CN103103416A - 一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法，包括有以下操作步骤：配置铝合金熔体：按下列重量份原料：50-60铝锭、30-40废弃的铝制品、5-10碳化铬、5-7玻璃渣粉末进行配比，将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向金属表面撒上一层覆盖剂覆盖；当炉料完全熔化后，应适当搅动熔体，以使熔池里各处温度均匀一致，最后向熔体内加入镁锭；本发明原料配料中添加了废铝材料，有利于铝型材性能稳定，减少了铝液冶炼时出现没有检测的材料影响铝型材质量的可能性；对配方进一步优化，增加了铝合金的强度和硬度，有利于提高铝合金型材的综合性能；对铝合金型材表面进行铬化处理，提高了铝合金型材表面氧化膜的抗腐蚀能力和铝合金型材与涂层的结合力。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法，属于铝合金材料加工技术领域。
背景技术
5025铝合金属于AL-Mg系合金，使用范围广泛,特别是建筑业离不开的合金铝板，也是最有前途的合铝金板。5052铝合金的主要合金元素为镁，具有良好的耐蚀性，焊接性优良，冷加工性较好，并具有中等强度。由5025铝合金加工成的铝合金型材用于制造飞机和汽车油箱、油管、以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电器外壳等。但是，5025合金型材还具有综合性能不稳定，容易掉漆等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法，提高铝合金型材的综合性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法，包括有以下操作步骤：
（1）配置铝合金熔体：
按下列重量份原料：50-60铝锭、30-40废弃的铝制品、5-10碳化铬、5-7玻璃渣粉末进行配比，将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向金属表面撒上一层覆盖剂覆盖；当炉料完全熔化后，应适当搅动熔体，以使熔池里各处温度均匀一致，最后向熔体内加入镁锭；控制熔体中各元素的质量百分含量为：0.17≤Si ≤0.25%、1.2 ≤Mg ≤2.8%、0.12≤P≤0.20%、0.20≤Fe ≤0.42%、0.06≤Cu ≤0.10%、0.06≤Mn ≤0.12%、0.12＜Cr＜0.18%、Zn ≤0.10%、其他元素合计≤0.15、余量为Al；
（2）精炼：利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，当铝合金熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，即可将熔体输注到静置炉，在静置炉内制得铝合金圆铸棒；所述的精炼剂由下列重量份原料制得：氯化锂6-8、树木灰烬4-6、铁矿尾渣6-8、天青石粉7-9、活性碳酸钙粉6-8、氟化钙3-5、硝酸钠3-5、氟硅酸钠8-10、硫酸钠3-5、氯化铝5-8、碳酸钾3-5、凹凸棒土8-10、NaBF4 5-8、氯化钠3-5、氯化镁 5-8，Na2TiF6 8-10、NaF 5-8，将所述重量份的树木灰烬、铁矿尾渣、天青石粉混合后包裹于活性碳酸钙粉成颗粒物，颗粒物用12-15%硫酸浸泡3-4小时，去离子水洗涤，再用12-15%氢氧化铝溶液浸泡3-4小时，再用去离子水洗涤至中性，再加热至350-360℃，保温1-2小时，炉冷至200℃，保温2小时，再加热至300-320℃，保温1小时，以50℃/小时冷却至150℃，再以15℃/小时，冷却至常温，经过粉碎制得包裹颗粒；
所述的精炼剂制备方法如下：
a、将上述重量份的凹凸棒土用10-15%硫酸浸泡3-4小时，去离子水洗涤，再用10-12%氢氧化钠溶液浸泡3-4小时，再用去离子水洗涤至中性，然后在500-530℃下煅烧2-3小时，粉碎成纳米粉末；
