鋁在減壓狀 態(tài)下熔煉溫度為750 °C的加熱爐中完全熔化后加入單晶硅顆粒，單晶硅顆粒熔化后加入鋁 銅中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鐵中間合金、鋁鋯中間合金以 及少量稀土元素鉺，并保溫一段時(shí)間至中間合金完全熔化，充分?jǐn)嚢韬髮⒓訜釥t升溫，加入 鋁鈦中間合金至鋁鈦中間合金完全熔化，降溫至750°C，扒渣，加入純鎂，在真空的條件下保 溫30~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三種金屬細(xì)化變質(zhì)劑，三者加入的重量百分 比比例為8:1:3; (5)加入精煉劑充分反應(yīng)，除氣、除渣，；（6)熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù) 熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置3h，形成鑄錠；（7)所述鑄錠切割成合適尺 寸后于550°C的條件下進(jìn)行12小時(shí)的均勻化退火，爐冷至室溫；（8)所述鑄錠升溫至420°C后 保溫3小時(shí)，進(jìn)行五個(gè)道次的熱乳，每個(gè)道次熱乳完后在530°C保溫半小時(shí)；（9)熱乳后進(jìn)行 三個(gè)道次的冷乳，鋁合金一端相對(duì)固定并連接超聲波振動(dòng)裝置，另一端進(jìn)入乳機(jī)中，激振頻 率為15kHz，鋁合金超聲振動(dòng)受壓延伸，冷乳后對(duì)合金在240°C下進(jìn)行2~3個(gè)小時(shí)的退火處 理，得到一定厚度的鋁合金板材；（10)對(duì)鋁合金板材在540°C下進(jìn)行半小時(shí)的固溶處理，然 后水淬；（11)鋁合金板材在180°C下進(jìn)行5小時(shí)的人工時(shí)效；（12)將混合粉末C和V均勻涂抹 于鋁合金板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)鋁合金板材進(jìn)行激光處理改性，使得鋁 合金板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔融覆蓋于鋁合金板材的表面，處理 過(guò)程中使用氬氣進(jìn)行保護(hù)，其激光器工藝參數(shù)范圍為:激光功率2. lkw，掃描速率18mm/s，束 斑直徑均為4_。（13)配置鹽酸體積與去離子水體積比為2:1的鹽酸溶液，以乙醇為溶質(zhì)配 置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，將得到的鋁合金放入鹽酸溶液中處理2min，處理完后用大 量去離子水沖洗鋁合金表面以去除多余的鹽酸，隨后將樣品放置于十八烷基三氯硅烷溶液 中浸泡12h，制備的樣品在80°C下干燥30min; (14)沖壓塑型。
[0046]制成的柜體板材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度分別為402.3MPa、 331.2MPa、18%、109HB。合理調(diào)整各個(gè)元素重量百分比的比例，使得柜體中形成保持最大時(shí) 效強(qiáng)化能力的Mg2Si相，增強(qiáng)柜體強(qiáng)度的同時(shí)增加其延伸率。加入適當(dāng)比例的Cu元素，降低 自然時(shí)效對(duì)材料性能的不利影響，形成更細(xì)小、更多的Mg 2Si相(針狀β〃相），同時(shí)避免加入 Cu元素后降低柜體抗蝕性。加入微量Μη和Cr，會(huì)產(chǎn)生彌散相，抑制合金再結(jié)晶，提高合金強(qiáng) 度，增加合金抗晶間腐蝕能力，改善合金性能。適量的稀土元素加入柜體中，可以減少或消 除熔鑄過(guò)程中的氣體和有害雜質(zhì)、增加流動(dòng)性、細(xì)化晶粒、加速時(shí)效過(guò)程，而且適量的稀土 元素與其他元素相互配合能夠有效地改善合金的力學(xué)性能及腐蝕性能。
[0047]減壓狀態(tài)下熔煉柜體可有效地降低熔煉溫度，節(jié)省資源。同時(shí)為了保持加熱器內(nèi) 的壓強(qiáng)，加熱器在排出氣體的同時(shí)需要灌入一定量的惰性氣體，惰性氣體首先直接通入金 屬熔液中，形成氣泡，帶動(dòng)金屬熔液中的雜質(zhì)向上移動(dòng)，與氣體共同排放，去除雜質(zhì)，另外惰 性氣體迫使熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體隨之排放，防止氧氣等具有氧化性質(zhì)的氣體進(jìn)入加 熱器中氧化金屬熔液。
