CN101413076A - 一种耐腐蚀铝合金及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐腐蚀铝合金及其制造方法，合金成分含量：Si≤0.4wt％，Fe≤0.4wt％，Cu 0.05～0.3wt％，Mn 1.1～1.5wt％，Mg 0.4～0.7wt％，Zn 0.15～0.3wt％，Cr 0.05～0.15wt％。其制法：在工业纯铝锭熔体中，于不同温度阶段添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn等单质或中间合金，对熔体净化处理后，铸造获得Al－Mn系合金锭；经均匀化处理后在470～530℃进行热轧，冷粗轧后经300～450℃中间退火1～4h再进行冷精轧，变形量为35～45％，经成品退火得到H24处理态的使用状态。在保证良好力学性能和钎焊性能的基础上，该铝合金具有优良的耐腐蚀性能，且生产成本低，是制造热交换器部件的理想材料。

Description

一种耐腐蚀铝合金及其制造方法

技术领域

本发明涉及铝合金，尤其涉及一种耐腐蚀铝合金及其制造方法，属于有色金属技术领域。

背景技术

变形Al-Mn系合金属热处理不可强化的铝合金，其突出特点是耐蚀、导电、导热性能好，且具有良好的反射性、非磁性、优良的焊接性能和加工性等，被广泛应用于包装材料、热交换材料、感光材料、装饰材料、焊接材料等领域。随着汽车使用性能要求的提高，以及卡车等重型车辆热交换器的铝化率的提高，对用于热交换器的材料提出了更高的要求。目前，国内生产用于热交换器的铝合金材料性能相对较差，不能很好地满足热交换器产品的使用要求，尤其是对材料耐腐蚀性能的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种耐腐蚀铝合金及其制造方法，旨在有效解决现有热交换器用铝合金材料耐腐蚀性能偏低的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种耐腐蚀铝合金，其成分的质量百分含量如下——

Fe     ≤0.4wt％，

Si     ≤0.4wt％，

Mn     1.1～1.5wt％，

Cu     0.05～0.3wt％，

Mg        0.4～0.7wt％，

Zn        0.15～0.3wt％，

Cr        0.05～0.15wt％，

该合金其余组分为Al和不可避免的杂质。

进一步地，上述的一种耐腐蚀铝合金，其特征在于：所述铝合金还含有Zr、Ti元素中的至少一种，且总含量小于0.02wt％。

更进一步地，一种耐腐蚀铝合金的制造方法，包括以下步骤——

①首先将主原料熔化，在710～770℃温度范围内加入辅原料，熔体净化后进行铸造，在制造过程中控制成分含量Si≤0.4wt％，Fe≤0.4wt％，Cu 0.05～0.3wt％，Mn 1.1～1.5wt％，Mg 0.4～0.7wt％，Zn 0.15～0.3wt％，Cr 0.05～0.15wt％；

②将得到的铸坯均匀化处理后在470～530℃的加热温度进行热轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率，其总压下量在85％以上；

③将热轧带材经300～450℃/1～4h的中间退火后进行冷粗轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率以及板型平整度，其总压下量在70％以上；

④将冷粗轧带材经300～450℃/1～4h的中间退火后进行冷精轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率以及板型平整度，其总压下量为35～45％；

⑤将冷精轧带材在250～310℃温度范围内进行成品退火1～3h，获得H24态的使用状态产品。

再进一步地，上述的一种耐腐蚀铝合金的制造方法，所述的主原料为工业纯铝，辅原料为铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝硅中间合金、工业纯锌、工业纯镁、铝铬中间合金和铁剂。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明选择最佳的Fe、Si、Mn、Mg、Cu、Zn、Cr组分含量，通过合金元素及组织的控制，显著提高合金的强度和耐腐蚀性能；以合适的铸坯熔炼和冷却条件、铸坯的轧制加工条件和热处理条件等先进的工艺手段进行生产制造，合金价格相对较低，生产效率高；制造的成品经H24态处理后，在保证良好力学性能的基础上，其耐腐蚀性能优于市场上同类产品，能很好地满足热交换器对材料性能的诸多要求；另外，该耐腐蚀铝合金还具有优良的热加工性，有利于生产制造，是生产热交换器部件的理想材料，应用前景十分看好。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：实施例1铝合金与市售铝合金耐腐蚀性能对比结果示意图；

