CN104120373A - 一种电力设备用6063t6铝合金大规格棒材制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力设备用铝合金材料的技术领域，具体涉及高强高导电率铝合金大规格棒材制造方法，利用6063高强高导电率大规格棒材加工电力设备中高强高导电率大型电气元件，具体为6063T6铝合金直径大于150mm～300mm棒材。采用六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.40%～0.44%，Fe为≤0.13%，Cu为≤0.1%，Mn为≤0.10%，Mg为0.55%～0.60%，Zn为≤0.05%，Ti为≤0.05%，Cr为≤0.10%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；可以有效解决大量生产、交货问题，提高大规格铝合金棒材的强度及电导率，有利于加工和使用，通过此方法得到的力学性能及电导率稳定，经多次复现操作，均能够满足直径小于150mm的国家标准，可以补充或完善直径大于150mm～300mm棒材国家标准，并将各项性能指标纳入国家标准。

Description

一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法

技术领域

本发明属于电力设备用铝合金材料的技术领域，具体涉及高强高导电率铝合金大规格棒材制造方法，利用6063高强高导电率大规格棒材加工电力设备中高强高导电率大型电气元件，具体为6063T6铝合金直径大于150mm～300mm棒材。 

背景技术

随着世界性机械制造业技术的快速发展，新技术、新材料、新工艺，新产品层出不穷，对电力设备用高强高导电率大型电气元件的开坯材料高强高导电率铝合金大规格棒材的需求量越来越大，高强高导电率大型电气元件对开坯材料高强高导电率铝合金大规格棒材要求，必须具备强度高、塑性好、比强度高、质量轻、高导电性、高导热性、耐蚀性好、无应力腐蚀破裂倾向、抗晶间腐蚀能力强、焊接性能良好、焊接区耐蚀性能不变、切削性好、易于加工等优点，并具有良好的工艺性能，适合于切削加工及各种形式的二次压力加工成型。 

鉴于6063T6铝合金主要强化元素少，合金简单，强度提高困难，但高温加热过程中，主要强化元素随温度提高，固溶度显著增加，合金具有明显的淬火时效强化效果，淬火范围较宽，适于在线淬火，当合金中添加少量的Cu时，使6063合金的强度接近硬铝，强度增加较大，当控制其他杂质元素时，导电性提高，但对于淬火的敏感性增加，特别是直径大于150mm棒材，当在线淬火时间较长时，抗腐蚀性能下降，对于6063T6铝合金大规格棒材的制备方法不适用于目前的方法，因此，急需一种针对电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法。 

发明内容

本发明的目的是为了提供批量生产一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，可以有效解决大量生产、交货问题，提高大规格铝合金棒材的强度及电导率，有利于加工和使用，通过此方法得到的力学性能及电导率稳定，经多次复现操作，均能够满足直径小于150mm的国家标准，可以补充或完善直径大于150mm～300mm棒材国家标准，并将各项性能指标纳入国家标准。 

本发明的技术方案为： 

一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，步骤如下：

a、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.40%～0.44%，Fe为≤0.13%，Cu为≤0.1%，Mn 为≤0.10%，Mg为0.55%～0.60%，Zn为≤0.05%，Ti为≤0.05%，Cr为≤0.10%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；

b、将六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，切毛料，毛料均质，加热温度：540-560℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷却至200℃加水冷降温；

c、将制备的铝合金毛料加热到500-550℃，迅速装入挤压筒，在90MN或125MN挤压机上进行挤压，挤压速度1.5-3.5m/min,在线淬火温度510±5℃，淬火速度300-350℃/分； 

d、将c步骤得到的铝合金大规格棒材张力拉伸，在线淬火拉伸率1.0～2.0%，然后时效：时效温度160-170℃，金属保温8-14小时，出时效炉；

e、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，进行表面检查、尺寸检查、检查合格后包装。

所述的a步骤中，铝合金圆铸锭的规格为Φ520mm×4000mm或规格为Φ600mm×4000mm。 

所述的b步骤中，毛料规格为：规格为Φ506mm×1750mm或规格为Φ582mm×1800mm。 

所述的c步骤中，铸锭在感应炉加热，加热时间8～15分钟，加热温度500～550℃，挤压速度1.5～3.5m/min。 

所述的d步骤中，时效温度170℃，金属保温8小时，出时效炉。 

所述的d步骤中，在线淬火拉伸率1.5～1.7%。 

所述的a步骤中，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.42%，Fe为0.095%，Cu为0.092%，Mn 为0.090%，Mg为0.58%，Zn为0.04%，Ti为0.03%，Cr为0.09%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al。 