b、将上述重量份的氯化锂、氯化钠、硫酸钠、碳酸钾、硝酸钠加入到水中，再加入凹凸棒土重量2-3%的月桂醇硫酸钠、1-2%的平平加、2-3%的柠檬酸三丁酯、3-5%氧化铝，高速4800-5500转/分搅拌，得到分散液，分散液脱水烘干粉碎；
c、将包裹颗粒以外的其它原料成分加热熔融后，粉碎；
d、将步骤a、b、c得到的物料加入包裹颗粒、粘结剂混合搅匀后得粒状混合物即为精炼剂。
（3）热处理
铝合金圆锭锯切后进行均匀化退火处理，惰性气体中先升温至300-320℃下，保温2-3小时，每小时70-90℃升温加热至520-550℃下保温6-8小时，然后放入300-320℃200号溶剂油中中随油缓冷，再每小时60-80℃升温加热至360-380℃，并保温度5-6小时；再降温至150-180℃下保温3-4小时；
（4）挤压成型
将铝合金圆铸棒加热至450-500℃，保温2-3小时，然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压模具温度220-240℃，挤压速度9-12米/分钟；风冷型材表面温度至110-130℃后，放入-2-5℃水性淬火液中进行淬火处理2-3分钟，水温升高后向其中加冰块保持水温；最后从水中取出挤压好的铝合金型材进行常温校直处理，在120-130℃下保温3-4小时；
（5）磷化处理
首先用17%氨水对铝合金型材洗涤进行脱脂处理，温度控制在45-60℃之间，时间为6-7分钟，然后水洗；再用25%盐酸溶液洗涤进行酸洗处理，温度控制在18-20℃，时间为1-2分钟，然后水洗；最后在温度40℃情况下，浸入磷酸盐溶液中，温度控制在45-57℃，浸入时间为3-5分钟，之后清洗干净。
所述的碳化铬的细度为5-8μm。
所述热处理，铝合金圆锭锯切后进行均匀化退火处理，惰性气体中先升温至300℃下，保温2.5小时，每小时80℃升温加热至530℃下保温7小时，然后放入300℃200号溶剂油中中随油缓冷，再每小时70℃升温加热至370℃，并保温度5.5小时；再降温至170℃下保温3.5小时。
本发明原料配料中添加了废铝材料，由于废铝材料经过一次冶炼，其成分稳定，故本发明配方中增加废铝材料有利于铝型材性能稳定，减少了铝液冶炼时出现没有检测的材料影响铝型材质量的可能性；调整铝材配方中有关成分的用量比例，对配方进一步优化，增加了铝合金的强度和硬度，有利于提高铝合金型材的综合性能；退火处理、淬火处理、校直处理等步骤，增加了铝材料的内部组织的均匀性与晶粒的细化，大大改善了铝合金型材的质量与加工性能；对铝合金型材表面进行铬化处理，提高了铝合金型材表面氧化膜的抗腐蚀能力和铝合金型材与涂层的结合力。
具体实施方式
下面结合施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。
一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法，包括有以下操作步骤：
（1）配置铝合金熔体：
按下列重量份（公斤）原料：50份铝锭、30份废弃的铝制品、5份碳化铬、5份玻璃渣粉末进行配比，碳化铬的细度为5-8μm，将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向金属表面撒上一层覆盖剂覆盖；当炉料完全熔化后，应适当搅动熔体，以使熔池里各处温度均匀一致，最后向熔体内加入镁锭；控制熔体中各元素的质量百分含量为：0.17%≤Si ≤0.25%、1.2 %≤Mg ≤2.8%、0.12%≤P≤0.20%、0.20%≤Fe ≤0.42%、0.06%≤Cu ≤0.10%、0.06%≤Mn ≤0.12%、0.12%＜Cr＜0.18%、Zn ≤0.10%、其他元素合计≤0.15、余量为Al；