图2：实施例2铝合金与市售铝合金耐腐蚀性能对比结果示意图；

图3：实施例3铝合金与市售铝合金耐腐蚀性能对比结果示意图。

具体实施方式

为满足热交换器部件用材料所要求的种种特性，本发明提供一种耐腐蚀铝合金及其制造方法，选择最佳的Fe、Si、Mn、Mg、Cu、Zn、Cr的组分含量，以合适的铸坯熔炼工艺、铸坯的轧制加工条件和热处理工艺等手段进行生产制造，制造获得的铝合金其耐腐蚀性能、力学性能等特性均能较好地满足热交换器对材料性能的诸多要求。

耐腐蚀铝合金，成分含量为：Si≤0.4wt％，Fe≤0.4wt％，Cu 0.05～0.3wt％，Mn 1.1～1.5wt％，Mg 0.4～0.7wt％，Zn 0.15～0.3wt％，Cr 0.05～0.15wt％；合金中还含有Zr、Ti元素中的至少一种，且总含量小于0.02wt％；该铝合金在H24状态时的耐腐蚀性能和力学性能均优于市场同类合金产品。

本发明耐腐蚀铝合金的各成分：

加入微量的Cr阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性，同时还可以抵消Cu对抗蚀性的不利影响。

Mg元素的加入可明显提高合金的强度，改善合金的可焊性和抗蚀性。

Zn单独加入铝中，在变形条件下对合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂倾向，在铝中同时加入Zn和Mg，对合金产生明显的强化作用。

Fe、Si是合金中的主要杂质元素，Fe、Si的加入会降低Mn的溶解度，使MnAl₆转变成(FeMn)Al₆、Al(FeMn)Si，降低铝合金的耐蚀性；Fe元素的加入可以提高合金的强度，但含量过多时会使合金再结晶晶粒易变小，造成晶粒边界易发生腐蚀，降低合金的耐腐蚀性能，因此必须严格控制合金中Fe、Si的含量。

耐腐蚀铝合金的制造工艺：①首先将工业纯铝锭在710～770℃熔化，加入铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝硅中间合金、工业纯锌、工业纯镁、铝铬中间合金和铁剂等，熔融净化后进行浇铸，控制成分含量：Si≤0.4wt％，Fe≤0.4wt％，Cu 0.05～0.3wt％，Mn 1.1～1.5wt％，Mg 0.4～0.7wt％，Zn 0.15～0.3wt％，Cr 0.05～0.15wt％；②将得到的铸坯均匀化处理后在470～530℃的加热温度进行热轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率，其总压下量达到85％以上；③将热轧带材经300～450℃/1～4h的中间退火后进行冷粗轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率，以及板型平整度，其总压下量达到70％以上；④将冷粗轧带材经300～450℃/1～4h的中间退火后进行冷精轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率，以及板型平整度，其总压下量为35～45％；⑤将冷精轧带材在250～310℃温度范围内退火1～3h获得H24态的成品。

本发明的制造工艺中：合金原料为工业纯铝、铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝硅中间合金、工业纯锌、工业纯镁、铝铬中间合金和铁剂，采用电阻炉熔炼。值得注意的是，熔炼过程中需控制添加Mg、Zn时的熔体温度和合金化时间，以减少Mg、Zn的烧损，合金化完成后需净化处理再浇铸。

熔化铸造后，进行热轧加工。热轧加工前，铸锭需进行均匀化处理和铣面。热轧时，加热温度应在470～530℃的范围，如果温度超过上限温度，将会发生过热，并引发热轧开裂，降低生产效率。在470～530℃的温度范围内进行热轧加工时，微小偏析及铸造组织将会消失，在本发明的Fe、Si、Mg、Zn、Cu等元素含量范围内，能得到组织均匀的轧制带材，更理想的热轧加工温度为490℃左右。热轧加工总压下量达到85％以上，以保证后续加工的进行和优越产品性能的获得。