本发明的有益效果为： 

步骤a中化学成分在国家标准范围内，将6063高强高导电率大规格棒材铸造成分范围变窄，并且铸造范围控制在国家标准的中线并偏下线，避免由于化学成分过大波动引起内部组织不均匀及力学性能散差过大；主要强化成分控制在中线并偏下线及控制Fe、Zn、Ti合金成分越小越好，主要是为了提高6063合金的纯度，提高导电率；加入Cu元素，控制在标准的上线，少量的Cu与主要强化成分Si、Mg结合，使力学性能显著提高，可使力学性能接近硬铝的性能，Cu又可中和Ti对导电率的不良影响；由于铸造过程中Fe元素的不可控制性，使Mn元素控制在上线，可消除Fe的不良影响又可细化晶粒，使6063合金的综合性能提高，使6063合金直径大于150mm～300mm棒材力学性能指标满足直径小于150mm国家标准，可以补充或完善直径大于150mm～300mm棒材国家标准，并将各项性能指标纳入国家标准；按照上述原则配制的化学成分，使大规格棒材合格率稳定在95%以上。

步骤b均火制度中冷却方式为大风冷却至200℃加水冷降温，实现快速冷却，保证强化元素最大程度固溶，减少工序等待时间在24小时以上，提高生产效率，并且高强高导电率大规格棒材加工成各种电力元气件后表面经各种氧化或涂层处理后光泽美观、无暗纹、暗线，既保证使用性能又提高审美感。 

步骤c的挤压速度可以保证出口温度，在线穿水冷却保证淬火效果，保证力学性能合格，在线淬火与离线淬火比较能够减少变形，步骤d使拉伸率在1.5～1.7%之间，减少拉伸率变化大引起的尺寸不均，保证持续供货过程中尺寸散差小，在线淬火与离线淬火比较可以减少打头、吊挂、离线淬火升温、保温等时间，每批减少工序时间在10小时以上；通过以上措施，可以实现6063大规格棒材在线淬火并满足高强高导电率要求，抗拉强度230-255MPa,屈服强度200-229MPa，伸长率15-19%，布氏硬度80-83HB，电导率53-55%IACS；用户使用本公司提供的高强高导电率大规格棒材加工成大型电气元件后，应用在各种环境中，经过几年的使用，没有出现任何质量问题，国家标准要求：（1）直径小于150mm棒材抗拉强度≥195MPa,屈服强度≥160MPa，伸长率≥10%，布氏硬度≥69HB，电导率≥51%IACS；（2）直径大于150mm棒材抗拉强度无要求,屈服强度无要求，伸长率无要求，布氏硬度≥69HB，电导率≥51%IACS。 

总之，本发明得到的高强高导电率大型电气元件的铝合金大规格棒材，具备强度高、塑性好、比强度高、质量轻、高导电性、高导热性、耐蚀性好、无应力腐蚀破裂倾向、抗晶间腐蚀倾向强、焊接性能良好、焊接区耐蚀性能不变、切削性好、易于加工等优点，并具有良好的工艺性能，适合于切削加工及各种形式的二次压力加工成型，更重要的是本发明提供的批量生产电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材制造方法，使生产效率提高15～21%。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。 

实施例1、 

a.铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.42%，Fe为0.095%，Cu为0.092%，Mn 为0.090%，Mg为0.58%，Zn为0.04%，Ti为0.03%，Cr为0.09%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；规格为Φ520mm×4000mm，熔炼六系铝合金圆铸锭时配料计算以步骤a的中线为基础，以确保铸锭成分控制在标准范围内；在融化后一次扒渣、熔炼炉精炼后一次扒渣、保温炉精炼后一次扒渣；熔炼炉精炼后一次除气、保温炉精炼后一次除气，保温炉精炼后再进行一次除气机除气。

b、将规格为Φ520mm×4000mm六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，切毛料，毛料规格为Φ506mm×1750mm；毛料均质，加热温度：550℃，保温10小时，冷却方式：风冷＋水冷降温。 

c、将制备的六号铝合金圆铸锭毛料加热到500℃，迅速装入挤压筒，挤压速度3m/min，在线淬火温度510±5℃，淬火速度300-350℃/分； 

d、将c步骤得到的铝合金大规格棒材张力拉伸，在线淬火拉伸率1.0%，然后时效：时效温度170℃，金属保温8小时，出时效炉；

e、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，将电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材表面检查、尺寸检查、检查合格的电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材包装。