（2）精炼：利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，当铝合金熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，即可将熔体输注到静置炉，在静置炉内制得铝合金圆铸棒；所述的精炼剂由下列重量份（公斤）原料制得：氯化锂6、树木灰烬4、铁矿尾渣8、天青石粉9、活性碳酸钙粉8、氟化钙3、硝酸钠3、氟硅酸钠8、硫酸钠3、氯化铝5、碳酸钾5、凹凸棒土10、NaBF4 8、氯化钠3、氯化镁 8，Na2TiF6 8、NaF 5，将所述重量份的树木灰烬、铁矿尾渣、天青石粉混合后包裹于活性碳酸钙粉成颗粒物，颗粒物用12-15%硫酸浸泡3-4小时，去离子水洗涤，再用12-15%氢氧化铝溶液浸泡3-4小时，再用去离子水洗涤至中性，再加热至350-360℃，保温1-2小时，炉冷至200℃，保温2小时，再加热至300-320℃，保温1小时，以50℃/小时冷却至150℃，再以15℃/小时，冷却至常温，经过粉碎制得包裹颗粒；
所述的精炼剂制备方法如下：
a、将上述重量份的凹凸棒土用15%硫酸浸泡4小时，去离子水洗涤，再用12%氢氧化钠溶液浸泡3小时，再用去离子水洗涤至中性，然后在500-530℃下煅烧2-3小时，粉碎成纳米粉末；
b、将上述重量份的氯化锂、氯化钠、硫酸钠、碳酸钾、硝酸钠加入到水中，再加入凹凸棒土重量3%的月桂醇硫酸钠、1%的平平加、3%的柠檬酸三丁酯、3%氧化铝，高速4800-5500转/分搅拌，得到分散液，分散液脱水烘干粉碎；
c、将包裹颗粒以外的其它原料成分加热熔融后，粉碎；
d、将步骤a、b、c得到的物料加入包裹颗粒、粘结剂混合搅匀后得粒状混合物即为精炼剂。
（3）热处理
铝合金圆锭锯切后进行均匀化退火处理，惰性气体中先升温至300℃下，保温2.5小时，每小时80℃升温加热至530℃下保温7小时，然后放入300℃200号溶剂油中中随油缓冷，再每小时70℃升温加热至370℃，并保温度5.5小时；再降温至170℃下保温3.5小时；
（4）挤压成型
将铝合金圆铸棒加热至450-500℃，保温2-3小时，然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压模具温度220-240℃，挤压速度9-12米/分钟；风冷型材表面温度至110-130℃后，放入-2-5℃水性淬火液中进行淬火处理2-3分钟，水温升高后向其中加冰块保持水温；最后从水中取出挤压好的铝合金型材进行常温校直处理，在120-130℃下保温3-4小时；
（5）磷化处理
首先用17%氨水对铝合金型材洗涤进行脱脂处理，温度控制在45-60℃之间，时间为6-7分钟，然后水洗；再用25%盐酸溶液洗涤进行酸洗处理，温度控制在18-20℃，时间为1-2分钟，然后水洗；最后在温度40℃情况下，浸入磷酸盐溶液中，温度控制在45-57℃，浸入时间为3-5分钟，之后清洗干净。
所述的碳化铬的细度为5-8μm。
所述热处理，铝合金圆锭锯切后进行均匀化退火处理，惰性气体中先升温至300℃下，保温2.5小时，每小时80℃升温加热至530℃下保温7小时，然后放入300℃200号溶剂油中中随油缓冷，再每小时70℃升温加热至370℃，并保温度5.5小时；再降温至170℃下保温3.5小时。
经检测，产物化学成分为：Si 0.217%、Mg 2.123%、Fe 0.414%、Cu 0.0854%、Mn 0.0886%、Cr 0.132%、Zn 0.0756%、其他元素合计0.121%、其余为Al；力学性能为：抗拉强度为324MPa，屈服强度为265MPa，延伸率为16.8%；表面性能为：单件局部膜厚25μm，落砂试验磨耗系数559 g/μm，滴碱试验 136s。
Claims (3)
1.一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法，其特征在于，包括有以下操作步骤：
（1）配置铝合金熔体：
按下列重量份原料：50-60铝锭、30-40废弃的铝制品、5-10碳化铬、5-7玻璃渣粉末进行配比，将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向金属表面撒上一层覆盖剂覆盖；当炉料完全熔化后，应适当搅动熔体，以使熔池里各处温度均匀一致，最后向熔体内加入镁锭；控制熔体中各元素的质量百分含量为：0.17≤Si ≤0.25%、1.2 ≤Mg ≤2.8%、0.12≤P≤0.20%、0.20≤Fe ≤0.42%、0.06≤Cu ≤0.10%、0.06≤Mn ≤0.12%、0.12＜Cr＜0.18%、Zn ≤0.10%、其他元素合计≤0.15、余量为Al；
