CN102268574A - 空调管用铝合金材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空调管用铝合金材料，包括以下组分：0.2～0.6wt%的Si，0.1～0.8wt%的Mg，0.1～0.6wt%的Cu，0.2～0.8wt%的Fe，0.1～0.3wt%的Zn，0.01～1.2wt%的混合稀土，余量为铝。制备过程是：在熔炼中加入铝锭，将温度升高至700～760℃，铝锭完全熔融后，依次加其他组分；搅拌均匀后，在720～750℃下静止保温30-40min后，精炼20-30min，保温30-40min，再精炼10-20min；去渣扒灰后浇铸，浇铸温度控制在600～680℃，铸机速度控制为80mm/min；在500～550℃下进行轧制，终轧温度为300～330℃；将合金在380～450℃下经过10h～30h的退火处理。该铝合金具有优异耐腐蚀、拉伸性能和弯曲性能的。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种空调管用铝合金材料及其制造方法。
背景技术
目前，空调管用的材料大都数为铜合金或钢材，由于钢材耐腐蚀性能差，热交换效果不太理想，且加工工序复杂，成本较高，而采用铜合金随着铜价高涨，使用成本太高，造成空调的价格较高。
铝与钢、铜三种材料的性能参数比较如表1所示：
| 铜 | 钢 | 铝 | |
| 熔点（℃） | 1083 | 1538 | 660.37 |
| 密度（g/cm3） | 8.9 | 7.87 | 2.72 |
| 抗拉强度（MPa） | 35-250 | 180-280 | 80-247 |
| 延伸率 | 50 | 40-50 | 50 |
| 导热系数（W/m*K） | 401 | 46 | 237 |
| 比热容（J/kg*K） | 385 | 502.4 | 903 |
| 参考价格 （万元/吨） | 6.9 | 0.56 | 1.7 |
从表1可以看出：纯铝的密度小，约为铁（钢）的1/3,熔点低，具有很高的塑性，易于加工，但是纯铝的强度很低，不宜做结构材料，作为空调用管材技术，还不成熟，部分性能方面还需改进，具体体现在以下两点：（1）、对于空调而言，在达到相同的制冷效果的前提下，体积越小越好，所以必须选择热交换率高于或者接近现有空调用料的材料才能替代；其次，空调的工作环境比冰箱、冷柜恶劣，对制冷管路系统的防腐要求高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有耐腐性能、加工性能和弯曲性能俱佳的铝合金材料。
本发明的另一个目的在于提供一种空调管用铝合金材料的制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
空调管用铝合金材料，包括以下按百分含量计的以下组分：0.2～0.6wt%的Si，0.1～0.8 wt%的Mg，0.1～0.6 wt%的Cu，0.2～0.8 wt%的Fe，0.1～0.3 wt%的Zn，0.01～1.2 wt%的稀土，其中稀土元素是Ce或者La，或者两者的混合物，两者混合时La或Ce的含量不低于0.01wt%，余量为铝及不可避免的杂质。
空调管用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在熔炼中加入铝锭，将温度升高至700～760℃，待铝锭完全熔融后，再依次加组成为0.2～0.6wt%的Si、0.1～0.8 wt%的Mg、0.1～0.6 wt%的Cu、0.2～0.8 wt%的Fe、0.1～0.3 wt%的Zn、0.01～1.2 wt%的混合稀土的合金，余量为铝及不可避免的杂质。
第二步：充分搅拌均匀后，在720～750℃下静止保温40min后，开始精炼20min，保温30min，再精炼10min。
第三步：去渣扒灰后开始浇铸，浇铸温度控制在600～680℃，铸机速度控制为80mm/min。
第四步：在500～550℃下进行轧制，终轧温度为300～330℃。
第五步：将合金在380～450℃下经过10h～30h的退火处理。
本发明中添加的合金元素具有以下效果：硅对铝合金的强度具有明显的改善作用，能提高合金所必要的强度。硅含量较低时（在0.7%），能提高铝的延展性，可用来做变形合金，但硅含量较高时（如7%），铝合金具有较好的填充性，在含硅量超过Al-Si共晶点（硅12.6%），硅的颗粒可以显著提高铝合金的耐磨性。含硅4.5-6.0%之间的铝合金属于建筑用材料，具有耐热耐磨的特性。
镁对具有较好的提高合金的强度和导热性能，且具有良好的抗蚀性，易于涂色。含镁3-5%的铝合金是常用的合金铝板。