[0048] 三種細(xì)化變質(zhì)劑對(duì)柜體都有積極作用，但是單獨(dú)使用時(shí)存在一定的局限性，如單 獨(dú)加入Sr作變質(zhì)處理，合金吸氣傾向加劇，降低合金的致密性，易形成嚴(yán)重的柱狀晶組織， 導(dǎo)致力學(xué)性能反而下降，稀土容易氧化，變質(zhì)效果維持時(shí)間短等;而Al-5Ti-B細(xì)化劑的抗衰 減性能仍不能令人滿意，而且易受Zr原子的毒化而失去細(xì)化晶粒的能力，無(wú)法充分發(fā)揮其 各自的優(yōu)點(diǎn)。而將三者結(jié)合使用在克服其本身具有的缺陷的同時(shí)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。 由表格可知，相對(duì)于單一使用細(xì)化變質(zhì)劑，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑可增強(qiáng)柜體的抗拉強(qiáng) 度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度，其中表中數(shù)據(jù)為添加細(xì)化變質(zhì)劑后與不添加細(xì)化變質(zhì)劑 后柜體在各種性能指標(biāo)上的比較，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑的柜體的抗拉強(qiáng)度增加了 8.126%，屈服強(qiáng)度增加了7.237%，伸長(zhǎng)率增加了22.0%和布氏硬度增加了 11.594%。
[0049]
[0051 ]熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù)熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置 3h，可防止金屬液體凝固過(guò)程中形成疏松結(jié)構(gòu)的鑄錠，從而影響柜體板材的強(qiáng)度，同時(shí)在高 壓的條件下有利于形成致密結(jié)構(gòu)的鑄錠，增強(qiáng)柜體的強(qiáng)度。
[0052] 柜體在一定振幅下超聲振動(dòng)受壓延伸，可減少乳制過(guò)程中受到的摩擦力，從而降 低摩擦力對(duì)柜體板材表面的影響，相對(duì)于靜態(tài)冷乳，超聲振動(dòng)冷乳的柜體表面更加光滑，有 利于進(jìn)行下一步驟的操作。
[0053] 將混合粉末C和V均勻涂抹于柜體板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)柜體板 材進(jìn)行激光處理改性，能有效地使柜體板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔 融覆蓋于柜體板材的表面，柜體板材表面形成納米級(jí)的凹坑，增加柜體板材的表面積，提高 摩擦力的同時(shí)使得下一步驟的十八烷基三氯硅烷溶液更容易進(jìn)入柜體板材表面，在柜體表 面形成多種形貌的微結(jié)構(gòu)，然后在表面上自組裝具備防腐耐磨性能的硅烷膜，從而改變柜 體板材的表面性質(zhì)，而柜體板材表面形成的C-V覆膜可有效地提高柜體板材在高溫下的抗 氧化性能，改變柜體板材的表面性質(zhì)。
[0054] 為了測(cè)定柜體表面生成膜層在鹽溶液中的耐蝕性能，采用Tafel曲線和電化學(xué)阻 抗譜來(lái)評(píng)價(jià)薄膜的防腐性能，在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試之前所有樣品都在NaCl溶液中浸泡一段時(shí) 間，電化學(xué)阻抗譜和計(jì)劃曲線在開路點(diǎn)位(0CP)穩(wěn)定之后進(jìn)行測(cè)量，得到柜體板材的腐蝕電 位(E rarr)和腐蝕電流密度(I。_)的數(shù)值，一般認(rèn)為腐蝕電位越高樣品腐蝕的傾向越小，而腐 蝕電流密度越小表示樣品的腐蝕速度越小，耐蝕性能越好。測(cè)量得到的柜體板材的腐蝕電 位(E CQrr)為-627.1mV，柜體板材的腐蝕電流密度（ICQrr)為1.298μΑαιΓ2,而未經(jīng)過(guò)處理的柜 體是-1057mV，未經(jīng)處理的柜體的腐蝕電流密度（Icorr)為4.303μΑαιΓ2,由此可知，本發(fā)明的 柜體板材抗腐蝕性能相比于未經(jīng)過(guò)處理的柜體有所提升。
[0055] 實(shí)施例四
