CN1032437C - 铝钛合金 - Google Patents

Abstract

一种用于锁具和装饰材料的铝钛合金，其特征是含有镁0.50-1.20%(重量)、锰1.80-2.30%(重量)、钛0.05-0.15%(重量)，杂质中铁＜0.30%(重量)、铜＜0.50%(重量)、锌＜0.20%(重量)，杂质总含量＜1.0%(重量)，其余为铝。该合金具有压铸成品率高，铸件致密，成品强度高，无断裂的特点，同时镀铜着色效果佳，比重轻。

Description

铝钛合金

本发明涉及一种用于锁具和装饰材料的铝钛合金，属于冶金领域。

目前，国内高质量的锁具及装饰材料均由铜材制作，价格高；用一般的铝材制作，强度低，而且表面光亮差，不美观。

本发明的目的是克服现有技术的不足之处而提供的一种铝钛合金材料它不仅具有较高的强度而且表面易于着色，电镀铜后表面光亮色泽好，不易退色附着力强，是一种能替代铜合金的材料。

本发明目的是这样实现的，铝钛合金其化学成分范围为(重量比)镁0.50-1.20％(重量)、锰1.80-2.30％(重量)、钛0.05-0.15％(重量)，杂质中铁小于0.30％(重量)、铜小于0.50％(重量)、锌小于0.20％(重量)，杂质总含量小于1.0％，其余为铝。当含镁量为0.80％、锰2.10％、钛0.09％，杂质中铁＜0.30％(重量)、铜＜0.50％(重量)、锌＜0.20％(重量)，杂质总含量＜0.70％(重量)，其余为铝时，其合金的效果最佳。

本发明合金成分确定的理由如下：

锁具和装饰材料一般通过压铸成型，然后在表面镀铜，因此，要求材料有一定强度和较好的表面着色能力。

纯铝强度低，加镁的主要目的是提高材料的强度。从Al-Mg合金相图看，Mg在a固溶体中的溶解度很大，共晶温度在451℃时可运17.4％，而且Mg的原子半径比Al大13％，Mg固溶到a铝中，使a固溶体结晶点体发生很大扭曲，镁能使压铸件增加强度，并可以提高合金的耐腐蚀性和表面光亮度，镁含量在0.50-1.20％时材料的强度已能满足成品的需要，过高的镁会增加生产成本。

在铝钛合金材料中，铁含量过高，会导致着色不均匀，另外会使材料冷脆易断裂，所以铁含量应控制在最低量，但由于在冶炼中所用操作工具均为铁质材料，有杂质铁进入铝钛合金中是难免的。锰是杂质铁的中和剂，在铝钛合金中加锰是必要的，并且锰的加入能提高合金抗蚀性，由于锰的晶内偏析，随锰含量的增加合金热脆性会随之而升高，达到固溶极限1.6％Mn时热脆性最大，再增加锰含量，热脆性下降，为了减小铝钛合金的热脆性，改善铝钛合金的综合性能，锰含量选择在1.80-2.30％。

在铝钛合金中，钛以TiAl₃的形式存在，形成三元化合物，可能有一个三元共晶，液体→Al＋Mg₅Al₈＋TiAl₃，加入钛有晶粒细化效果，消除柱状晶组织，且可去气，去夹杂，从而铝钛合金材料在电镀着色时不致于造成气孔，乃至出现铸件起泡，影响电镀着色；晶粒的大小对氧化膜的结构和性能有一定的影响，粗大的晶粒在氧化过程中反应不均匀，而钛对合金起了细化晶粒的作用，通过电解着色法，使铜离子颗粒沉积在氧化膜孔隙的底部进行着色，晶粒细则增加铸件表面积，颗粒的交界孔隙越多，着色效果越好，使铜离子颗粒附着力强，不会被咬掉，而且耐光性很好。经过反复试验，当Ti含量在0.05-0.15％时，能提高铝钛合金接受表面阳极化的能力，改善着色性能，当Ti0.09％时，其合金着色效果最佳。

经过对材料强度，氧化膜的厚度、着色性能的反复实验，当含镁0.80％(重量)、锰2.1％(重量)、钛0.09％(重量)，杂质中铁＜0.30％(重量)、铜＜0.50％(重量)、锌＜0.20％(重量)，杂质总含量＜0.70％，其余为铝时效果最佳。

本发明合金的生产工艺流程：

熔炼使用电阻炉、感应炉及火焰反射炉均可。

炉料有铝锭，中间合金Al-Mn、Al-Ti合金，金属镁，杂质铜、锌是由铝锭带入，所以对原料要求，尤其铝锭进行控制，以减少杂质含量，一般用Aoo牌号铝锭。中间合金Al-Mn、Al-Ti合金预先炼好，Al-Mn中间合金一般Mn含量为30％，Al-Ti中间合金一般Ti含量3％，在冶炼时中间合金Mn、Ti烧损较小，吸收充分，所以在配料时其烧损余量可忽略不计。加入金属镁时用含镁量99.95％的金属镁，加镁用钟罩压入熔体，加镁量应高于名义成分的2-5％。所有金属料必须干燥无水分。

熔炼工艺流程如下：

1熔化：严防金属过烧，熔炼温度控制在700-780℃，为减少金属烧损应尽量缩短熔化时间，炉料全部熔化后，清除浮渣。

2加入中间金属Al-Mn、Al-Ti合金，充分搅拌，使之分布均匀。

3去气、去夹杂：按氟化钠30％，氯化钠50％，氟硅酸钠10％，氟化钾10％的比例，将四种材料均匀混合后按炉料3-6％加入炉膛，充分搅拌后扒去浮渣，其目的是去除杂质，然后充入纯氮气2-3分钟，去气，使材料达到致密。