实施例2： 

本实施方式与实施例1不同的是，六系铝合金圆铸锭规格为Φ600mm×4000mm,毛料规格为：Φ582mm×1800mm，使用Φ582mm铸锭可以增加变形程度，

步骤a中采用的六号铝合金圆铸锭，精炼程度达到一级氧化膜要求，没有金属化合物偏析，化学成分中Mg:Si的比例不遵循1.73:1的原则，使Si过剩，Fe、Zn、Ti合金成分越小越好，为了提高6063合金的纯度，提高导电率；加入Cu元素，控制在标准的上线，使力学性能显著提高， Cu又可中和Ti对导电率的不良影响；使Mn元素控制在上线，可消除Fe的不良影响又可细化晶粒，Si为0.42%，Fe为0.08%，Cu为0.09%，Mn 为0.07%，Mg为0.56%，Zn为0.03%，Ti为0.03%，Cr为0.06%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例3： 

本实施方式与实施例1不同的是，毛料均质，加热温度： 560℃，保温9小时，冷却方式：风冷至200℃后喷水冷却至室温，低倍检查氧化膜，检查化合物偏析，满足一级氧化膜要求，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例4： 

本实施方式与实施例1不同的是，加热温度540℃，迅速装入挤压筒，挤压速度2.5m/min，保证棒材出口温度520℃，喷水淬火，淬火速度300～350℃/分，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例5： 

本实施方式与实施例1不同的是，将某型电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材张力拉伸，拉伸率1.7%，然后时效，时效温度160℃，金属保温14小时，出时效炉，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例6： 

本实施方式与实施例1不同的是，低倍检查氧化膜和化合物偏析，其他步骤及参数与实施例1相同。

本发明提供的批量生产电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材制造方法，可以为棒材标准改版修订提供直径大于150mm力学性能及电导率数据，使生产效率提高15.2%以上。 

Claims (8)

1.一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，步骤如下：

a、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.40%～0.44%，Fe为≤0.13%，Cu为≤0.1%，Mn 为≤0.10%，Mg为0.55%～0.60%，Zn为≤0.05%，Ti为≤0.05%，Cr为≤0.10%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；

b、将六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，切毛料，毛料均质，加热温度：540-560℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷却至200℃加水冷降温；

c、将制备的铝合金毛料加热到500-530℃，迅速装入挤压筒，在90MN或125MN挤压机上进行挤压，挤压速度1.5～3.5m/min,在线淬火温度510±5℃，淬火速度300-350℃/分；

 d、将c步骤得到的铝合金大规格棒材张力拉伸，在线淬火拉伸率1.0～2.0%，然后时效：时效温度160-170℃，金属保温8-14小时，出时效炉；

e、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，进行表面检查、尺寸检查、检查合格后包装。

2.根据权利要求1所述的一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的a步骤中，铝合金圆铸锭的规格为Φ520mm×4000mm或规格为Φ600mm×4000mm。

3.根据权利要求1所述的一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的b步骤中，毛料规格为：规格为Φ506mm×1750mm或规格为Φ582mm×1800mm。

4.根据权利要求1所述的一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的c步骤中，铸锭在感应炉加热，加热时间8～15分钟，加热温度500～550℃，挤压速度1.5～3.5m/min。

5.根据权利要求1所述的一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的d步骤中，时效温度170℃，金属保温8小时，出时效炉。

6.根据权利要求1所述的一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的d步骤中，在线淬火拉伸率1.5～1.7%。

7.根据权利要求1所述的一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的a步骤中，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.42%，Fe为0.095%，Cu为0.092%，Mn 为0.090%，Mg为0.58%，Zn为0.04%，Ti为0.03%，Cr为0.09%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al。

8.根据权利要求1所述的一种电力设备用6063T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所得到的产品抗拉强度230-255MPa,屈服强度200-229MPa，伸长率15-19%，布氏硬度80-83HB，电导率53-55%IACS。