[0056] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜，包括柜體，所述柜體按重量百分比包 括Mg0.3%，Si 2.5%，Cu4.5%，Mn0.25%，F(xiàn)e0.2%，Zr0.2%，Er0.2%，Cr0.01%， NiO.Ol%，Ti0.1%，A1 余量。
[0057] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜制備方法，所述柜體為由以下步驟制成 的：
[0058] (1)于340°C下預(yù)熱熔煉中使用的加熱爐和純鋁1~2h; (2)預(yù)熱后的純鋁在減壓狀 態(tài)下熔煉溫度為750 °C的加熱爐中完全熔化后加入單晶硅顆粒，單晶硅顆粒熔化后加入鋁 銅中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鐵中間合金、鋁鋯中間合金以 及少量稀土元素鉺，并保溫一段時(shí)間至中間合金完全熔化，充分?jǐn)嚢韬髮⒓訜釥t升溫，加入 鋁鈦中間合金至鋁鈦中間合金完全熔化，降溫至750°C，扒渣，加入純鎂，在真空的條件下保 溫30~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三種金屬細(xì)化變質(zhì)劑，三者加入的重量百分 比比例為8:1:3; (5)加入精煉劑充分反應(yīng)，除氣、除渣，；（6)熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù) 熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置3.5h，形成鑄錠；（7)所述鑄錠切割成合適 尺寸后于550°C的條件下進(jìn)行12小時(shí)的均勻化退火，爐冷至室溫；（8)所述鑄錠升溫至420°C 后保溫3小時(shí)，進(jìn)行五個(gè)道次的熱乳，每個(gè)道次熱乳完后在530°C保溫半小時(shí)；（9)熱乳后進(jìn) 行三個(gè)道次的冷乳，鋁合金一端相對(duì)固定并連接超聲波振動(dòng)裝置，另一端進(jìn)入乳機(jī)中，激振 頻率為16kHz，鋁合金超聲振動(dòng)受壓延伸，冷乳后對(duì)合金在240°C下進(jìn)行2~3個(gè)小時(shí)的退火 處理，得到一定厚度的鋁合金板材；（10)對(duì)鋁合金板材在540°C下進(jìn)行半小時(shí)的固溶處理， 然后水淬；（11)鋁合金板材在180°C下進(jìn)行5小時(shí)的人工時(shí)效；（12)將混合粉末C和V均勻涂 抹于鋁合金板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)鋁合金板材進(jìn)行激光處理改性，使得 鋁合金板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔融覆蓋于鋁合金板材的表面，處 理過(guò)程中使用氬氣進(jìn)行保護(hù)，其激光器工藝參數(shù)范圍為:激光功率2.3kw，掃描速率19mn/s， 束斑直徑均為Απιπ^αβ)配置鹽酸體積與去離子水體積比為2:1的鹽酸溶液，以乙醇為溶質(zhì) 配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，將得到的鋁合金放入鹽酸溶液中處理2min，處理完后用 大量去離子水沖洗鋁合金表面以去除多余的鹽酸，隨后將樣品放置于十八烷基三氯硅烷溶 液中浸泡12h，制備的樣品在80°C下干燥30min; (14)沖壓塑型。
[0059] 制成的柜體板材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度分別為412.3MPa、 311.6MPa、21 %、110HB。合理調(diào)整各個(gè)元素重量百分比的比例，使得柜體中形成保持最大時(shí) 效強(qiáng)化能力的Mg2Si相，增強(qiáng)柜體強(qiáng)度的同時(shí)增加其延伸率。加入適當(dāng)比例的Cu元素，降低 自然時(shí)效對(duì)材料性能的不利影響，形成更細(xì)小、更多的Mg 2Si相(針狀β〃相），同時(shí)避免加入 Cu元素后降低柜體抗蝕性。加入微量Μη和Cr，會(huì)產(chǎn)生彌散相，抑制合金再結(jié)晶，提高合金強(qiáng) 度，增加合金抗晶間腐蝕能力，改善合金性能。適量的稀土元素加入柜體中，可以減少或消 除熔鑄過(guò)程中的氣體和有害雜質(zhì)、增加流動(dòng)性、細(xì)化晶粒、加速時(shí)效過(guò)程，而且適量的稀土 元素與其他元素相互配合能夠有效地改善合金的力學(xué)性能及腐蝕性能。