4降温、加金属镁：将事先准备好的铝锭，约为炉料重量的10％的铝锭投入炉内，充分搅拌使之熔化，使炉内熔体温度达680-700℃，再用钟罩将金属镁压入熔体，加镁量应高于名义成分2-5％。

5炉内熔体全部熔化后，经充分搅拌后，扒去浮渣静止五分钟，将熔体浇铸成锭。

下面结合实施例对本发明进一步加以阐述：

铝钛合金熔炼实例之一：熔炼镁0.50％(重量)、锰1.80％(重量)、钛0.05％(重量)，杂质中铁＜0.30％(重量)、铜＜0.50％(重量)、锌＜0.20％(重量)，其余为铝的铝钛合金，用作锁具，在火焰反射炉内冶炼，配料以1000kg成品铝钛合金计算。用含Mn30％的Al-Mn中间合金，(1000kg×1.80％)÷30％＝60kg，Al-Mn合金中：Mn含量18kg，Al含量42kg。

用含Ti3％的Al-Ti中间合金，(1000kg×0.05％)÷3％＝17kg。

Al-Ti合金中：Ti含量0.51kg，Al含量16.49kg。加一级金属镁(含镁99.95％)(1000kg×0.5％)×(1＋0.5％过烧)加镁5.25kg。

1000kg－(Al-Mn合金)60kg－(Al-Ti合金)17kg－(金属镁)5kg＝918kg为高纯Al，其中100kg作为冷却剂在加金属镁之前加入，818kg在一开始就装入反射炉熔炼。

按氟化钠30％，氯化钠50％，氟硅酸钠10％，氟化钾10％比例混合的去夹杂剂加4kg。

全部熔炼过程如下：将818kg高纯铝(铁的最高含量为0.08％)在730℃熔炼温度下熔化，加60kgAl-Mn中间合金和17kgAl-Ti中间合金，充分搅拌均匀后加4kg去夹杂剂，充分搅拌后扒去浮渣，然后向炉膛内充入纯氮气3分钟进行充分搅拌，加100kg高纯铝锭充分搅拌，当温度达690℃时，用钟罩(铁质)将5.25kg金属镁压入熔体，全部熔化后充分搅拌，静止五分钟扒去浮渣，将熔体浇铸成锭。

当要做锁具材料时，在保护气氛下将铸锭熔化，可以用勺子取所需要压铸锁具量进行压铸，然后将压铸件精加工镀铜，成品锁具着色光亮，不易退色，压铸表面处理性能好，耐腐蚀性能好，比重轻，强度与铜合金等同。

铝钛合金熔炼实例之二：

冶炼镁1.20％、锰2.30％、钛0.15％，杂质中铁＜0.25％、铜＜0.40％、锌＜0.20％，其余为铝的铝钛合金。用作手柄。

在火焰反射炉内冶炼，配料以1000kg成品铝钛合金计算。

用含Mn30％的Al-Mn中间合金(1000kg×2.3％)÷30％＝76kg。

Al-Mn合金中，Mn含量22.8kg，Al含量53.2kg。

用含Ti3％的Al-Ti中间合金，(1000×0.15％)÷3％＝50kg，Al-Ti合金中，Ti含量1.5kg，Al含量48.5kg，加一级金属镁(1000kg×1.2％)×(1＋2％过烧)，加镁12.24kg。

1000kg－76kg－50kg－12kg＝862kg高纯铝，其中100kg在加金属镁之前作为冷却剂加入。

去夹杂剂加5kg。

全部熔炼过程如下：将762kg特二级铝锭熔化，加Al-Mn中间合金76kg，Al-Ti中间合金50kg，充分搅拌后加5kg去夹杂剂，充分搅拌后扒去浮渣，然后充纯氮气3分钟搅拌，加100kg特二级铝锭熔化，充分搅拌，当温度达690℃时，用钟罩将12.24kg金属镁压入熔体，全部熔化后充分搅拌，静止五分钟，扒去浮渣，将熔液浇铸成锭。

在保护气氛下将铸锭熔化，将勺子取适量压铸成手柄进行精加工，然后将手柄镀铜，手柄无断裂现象，强度高，耐腐蚀，表面光亮，色泽不退，压铸成品率高。

本发明具有如下优点：

1压铸成品率高，压铸表面处理性能好，铸件致密；

2成品强度高，无断裂；

3镀铜着色效果佳，色泽光亮，耐腐蚀性好，不易退色；

4比重轻，可广泛用于灯具装饰材料。

Claims (2)

1一种用于锁具和装饰材料的铝钛合金，其特征是含有镁0.50-1.20％(重量)、锰1.80-2.30％(重量)、钛0.05-0.15％(重量)，杂质中铁＜0.30％(重量)、铜＜0.50％(重量)、锌＜0.20％(重量)，杂质总含量＜1.0％(重量)，其余为铝。

2根据权利要求1所述的铝钛合金，其特征是含镁0.80％(重量)、锰2.1％(重量)、钛0.09％(重量)，杂质中铁＜0.30％(重量)、铜＜0.50％(重量)、锌＜0.20％(重量)，杂质总含量(0.70％(重量)，其余为铝。