（2）精炼：利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，当铝合金熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，即可将熔体输注到静置炉，在静置炉内制得铝合金圆铸棒；所述的精炼剂由下列重量份原料制得：氯化锂6-8、树木灰烬4-6、铁矿尾渣6-8、天青石粉7-9、活性碳酸钙粉6-8、氟化钙3-5、硝酸钠3-5、氟硅酸钠8-10、硫酸钠3-5、氯化铝5-8、碳酸钾3-5、凹凸棒土8-10、NaBF4 5-8、氯化钠3-5、氯化镁 5-8，Na2TiF6 8-10、NaF 5-8，将所述重量份的树木灰烬、铁矿尾渣、天青石粉混合后包裹于活性碳酸钙粉成颗粒物，颗粒物用12-15%硫酸浸泡3-4小时，去离子水洗涤，再用12-15%氢氧化铝溶液浸泡3-4小时，再用去离子水洗涤至中性，再加热至350-360℃，保温1-2小时，炉冷至200℃，保温2小时，再加热至300-320℃，保温1小时，以50℃/小时冷却至150℃，再以15℃/小时，冷却至常温，经过粉碎制得包裹颗粒；
所述的精炼剂制备方法如下：
a、将上述重量份的凹凸棒土用10-15%硫酸浸泡3-4小时，去离子水洗涤，再用10-12%氢氧化钠溶液浸泡3-4小时，再用去离子水洗涤至中性，然后在500-530℃下煅烧2-3小时，粉碎成纳米粉末；
b、将上述重量份的氯化锂、氯化钠、硫酸钠、碳酸钾、硝酸钠加入到水中，再加入凹凸棒土重量2-3%的月桂醇硫酸钠、1-2%的平平加、2-3%的柠檬酸三丁酯、3-5%氧化铝，高速4800-5500转/分搅拌，得到分散液，分散液脱水烘干粉碎；
c、将包裹颗粒以外的其它原料成分加热熔融后，粉碎；
d、将步骤a、b、c得到的物料加入包裹颗粒、粘结剂混合搅匀后得粒状混合物即为精炼剂；
（3）热处理
铝合金圆锭锯切后进行均匀化退火处理，惰性气体中先升温至300-320℃下，保温2-3小时，每小时70-90℃升温加热至520-550℃下保温6-8小时，然后放入300-320℃200号溶剂油中中随油缓冷，再每小时60-80℃升温加热至360-380℃，并保温度5-6小时；再降温至150-180℃下保温3-4小时；
（4）挤压成型
将铝合金圆铸棒加热至450-500℃，保温2-3小时，然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压模具温度220-240℃，挤压速度9-12米/分钟；风冷型材表面温度至110-130℃后，放入-2-5℃水性淬火液中进行淬火处理2-3分钟，水温升高后向其中加冰块保持水温；最后从水中取出挤压好的铝合金型材进行常温校直处理，在120-130℃下保温3-4小时；
（5）磷化处理
首先用17%氨水对铝合金型材洗涤进行脱脂处理，温度控制在45-60℃之间，时间为6-7分钟，然后水洗；再用25%盐酸溶液洗涤进行酸洗处理，温度控制在18-20℃，时间为1-2分钟，然后水洗；最后在温度40℃情况下，浸入磷酸盐溶液中，温度控制在45-57℃，浸入时间为3-5分钟，之后清洗干净。
2.根据权利要求1所述的一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法，其特征在于，所述的碳化铬的细度为5-8μm。
3.根据权利要求1所述的一种隔热铝合金型材的熔炼制备方法，其特征在于，所述热处理，铝合金圆锭锯切后进行均匀化退火处理，惰性气体中先升温至300℃下，保温2.5小时，每小时80℃升温加热至530℃下保温7小时，然后放入300℃200号溶剂油中中随油缓冷，再每小时70℃升温加热至370℃，并保温度5.5小时；再降温至170℃下保温3.5小时。
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