[0060] 減壓狀態(tài)下熔煉柜體可有效地降低熔煉溫度，節(jié)省資源。同時(shí)為了保持加熱器內(nèi) 的壓強(qiáng)，加熱器在排出氣體的同時(shí)需要灌入一定量的惰性氣體，惰性氣體首先直接通入金 屬熔液中，形成氣泡，帶動(dòng)金屬熔液中的雜質(zhì)向上移動(dòng)，與氣體共同排放，去除雜質(zhì)，另外惰 性氣體迫使熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體隨之排放，防止氧氣等具有氧化性質(zhì)的氣體進(jìn)入加 熱器中氧化金屬熔液。
[0061] 三種細(xì)化變質(zhì)劑對(duì)柜體都有積極作用，但是單獨(dú)使用時(shí)存在一定的局限性，如單 獨(dú)加入Sr作變質(zhì)處理，合金吸氣傾向加劇，降低合金的致密性，易形成嚴(yán)重的柱狀晶組織， 導(dǎo)致力學(xué)性能反而下降，稀土容易氧化，變質(zhì)效果維持時(shí)間短等;而Al-5Ti-B細(xì)化劑的抗衰 減性能仍不能令人滿意，而且易受Zr原子的毒化而失去細(xì)化晶粒的能力，無(wú)法充分發(fā)揮其 各自的優(yōu)點(diǎn)。而將三者結(jié)合使用在克服其本身具有的缺陷的同時(shí)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。 由表格可知，相對(duì)于單一使用細(xì)化變質(zhì)劑，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑可增強(qiáng)柜體的抗拉強(qiáng) 度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度，其中表中數(shù)據(jù)為添加細(xì)化變質(zhì)劑后與不添加細(xì)化變質(zhì)劑 后柜體在各種性能指標(biāo)上的比較，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑的柜體的抗拉強(qiáng)度增加了 6.092%，屈服強(qiáng)度增加了5.124%，伸長(zhǎng)率增加了15.0%和布氏硬度增加了8.067%。
[0062]
[0063]熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù)熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置 3.5h，可防止金屬液體凝固過(guò)程中形成疏松結(jié)構(gòu)的鑄錠，從而影響柜體板材的強(qiáng)度，同時(shí)在 高壓的條件下有利于形成致密結(jié)構(gòu)的鑄錠，增強(qiáng)柜體的強(qiáng)度。
[0064] 柜體在一定振幅下超聲振動(dòng)受壓延伸，可減少乳制過(guò)程中受到的摩擦力，從而降 低摩擦力對(duì)柜體板材表面的影響，相對(duì)于靜態(tài)冷乳，超聲振動(dòng)冷乳的柜體表面更加光滑，有 利于進(jìn)行下一步驟的操作。
[0065] 將混合粉末C和V均勻涂抹于柜體板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)柜體板 材進(jìn)行激光處理改性，能有效地使柜體板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔 融覆蓋于柜體板材的表面，柜體板材表面形成納米級(jí)的凹坑，增加柜體板材的表面積，提高 摩擦力的同時(shí)使得下一步驟的十八烷基三氯硅烷溶液更容易進(jìn)入柜體板材表面，在柜體表 面形成多種形貌的微結(jié)構(gòu)，然后在表面上自組裝具備防腐耐磨性能的硅烷膜，從而改變柜 體板材的表面性質(zhì)，而柜體板材表面形成的C-V覆膜可有效地提高柜體板材在高溫下的抗 氧化性能，改變柜體板材的表面性質(zhì)。
[0066] 為了測(cè)定柜體表面生成膜層在鹽溶液中的耐蝕性能，采用Tafel曲線和電化學(xué)阻 抗譜來(lái)評(píng)價(jià)薄膜的防腐性能，在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試之前所有樣品都在NaCl溶液中浸泡一段時(shí) 間，電化學(xué)阻抗譜和計(jì)劃曲線在開路點(diǎn)位(0CP)穩(wěn)定之后進(jìn)行測(cè)量，得到柜體板材的腐蝕電 位(E rarr)和腐蝕電流密度(I ?rr)的數(shù)值，一般認(rèn)為腐蝕電位越高樣品腐蝕的傾向越小，而腐 蝕電流密度越小表示樣品的腐蝕速度越小，耐蝕性能越好。測(cè)量得到的柜體板材的腐蝕電 位(E ccirr)為-603.2mV，柜體板材的腐蝕電流密度為1.389μΑαιΓ2,而未經(jīng)過(guò)處理的柜 體是-1057mV，未經(jīng)處理的柜體的腐蝕電流密度（I ccirr)為4.303μΑαιΓ2,由此可知，本發(fā)明的 柜體板材抗腐蝕性能相比于未經(jīng)過(guò)處理的柜體有所提升。
