CN103924133B - 一种太阳能光伏用铝合金型材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏用铝合金型材的制备方法，该铝合金型材由以下质量百分比的元素组成：Si0.2-0.5、Fe0.05-0.1、Cu0.1-0.15、Mn0.1-0.2、Mg0.5-0.8、Cr0.2-0.3、Ti0.05-0.1、Zn0.04-0.08、Nb0.03-0.06、Ta0.024-0.045、Po0.02-0.04、B0.004-0.008、La0.03-0.05、Eu0.02-0.03、Tb0.01-0.02，余量为Al。本发明铝合金型材具有优良的机械性能、加工性能和耐腐蚀性能，经久耐用。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏用铝合金型材的制备方法，属于铝合金材料加工技术领域。
背景技术
太阳能是一种新型的取之不尽的无污染绿色能源，是我国确定重点发展的七大新兴产业之一，太阳能光伏电池板框架及其支撑结构的支柱、拉杆、支承腿等都是由经济耐用的6063铝合金材料挤压制造而成，是6063铝合金材料应用的新市场，并已全球推行应用。然而由于6063铝合金本身的特点以及不合理的热处理工艺，导致材料的机械性能不足，耐蚀性低，加工性能差，极大地限制了材料的更广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种机械性能优异、耐蚀性好、加工性能好的太阳能光伏用铝合金型材的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种太阳能光伏用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铝锭、镁锭、废铝投入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度725-745℃，待其熔清80%以上时，投入Al-Mn、Al-Cr等中间合金，待其全部熔化后，调整温度至730-750℃，加入熔体重量0.2-0.3%的六氯乙烷和0.1-0.2%的氟硅酸钠精炼15-20min，精炼后电磁搅拌10-15min，静置20-30min，然后调整温度至750-770℃，加入Al-Ti-B-La中间合金，保温5-10min，扒渣，取样分析，严格控制铝合金溶液的各元素成分的重量百分比符合下列要求：Si0.2-0.5、Fe0.05-0.1、Cu0.1-0.15、Mn0.1-0.2、Mg0.5-0.8、Cr0.2-0.3、Ti0.05-0.1、Zn0.04-0.08、Nb0.03-0.06、Ta0.024-0.045、Po0.02-0.04、B0.004-0.008、La0.03-0.05、Eu0.02-0.03、Tb0.01-0.02，余量为Al；
（2）采用半连续直接水冷铸造方法进行铸造，铸造温度为715-735℃，铸造速度60-80mm/min，冷却水压0.1-0.3MPa，冷却水流量为1600-1800L/min；
（3）对铝合金铸锭进行均匀化处理：先以100-150℃/h升温至220-250℃，保温2-3h，再以140-180℃/h升温至530-560℃，保温5-10h，然后强风冷却至180-220℃，保温1-2h，再以120-160℃/h升温至450-480℃，保温4-8h，然后水雾冷却至150-180℃，保温1-2h，再以100-150℃/h升温至360-420℃，保温3-5h，然后以80-120℃/h降温至150-200℃，保温1-2h，空冷至室温；
（4）将上述均匀化处理后的铸锭加热至450-480℃，然后放入预热至465-495℃的模具中用挤压机挤压成型，挤压速率为12-16m/min，出模温度为505-525℃；
（5）将上述挤压成型的铝合金型材强风风冷至180-220℃，然后以100-150℃/h升温至440-480℃，保温3-5h，再以80-120℃/h降温至250-300℃/h，保温2-3h，然后放入0-5℃冰盐水中降温至50℃以下；
（6）对铝合金型材进行时效处理：先以40-50℃/h升温至80-90℃，保温10-15h，再以50-60℃/h升温至180-200℃，保温5-10h，空冷至室温，然后以35-45℃/h升温至70-80℃，保温12-16h，空冷至室温，然后以80-90℃/h升温至160-180℃，保温8-12h，空冷至室温，然后以30-40℃/h升温至65-75℃，保温14-18h，再以50-60℃/h升温至175-195℃，保温5-10h，再以45-55℃/h降温至85-95℃，保温10-15h，空冷至室温。
本发明的有益效果：
本发明合理调整Si、Mg元素的质量比例，适当提高Cu元素的含量和降低Fe元素的含量，提高铝合金材料的力学性能和加工性能，同时添加微量的La、Eu、Tb稀土元素，细化晶粒，改善铸态组织，也能提高耐腐蚀性能，使铝合金型材更加经久耐用。本发明还采用了四级时效处理，可以形成的粗大、断续的晶界析出相形貌，显著改善铝合金的微观组织结构和提高铝合金的综合性能。
具体实施方式