热轧加工后，将热轧带材经300～450℃/1～4h的中间退火后进行冷粗轧，在制造过程中控制道次变形量和总加工率，以及板型平整度，其总压下量达到70％以上。

将冷粗轧带材经300～450℃/1～4h的中间退火后进行冷精轧，在制造过程中控制道次变形量和总加工率，以及板型平整度，根据需要，其总压下量为35～45％。

所得到的冷精轧材料再在250～310℃温度范围内退火1～3h获得H24态的成品。该铝合金在H24状态时的耐腐蚀性能和力学性能均优于市场常用的同类合金。

实施例1～3：

如表1所示组成(wt％)的铝合金№1～3。

表1

值得注意的是，在合金的熔炼过程中，各个元素均有不同程度的烧损，在配料的过程中应给予补足。熔炼开始时先加入工业纯铝，开始加热，待其熔化后先加入铝硅中间合金、铁剂、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金，保温10～30min；之后加入锌和镁，待其熔化后保温3～5min；再进行熔体净化处理，处理结束后保温5min浇铸；使用铜模铸造50×160×400mm的铸坯，利用铸模进行一次冷却后在空气中缓冷。其后，各铸坯均匀化处理铣面后在470～530℃的温度范围内加热后，经热轧使其厚度为5mm，从边缘的裂纹来评价热轧加工性。然后经300～450℃的中间退火1～4h后进行冷粗轧和冷精轧，使其最终厚度为0.3mm，最后在250～310℃温度范围内退火1～3h，获得H24态产品。

从以上所得到的带材上剪取试验片，进行耐腐蚀性能、力学性能的测定。其中，耐腐蚀性能按GB 10124-88进行试验，与市售同类合金产品对比结果来评价合金的耐腐蚀性能优劣，每组试验条件有所不同，其详细结果如图1～3；力学性能指标按照国标GB/T228-2002测定，所得到的结果记录于表2中。

表2

 

实施例	抗拉强度(MPa)	屈服强度(MPa)	延伸率(％)
				1	190	149	7.1
2	192	152	6.2
				3	196	155	6.7

综上所述，本发明选择最佳的Fe、Si、Mn、Mg、Cu、Zn、Cr组分含量，通过合金元素及组织的控制，显著提高合金的强度和耐腐蚀性能；以合适的铸坯熔炼和冷却条件、铸坯的轧制加工条件和热处理条件等先进的工艺手段进行生产制造，合金价格相对较低，生产效率高；制造的成品经H24态处理后，在保证良好力学性能的基础上，其耐腐蚀性能优于市场上同类产品，能很好地满足热交换器对材料性能的诸多要求；另外，该耐腐蚀铝合金还具有优良的热加工性，有利于生产制造，是生产热交换器部件的理想材料。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种耐腐蚀铝合金，其特征在于：其成分的质量百分含量如下—

Fe                      ≤0.4wt％，

Si                      ≤0.4wt％，

Mn                      1.1～1.5wt％，

Cu                      0.05～0.3wt％，

Mg                      0.4～0.7wt％，

Zn                      0.15～0.3wt％，

Cr                      0.05～0.15wt％，

该合金其余组分为Al和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝合金，其特征在于：所述铝合金还含有Zr、Ti元素中的至少一种，且总含量小于0.02wt％。

3.权利要求1所述的一种耐腐蚀铝合金的制造方法，其特征在于：包括以下步骤——

①首先将主原料熔化，在710～770℃温度范围内加入辅原料，熔体净化后进行铸造，在制造过程中控制成分含量Si≤0.4wt％，Fe≤0.4wt％，Cu 0.05～0.3wt％，Mn 1.1～1.5wt％，Mg 0.4～0.7wt％，Zn 0.15～0.3wt％，Cr 0.05～0.15wt％；

②将得到的铸坯均匀化处理后在470～530℃的加热温度进行热轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率，其总压下量在85％以上；

③将热轧带材经300～450℃/1～4h的中间退火后进行冷粗轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率以及板型平整度，其总压下量在70％以上；

④将冷粗轧带材经300～450℃/1～4h的中间退火后进行冷精轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率以及板型平整度，其总压下量为35～45％；

⑤将冷精轧带材在250～310℃温度范围内进行成品退火1～3h，获得H24态的使用状态产品。

4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀铝合金的制造方法，其特征在于：所述的主原料为工业纯铝，辅原料为铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝硅中间合金、工业纯锌、工业纯镁、铝铬中间合金和铁剂。

Images