[0067] 實(shí)施例五
[0068] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜，包括柜體，所述柜體按重量百分比包 括Mg0.5%，Si 2.0~3.5%，Cu5.0%，Mn0.25%，F(xiàn)e0.3%，Zr0.4%，Er0.4%，Cr0.015%， Ni0.015%，Ti0.015%，A1 余量。
[0069] 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜制備方法，所述柜體為由以下步驟制成 的：
[0070] (1)于350°C下預(yù)熱熔煉中使用的加熱爐和純鋁1~2h; (2)預(yù)熱后的純鋁在減壓狀 態(tài)下熔煉溫度為750 °C的加熱爐中完全熔化后加入單晶硅顆粒，單晶硅顆粒熔化后加入鋁 銅中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鐵中間合金、鋁鋯中間合金以 及少量稀土元素鉺，并保溫一段時(shí)間至中間合金完全熔化，充分?jǐn)嚢韬髮⒓訜釥t升溫，加入 鋁鈦中間合金至鋁鈦中間合金完全熔化，降溫至750°C，扒渣，加入純鎂，在真空的條件下保 溫30~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三種金屬細(xì)化變質(zhì)劑，三者加入的重量百分 比比例為8:1:3; (5)加入精煉劑充分反應(yīng)，除氣、除渣，；（6)熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù) 熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置4h，形成鑄錠；（7)所述鑄錠切割成合適尺 寸后于550°C的條件下進(jìn)行12小時(shí)的均勻化退火，爐冷至室溫；（8)所述鑄錠升溫至420°C后 保溫3小時(shí)，進(jìn)行五個(gè)道次的熱乳，每個(gè)道次熱乳完后在530°C保溫半小時(shí)；（9)熱乳后進(jìn)行 三個(gè)道次的冷乳，鋁合金一端相對(duì)固定并連接超聲波振動(dòng)裝置，另一端進(jìn)入乳機(jī)中，激振頻 率為18kHz，鋁合金超聲振動(dòng)受壓延伸，冷乳后對(duì)合金在240°C下進(jìn)行2~3個(gè)小時(shí)的退火處 理，得到一定厚度的鋁合金板材；（10)對(duì)鋁合金板材在540°C下進(jìn)行半小時(shí)的固溶處理，然 后水淬；（11)鋁合金板材在180°C下進(jìn)行5小時(shí)的人工時(shí)效；（12)將混合粉末C和V均勻涂抹 于鋁合金板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)鋁合金板材進(jìn)行激光處理改性，使得鋁 合金板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔融覆蓋于鋁合金板材的表面，處理 過(guò)程中使用氬氣進(jìn)行保護(hù)，其激光器工藝參數(shù)范圍為:激光功率2.5kw，掃描速率20mm/s，束 斑直徑均為4_。（13)配置鹽酸體積與去離子水體積比為2:1的鹽酸溶液，以乙醇為溶質(zhì)配 置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，將得到的鋁合金放入鹽酸溶液中處理2min，處理完后用大 量去離子水沖洗鋁合金表面以去除多余的鹽酸，隨后將樣品放置于十八烷基三氯硅烷溶液 中浸泡12h，制備的樣品在80°C下干燥30min; (14)沖壓塑型。
[0071] 制成的柜體板材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度分別為395.5MPa、 329. lMPa、21 %、111HB。合理調(diào)整各個(gè)元素重量百分比的比例，使得柜體中形成保持最大時(shí) 效強(qiáng)化能力的Mg2Si相，增強(qiáng)柜體強(qiáng)度的同時(shí)增加其延伸率。加入適當(dāng)比例的Cu元素，降低 自然時(shí)效對(duì)材料性能的不利影響，形成更細(xì)小、更多的Mg 2Si相(針狀β〃相），同時(shí)避免加入 Cu元素后降低柜體抗蝕性。加入微量Μη和Cr，會(huì)產(chǎn)生彌散相，抑制合金再結(jié)晶，提高合金強(qiáng) 度，增加合金抗晶間腐蝕能力，改善合金性能。適量的稀土元素加入柜體中，可以減少或消 除熔鑄過(guò)程中的氣體和有害雜質(zhì)、增加流動(dòng)性、細(xì)化晶粒、加速時(shí)效過(guò)程，而且適量的稀土 元素與其他元素相互配合能夠有效地改善合金的力學(xué)性能及腐蝕性能。