一种太阳能光伏用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铝锭、镁锭、废铝投入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度730℃，待其熔清80%以上时，投入Al-Mn、Al-Cr等中间合金，待其全部熔化后，调整温度至740℃，加入熔体重量0.3%的六氯乙烷和0.1%的氟硅酸钠精炼15min，精炼后电磁搅拌10min，静置25min，然后调整温度至760℃，加入Al-Ti-B-La中间合金，保温6min，扒渣，取样分析，严格控制铝合金溶液的各元素成分的重量百分比符合下列要求：Si0.2-0.5、Fe0.05-0.1、Cu0.1-0.15、Mn0.1-0.2、Mg0.5-0.8、Cr0.2-0.3、Ti0.05-0.1、Zn0.04-0.08、Nb0.03-0.06、Ta0.024-0.045、Po0.02-0.04、B0.004-0.008、La0.03-0.05、Eu0.02-0.03、Tb0.01-0.02，余量为Al；
（2）采用半连续直接水冷铸造方法进行铸造，铸造温度为725℃，铸造速度70mm/min，冷却水压0.2MPa，冷却水流量为1800L/min；
（3）对铝合金铸锭进行均匀化处理：先以120℃/h升温至240℃，保温2h，再以160℃/h升温至550℃，保温6h，然后强风冷却至220℃，保温2h，再以140℃/h升温至470℃，保温5h，然后水雾冷却至170℃，保温1-2h，再以150℃/h升温至380℃，保温4h，然后以100℃/h降温至180℃，保温1h，空冷至室温；
（4）将上述均匀化处理后的铸锭加热至460℃，然后放入预热至480℃的模具中用挤压机挤压成型，挤压速率为15m/min，出模温度为515℃；
（5）将上述挤压成型的铝合金型材强风风冷至200℃，然后以120℃/h升温至460℃，保温4h，再以100℃/h降温至270℃/h，保温2h，然后放入2℃冰盐水中降温至50℃以下；
（6）对铝合金型材进行时效处理：先以50℃/h升温至90℃，保温10h，再以60℃/h升温至200℃，保温5h，空冷至室温，然后以40℃/h升温至80℃，保温12h，空冷至室温，然后以85℃/h升温至170℃，保温10h，空冷至室温，然后以40℃/h升温至75℃，保温14h，再以55℃/h升温至185℃，保温8h，再以50℃/h降温至85℃，保温12h，空冷至室温。
经检验，上述制得的铝合金型材化学成分为：Si0.32%、Fe0.078%、Cu0.12%、Mn0.16%、Mg0.69%、Cr0.24%、Ti0.091%、Zn0.066%、Nb0.047%、Ta0.039%、Po0.033%、B0.0063%、La0.042%、Eu0.027%、Tb0.015%，余量为Al；力学性能为：抗拉强度258MPa，屈服强度182MPa，伸长率12.4%。
Claims (1)
1.一种太阳能光伏用铝合金型材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将铝锭、镁锭、废铝投入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度725-745℃，待其熔清80%以上时，投入Al-Mn、Al-Cr中间合金，待其全部熔化后，调整温度至730-750℃，加入熔体重量0.2-0.3%的六氯乙烷和0.1-0.2%的氟硅酸钠精炼15-20min，精炼后电磁搅拌10-15min，静置20-30min，然后调整温度至750-770℃，加入Al-Ti-B-La中间合金，保温5-10min，扒渣，取样分析，严格控制铝合金溶液的各元素成分的重量百分比符合下列要求：Si0.2-0.5、Fe0.05-0.1、Cu0.1-0.15、Mn0.1-0.2、Mg0.5-0.8、Cr0.2-0.3、Ti0.05-0.1、Zn0.04-0.08、Nb0.03-0.06、Ta0.024-0.045、Po0.02-0.04、B0.004-0.008、La0.03-0.05、Eu0.02-0.03、Tb0.01-0.02，余量为Al；
（2）采用半连续直接水冷铸造方法进行铸造，铸造温度为715-735℃，铸造速度60-80mm/min，冷却水压0.1-0.3MPa，冷却水流量为1600-1800L/min；
（3）对铝合金铸锭进行均匀化处理：先以100-150℃/h升温至220-250℃，保温2-3h，再以140-180℃/h升温至530-560℃，保温5-10h，然后强风冷却至180-220℃，保温1-2h，再以120-160℃/h升温至450-480℃，保温4-8h，然后水雾冷却至150-180℃，保温1-2h，再以100-150℃/h升温至360-420℃，保温3-5h，然后以80-120℃/h降温至150-200℃，保温1-2h，空冷至室温；
（4）将上述均匀化处理后的铸锭加热至450-480℃，然后放入预热至465-495℃的模具中用挤压机挤压成型，挤压速率为12-16m/min，出模温度为505-525℃；
（5）将上述挤压成型的铝合金型材强风风冷至180-220℃，然后以100-150℃/h升温至440-480℃，保温3-5h，再以80-120℃/h降温至250-300℃/h，保温2-3h，然后放入0-5℃冰盐水中降温至50℃以下；
（6）对铝合金型材进行时效处理：先以40-50℃/h升温至80-90℃，保温10-15h，再以50-60℃/h升温至180-200℃，保温5-10h，空冷至室温，然后以35-45℃/h升温至70-80℃，保温12-16h，空冷至室温，然后以80-90℃/h升温至160-180℃，保温8-12h，空冷至室温，然后以30-40℃/h升温至65-75℃，保温14-18h，再以50-60℃/h升温至175-195℃，保温5-10h，再以45-55℃/h降温至85-95℃，保温10-15h，空冷至室温。
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