铜加入合金中能起到固溶强化的作用，并铜能提高合金的耐腐蚀性能。含3-5%范围的铜的铝合金为2000系列铝合金，用于航空铝材。
铁加入合金中不仅能起到增强的目的，且能现改善合金的塑性，提高的延伸性能。
锌能提高合金的韧性和耐腐蚀性能。
适量的混合稀土加入合金中能明显的改善合金的耐腐蚀性能，同时还能细化晶体，改变合金的晶体结构，提高再结晶温度，影响到合金的机械强度和拉伸性能。
有益效果：本发明主要针对现有空调用铜管价格过高，耐腐蚀性能差，使用寿命短等缺陷，提供一种具有优异耐腐蚀、拉伸性能和弯曲性能的铝合金。
1、 实施例1制备的铝合金空调管具有较好的机械性能，延伸率超过20%，抗拉强度超过120MPa，易于加工，并且通过长时间高温退火处理，铝合金管具有非常好的弯曲性能，安装使用非常便利；
2、 该铝合金材料由于加入了多种合金元素及混合稀土元素，因而合金材料具有较好的耐腐蚀性能，大大提高了合金的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
按表1所列的用量取各原料，在熔炼中加入铝锭，将温度升高至700℃，待铝锭完全熔融后，再依次加组成为Si、Mg、Cu、Fe、Zn、混合稀土。
第二步：充分搅拌均匀后，在720℃下静止保温。
表1原料中各合金元素成分的比例（单位：wt%）：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 铝 | 98.69 | 98.35 | 97.2 | 96.9 | 96.4 |
| 硅 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
| 镁 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 |
| 铜 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
| 铁 | 0.8 | 0.6 | 0.4 | 0.2 | 0.5 |
| 锌 | 0.1 | 0.3 | 0.2 | 0.1 | 0.3 |
| 铈 | 0.01 | ||||
| 镧 | 0.05 | ||||
| 铈+镧 | 0.8+0.22 | ||||
| 铈 | 1.20 | ||||
| 铈+镧 | 0.25+0.46 |
表2 实施例2至5工艺参数
| 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 熔融温度 | 720 | 740 | 760 | 700 |
| 保温温度 | 720 | 730 | 740 | 750 |
| 浇筑温度 | 610 | 630 | 650 | 680 |
| 轧制温度 | 520 | 510 | 530 | 550 |
| 终轧温度 | 310 | 315 | 320 | 330 |
上述具体实施方式不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。
Claims (3)
1.空调管用铝合金材料，其特征在于包含以重量百分比计的以下组分：0.2～0.6wt%的Si，0.1～0.8 wt%的Mg，0.1～0.6 wt%的Cu，0.2～0.8 wt%的Fe，0.1～0.3 wt%的Zn，0.01～1.2 wt%的混合稀土，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的空调管用铝合金材料，其特征在于稀土元素是Ce、La，或者两者的混合物，两者混合时La或Ce的含量不低于0.01wt%。
3.基于权利要求1所述的空调管用铝合金材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）在熔炼中加入铝锭，将温度升高至700～760℃，待铝锭完全熔融后，再依次加组成为0.2～0.6wt%的Si、0.1～0.8 wt%的Mg、0.1～0.6 wt%的Cu、0.2～0.8 wt%的Fe、0.1～0.3 wt%的Zn、0.01～1.2 wt%的混合稀土的合金；
（2）充分搅拌均匀后，在720～750℃下静止保温30-40min后，精炼20-30min，保温30-40min，再精炼10-20min；
（3）去渣扒灰后浇铸，浇铸温度控制在600～680℃，铸机速度控制为80mm/min；
（4）在500～550℃下进行轧制，终轧温度为300～330℃；
（5）将合金在380～450℃下经过10h～30h的退火处理。
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