[0072] 減壓狀態(tài)下熔煉柜體可有效地降低熔煉溫度，節(jié)省資源。同時(shí)為了保持加熱器內(nèi) 的壓強(qiáng)，加熱器在排出氣體的同時(shí)需要灌入一定量的惰性氣體，惰性氣體首先直接通入金 屬熔液中，形成氣泡，帶動(dòng)金屬熔液中的雜質(zhì)向上移動(dòng)，與氣體共同排放，去除雜質(zhì)，另外惰 性氣體迫使熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體隨之排放，防止氧氣等具有氧化性質(zhì)的氣體進(jìn)入加 熱器中氧化金屬熔液。
[0073] 三種細(xì)化變質(zhì)劑對(duì)柜體都有積極作用，但是單獨(dú)使用時(shí)存在一定的局限性，如單 獨(dú)加入Sr作變質(zhì)處理，合金吸氣傾向加劇，降低合金的致密性，易形成嚴(yán)重的柱狀晶組織， 導(dǎo)致力學(xué)性能反而下降，稀土容易氧化，變質(zhì)效果維持時(shí)間短等;而Al-5Ti-B細(xì)化劑的抗衰 減性能仍不能令人滿意，而且易受Zr原子的毒化而失去細(xì)化晶粒的能力，無(wú)法充分發(fā)揮其 各自的優(yōu)點(diǎn)。而將三者結(jié)合使用在克服其本身具有的缺陷的同時(shí)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。 由表格可知，相對(duì)于單一使用細(xì)化變質(zhì)劑，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑可增強(qiáng)柜體的抗拉強(qiáng) 度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和布氏硬度，其中表中數(shù)據(jù)為添加細(xì)化變質(zhì)劑后與不添加細(xì)化變質(zhì)劑 后柜體在各種性能指標(biāo)上的比較，同時(shí)使用三種細(xì)化變質(zhì)劑的柜體的抗拉強(qiáng)度增加 8.126%，屈服強(qiáng)度增加7.237%，伸長(zhǎng)率增加22.0% %和布氏硬度增加了11.594%。
[0074]
[0075]熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù)熱至300°C左右的坩堝中在lOOMPa的條件下靜置 4h，可防止金屬液體凝固過(guò)程中形成疏松結(jié)構(gòu)的鑄錠，從而影響柜體板材的強(qiáng)度，同時(shí)在高 壓的條件下有利于形成致密結(jié)構(gòu)的鑄錠，增強(qiáng)柜體的強(qiáng)度。
[0076] 柜體在一定振幅下超聲振動(dòng)受壓延伸，可減少乳制過(guò)程中受到的摩擦力，從而降 低摩擦力對(duì)柜體板材表面的影響，相對(duì)于靜態(tài)冷乳，超聲振動(dòng)冷乳的柜體表面更加光滑，有 利于進(jìn)行下一步驟的操作。
[0077] 將混合粉末C和V均勻涂抹于柜體板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)柜體板 材進(jìn)行激光處理改性，能有效地使柜體板材表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔 融覆蓋于柜體板材的表面，柜體板材表面形成納米級(jí)的凹坑，增加柜體板材的表面積，提高 摩擦力的同時(shí)使得下一步驟的十八烷基三氯硅烷溶液更容易進(jìn)入柜體板材表面，在柜體表 面形成多種形貌的微結(jié)構(gòu)，然后在表面上自組裝具備防腐耐磨性能的硅烷膜，從而改變柜 體板材的表面性質(zhì)，而柜體板材表面形成的C-V覆膜可有效地提高柜體板材在高溫下的抗 氧化性能，改變柜體板材的表面性質(zhì)。
