CN103469038A - 一种铆钉用铝合金及其制备方法 - Google Patents

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陈鹏
王冲
金继松
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Abstract

本发明公开了一种铆钉用铝合金及其制备方法，其各元素按质量百分比组成为:Si0.3-0.5、Cu2.4-3.2、Mg1.2-1.8、Zn0.05-0.1、Mn0.15-0.25、Ti0.05-0.1、Fe0.1-0.2、Cr0.06-0.12、Co0.05-0.15、Pb0.03-0.06、W0.02-0.04、Hf0.01-0.03、B0.004-0.008、La0.03-0.05、Dy0.02-0.03、Ho0.01-0.02、余量为铝。本发明铝合金中添加了少量的La、Dy、Ho、W、Hf等修饰元素，它们能与铝合金发生有效的微合金化作用，从而大幅度提高铝合金的合金强度、焊接性以及韧性等性能，减少裂纹以及断裂等现象的发生，延长铆钉的使用寿命。

Description

一种铆钉用铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铆钉用铝合金及其制备方法，属于铝合金材料领域。
背景技术
铆钉主要用于铆接合金结构，目前铆钉材料多采用6XXX系铝合金，虽然具有很高的塑性和良好的加工性能，但是在铆接过程中，其还存在抗剪切强度、延伸率较低，且在焊接时有裂纹倾向,耐蚀性不高等问题，严重限制铆钉的应用范围。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种剪切强度高、断裂伸长率高、高耐蚀、焊接性能良好的铆钉用铝合金及其制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
    一种铆钉用铝合金，其各元素按质量百分比组成为:Si 0.3-0.5、Cu 2.4-3.2、Mg 1.2-1.8、Zn 0.05-0.1、Mn 0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、Fe 0.1-0.2、Cr 0.06-0.12、Co 0.05-0.15、Pb 0.03-0.06、W 0.02-0.04、Hf 0.01-0.03、B 0.004-0.008、La 0.03-0.05、Dy 0.02-0.03、Ho 0.01-0.02、余量为铝。
    铆钉用铝合金的制备方法：将铝锭、电解铜、镁锭投入到熔炼炉中，加热至680-710℃，待全部熔化后，添加Al-Si、Al-Fe、Al-Mn、Al-Zn、Al-Cr等中间合金，升温至720-730℃，待合金熔化后，升温至730-750℃，再加入稀土合金锭和Al-Ti-B中间合金，搅拌15-20min，然后加入精炼剂精炼10-15min，扒渣后静置5-10min，再用75%Ar+25%N2除气精炼20-30min，扒渣后静置10-15min，然后在710-720℃温度下浇铸成型，将所得的铸锭以100-120℃/h速率升温至240-260℃，保温4-6h，再以50-60℃/h速率升温至340-380℃，保温3-5h，再以35-45℃/h速率升温至510-530℃，保温10-15h，再以280-320℃/h速率降温至160-180℃，放入沸水中保温5-10h，再以200-220℃/h速率升温至470-490℃，保温8-12h，然后以80-100℃/h速率降温至320-350℃，保温3-4h，再以100-120℃/h降温至140-160℃，保温1-2h，空冷至室温即可；
所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化镁 10-15、氯化钡5-10、硫化钾5-10、蛭石8-12、冰晶石5-10、石英砂3-6、铝矾土4-8、硅酸钠20-30、纳米氮化硅5-10、纳米碳化钙8-12；b.将蛭石、冰晶石、石英砂、铝矾土粉碎过400-500目筛，混合均匀，再加入硅酸钠、纳米氮化硅、纳米碳化钙以及适量的水，3000-5000rpm高速研磨5-10min，制粒，然后将制得的颗粒在450-480℃下焙烧3-5h，冷却至室温，待用；c.将氯化镁、氯化钡、硫化钾混合均匀，加热至930-950℃，待其全部熔融后，将上述步骤（b）制得的颗粒加入熔融液中搅拌均匀，浇注成块状，待其冷却至室温即为所得精炼剂。
本发明精炼剂的脱杂质率在65-75%之间，去除合金液中的夹杂物及使夹杂物变性效果好、净化合金液提高了内部质量，气孔度降低1-2度，得到有效的控制。
 