[0078] 為了測(cè)定柜體表面生成膜層在鹽溶液中的耐蝕性能，采用Tafel曲線和電化學(xué)阻 抗譜來(lái)評(píng)價(jià)薄膜的防腐性能，在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試之前所有樣品都在NaCl溶液中浸泡一段時(shí) 間，電化學(xué)阻抗譜和計(jì)劃曲線在開路點(diǎn)位(0CP)穩(wěn)定之后進(jìn)行測(cè)量，得到柜體板材的腐蝕電 位(E rarr)和腐蝕電流密度(I ?rr)的數(shù)值，一般認(rèn)為腐蝕電位越高樣品腐蝕的傾向越小，而腐 蝕電流密度越小表示樣品的腐蝕速度越小，耐蝕性能越好。測(cè)量得到的柜體板材的腐蝕電 位(E ccirr)為-541.6mV，柜體板材的腐蝕電流密度為1.385μΑαιΓ2,而未經(jīng)過(guò)處理的柜 體是-1057mV，未經(jīng)處理的柜體的腐蝕電流密度（I ccirr)為4.303μΑαιΓ2,由此可知，本發(fā)明的 柜體板材抗腐蝕性能相比于未經(jīng)過(guò)處理的柜體有所提升。
[0079]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保 護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí) 質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜，其特征在于，包括柜體，所述柜體按重量 百分比包括Mg0.2%，Si 2.0%，Cu4.0%，Mn0.2%，F(xiàn)e0.2%，Zr0.1%，Er0.1%，Cr0.01%， NiO.Ol%，Ti0.1%，A1 余量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高強(qiáng)度抗腐蝕鋁合金高壓真空配電柜，其特征在于，所述 柜體為由以下步驟制成的： (1)于300°C下預(yù)熱熔煉中使用的加熱爐和純鋁1~2h; (2)預(yù)熱后的純鋁在減壓狀態(tài)下 熔煉溫度為750°C的加熱爐中完全熔化后加入單晶硅顆粒，單晶硅顆粒熔化后加入鋁銅中 間合金、錯(cuò)錳中間合金、錯(cuò)鉻中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鐵中間合金、鋁鋯中間合金以及少 量稀土元素鉺，并保溫一段時(shí)間至中間合金完全熔化，充分?jǐn)嚢韬髮⒓訜釥t升溫，加入鋁鈦 中間合金至鋁鈦中間合金完全熔化，降溫至750°C，扒渣，加入純鎂，在真空的條件下保溫30 ~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三種金屬細(xì)化變質(zhì)劑，三者加入的重量百分比比 例為8:1: 3; (5)加入精煉劑充分反應(yīng)，除氣、除渣，；（6)熔煉好的金屬液澆注到已經(jīng)預(yù)熱至 300°C左右的坩堝中在IOOMPa的條件下靜置2h，形成鑄錠；（7)所述鑄錠切割成合適尺寸后 于550°C的條件下進(jìn)行12小時(shí)的均勻化退火，爐冷至室溫；（8)所述鑄錠升溫至420°C后保溫 3小時(shí)，進(jìn)行五個(gè)道次的熱乳，每個(gè)道次熱乳完后在530°C保溫半小時(shí)；（9)熱乳后進(jìn)行三個(gè) 道次的冷乳，鋁合金一端相對(duì)固定并連接超聲波振動(dòng)裝置，另一端進(jìn)入乳機(jī)中，激振頻率為 12kHz，鋁合金超聲振動(dòng)受壓延伸，冷乳后對(duì)合金在240 °C下進(jìn)行2個(gè)小時(shí)的退火處理，得到 一定厚度的鋁合金板材；（10)對(duì)鋁合金板材在540°C下進(jìn)行半小時(shí)的固溶處理，然后水淬； (11)鋁合金板材在180°C下進(jìn)行5小時(shí)的人工時(shí)效；（12)將混合粉末C和V均勻涂抹于鋁合金 板材的表面，使用橫流連續(xù)波Cq激光器對(duì)鋁合金板材進(jìn)行激光處理改性，使得鋁合金板材 表面形成納米級(jí)壓痕的同時(shí)將混合粉末C和V熔融覆蓋于鋁合金板材的表面，處理過(guò)程中使 用氬氣進(jìn)行保護(hù)，其激光器工藝參數(shù)范圍為:激光功率1.7kw，掃描速率13mn/s，束斑直徑均 為4_。（13)配置鹽酸體積與去離子水體積比為2:1的鹽酸溶液，以乙醇為溶質(zhì)配置5mM的十 八烷基三氯硅烷溶液，將得到的鋁合金放入鹽酸溶液中處理2min，處理完后用大量去離子 水沖洗鋁合金表面以去除多余的鹽酸，隨后將樣品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡 12h，制備的樣品在80°C下干燥30min; (14)沖壓塑型。
【文檔編號(hào)】C22C1/03GK105886864SQ201610220103
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】董超超
【申請(qǐng)人】董超超