本发明的有益效果：
本发明铝合金中添加了少量的La、Dy 、Ho 、W、Hf等修饰元素，它们能与铝合金发生有效的微合金化作用，从而大幅度提高铝合金的合金强度、焊接性以及韧性等性能，减少裂纹以及断裂等现象的发生，延长铆钉的使用寿命。
具体实施方式
    一种铆钉用铝合金，其各元素按质量百分比组成为:Si 0.3-0.5、Cu 2.4-3.2、Mg 1.2-1.8、Zn 0.05-0.1、Mn 0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、Fe 0.1-0.2、Cr 0.06-0.12、Co 0.05-0.15、Pb 0.03-0.06、W 0.02-0.04、Hf 0.01-0.03、B 0.004-0.008、La 0.03-0.05、Dy 0.02-0.03、Ho 0.01-0.02、余量为铝。
    铆钉用铝合金的制备方法：将铝锭、电解铜、镁锭投入到熔炼炉中，加热至690℃，待全部熔化后，添加Al-Si、Al-Fe、Al-Mn、Al-Zn、Al-Cr等中间合金，升温至725℃，待合金熔化后，升温至740℃，再加入稀土合金锭和Al-Ti-B中间合金，搅拌18min，然后加入精炼剂精炼12min，扒渣后静置8min，再用75%Ar+25%N2除气精炼25min，扒渣后静置15min，然后在715℃温度下浇铸成型，将所得的铸锭以1120℃/h速率升温至250℃，保温5h，再以50℃/h速率升温至360℃，保温4h，再以40℃/h速率升温至520℃，保温15h，再以300℃/h速率降温至170℃，放入沸水中保温8h，再以-220℃/h速率升温至480℃，保温10h，然后以90℃/h速率降温至330℃，保温4h，再以120℃/h降温至150℃，保温2h，空冷至室温即可；
所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量（kg）的原料：氯化镁 10、氯化钡8、硫化钾7、蛭石10、冰晶石8、石英砂4、铝矾土6、硅酸钠28、纳米氮化硅8、纳米碳化钙10；b.将蛭石、冰晶石、石英砂、铝矾土粉碎过400目筛，混合均匀，再加入硅酸钠、纳米氮化硅、纳米碳化钙以及适量的水，4000rpm高速研磨8min，制粒，然后将制得的颗粒在460℃下焙烧4h，冷却至室温，待用；c.将氯化镁、氯化钡、硫化钾混合均匀，加热至940℃，待其全部熔融后，将上述步骤（b）制得的颗粒加入熔融液中搅拌均匀，浇注成块状，待其冷却至室温即为所得精炼剂。
制得的铝合金经检验，其主要性能为：抗拉强度412Mpa，抗剪强度278MPa，延伸率16.6%。

Claims (2)

1.一种铆钉用铝合金，其特征在于：其各元素按质量百分比组成为:Si 0.3-0.5、Cu 2.4-3.2、Mg 1.2-1.8、Zn 0.05-0.1、Mn 0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、Fe 0.1-0.2、Cr 0.06-0.12、Co 0.05-0.15、Pb 0.03-0.06、W 0.02-0.04、Hf 0.01-0.03、B 0.004-0.008、La 0.03-0.05、Dy 0.02-0.03、Ho 0.01-0.02、余量为铝。
2.根据权利要求1所述的铆钉用铝合金的制备方法，其特征在于：将铝锭、电解铜、镁锭投入到熔炼炉中，加热至680-710℃，待全部熔化后，添加Al-Si、Al-Fe、Al-Mn、Al-Zn、Al-Cr等中间合金，升温至720-730℃，待合金熔化后，升温至730-750℃，再加入稀土合金锭和Al-Ti-B中间合金，搅拌15-20min，然后加入精炼剂精炼10-15min，扒渣后静置5-10min，再用75%Ar+25%N2除气精炼20-30min，扒渣后静置10-15min，然后在710-720℃温度下浇铸成型，将所得的铸锭以100-120℃/h速率升温至240-260℃，保温4-6h，再以50-60℃/h速率升温至340-380℃，保温3-5h，再以35-45℃/h速率升温至510-530℃，保温10-15h，再以280-320℃/h速率降温至160-180℃，放入沸水中保温5-10h，再以200-220℃/h速率升温至470-490℃，保温8-12h，然后以80-100℃/h速率降温至320-350℃，保温3-4h，再以100-120℃/h降温至140-160℃，保温1-2h，空冷至室温即可；
    所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化镁 10-15、氯化钡5-10、硫化钾5-10、蛭石8-12、冰晶石5-10、石英砂3-6、铝矾土4-8、硅酸钠20-30、纳米氮化硅5-10、纳米碳化钙8-12；b.将蛭石、冰晶石、石英砂、铝矾土粉碎过400-500目筛，混合均匀，再加入硅酸钠、纳米氮化硅、纳米碳化钙以及适量的水，3000-5000rpm高速研磨5-10min，制粒，然后将制得的颗粒在450-480℃下焙烧3-5h，冷却至室温，待用；c.将氯化镁、氯化钡、硫化钾混合均匀，加热至930-950℃，待其全部熔融后，将上述步骤（b）制得的颗粒加入熔融液中搅拌均匀，浇注成块状，待其冷却至室温即为所得精炼剂。
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