CN104357718B - 高硬度铝镁合金太阳能组件边框 - Google Patents

高硬度铝镁合金太阳能组件边框 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高硬度铝镁合金太阳能组件边框，其特征在于，按如下步骤制备：(1)准备铝镁合金原料，送入铝棒炉中均质化处理，得到铸锭；(2)在空气中冷却均质化后的铸锭，然后经空气冷却，进行铸锭加热；(3)加热后送入挤压机挤压；(4)挤压后进行水雾淬火；(5)淬火经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后制成符合太阳能组件规格的边框；(6)对边框进行人工时效，得到成品；铝镁合金原料按重量百分比由以下组分组成：Si：0.40-0.44％，Mg：0.56-0.61％，Cu：0.05％，Fe：0.15％，其他不可避免的微量元素0.05％，其余为Al。该边框表面无明显凹陷，表面光滑，硬度范围更高。

Description

高硬度铝镁合金太阳能组件边框
技术领域
本发明涉及材料工程领域，特别是一种高硬度铝镁合金太阳能组件边框。
背景技术
6063铝合金主要的合金成分为：Si：0.35-0.38％，Mg：0.5-0.54％，其他微量元素0.05％，其广泛用于建筑铝门窗、幕墙的框架，为了保证门窗、幕墙具有高的抗风压性能、装配性能、耐蚀性能和装饰性能，对铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准。现有的太阳能组件边框就是由6063铝合金制成的。但是由于太阳能组件边框经常暴露在风吹日晒、飞沙走石、雨水侵蚀等恶劣环境下，所以需要具有较好的光滑程度和硬度。但是现有的6063铝合金生产出来的铝材表面光洁度不高，只有3.2um的粗糙，容易压坑，以至于出现严重的表面划伤等现象，此外其硬度也不高，容易发生变形，导致太阳能组件边框的使用寿命减少。并且，由于太阳能组件边框常暴露在露天环境下，易受到雨水侵蚀，因此相对于普通铝合金型材而言需要具有更好的耐蚀性。为了提高6063铝合金的抗腐蚀性能，可以在其中加入其他合金元素，例如近年有研究报道，加入混合稀土元素可以有效改善6XXX系铝合金的耐腐蚀性能，但混合稀土元素中常包含多种稀土元素，且添加量比较大，成本较高，如果减少稀土种类或将添加量减少耐腐蚀性能则会明显降低。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高硬度铝镁合金太阳能组件边框，成品表面无明显凹陷，表面光滑，硬度范围更高，使用年限更长。
本发明提供的一种高硬度铝镁合金太阳能组件边框，其特征在于，按如下步骤制备：
(1)准备铝镁合金原料，送入铝棒炉中均质化处理，得到铸锭；
(2)在空气中冷却均质化后的铸锭，然后经空气冷却，在480-520℃进行铸锭加热；
(3)加热后送入挤压机挤压，挤压筒的温度为400℃±10℃，挤压速度3.5-4.5m/min；
(4)挤压后进行水雾淬火；
(5)淬火经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后制成符合太阳能组件规格的边框；
(6)对边框进行人工时效，得到高硬度铝镁合金太阳能组件边框成品；
所述铝镁合金原料按重量百分比由以下组分组成：Si：0.40-0.44％，Mg：0.56-0.61％，Cu：0.05％，Fe：0.15％，其他不可避免的微量元素0.05％，其余为Al。
优选地，所述铝镁合金原料按重量百分比包括以下组分：Si：0.40-0.44％，Mg：0.56-0.61％，Cu：0.05％，Fe：0.15％，Sr：0.01-0.035％，Nd：0.016-0.018％，其他不可避免的微量元素0.05％，其余为Al。
优选地，所述铝镁合金原料中Mg、Sr、Nd的重量比为59:1.7:2.8。
优选地，所述铝镁合金原料中各组分的重量百分比为：Si：0.42％，Mg：0.58％，Cu：0.05％，Fe：0.15％，其他不可避免的微量元素0.05％，其余为Al。
优选地所述挤压机出口的温度在480-510℃，挤压时换模具的时间是10min，压余的厚度控制在20mm内，挤压时模温为480℃。
优选地，所述人工时效时的保温温度为200℃±10℃，时效时间为240min。
本发明提供的一种高硬度铝镁合金太阳能组件边框，在传统的6063铝合金上进行原材料的改进，并通过对生产流程的严格控制，使得边框成品表面更加光滑，粗糙度可达1.6um，无明显凹陷，不易产生腐蚀，使用年限更长，硬度更高，因此适用范围更广。此外通过合理的配伍和配比，仅需要低于0.02％的Nd元素就可以显著提升铝合金边框的耐腐蚀性能，大幅节约了生产成本。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
本实施例中铝镁合金原料中各组分重量百分比如下：Si：0.40％，Mg：0.56％，Cu：0.05％，Fe：0.15％，其他不可避免的微量元素0.05％，其余为Al。
太阳能组件边框的具体制备方法为：将铝镁合金原料送入铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在480℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度为410℃，挤压速度3.5m/min，挤压出口温度为480℃，挤压时换模具的时间是10min，压余的厚度控制在20mm内，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直制成标准规格的太阳能组件边框，送入时效炉进行人工时效，时效保温温度为190℃，时间为240min，后得到高硬度铝镁合金太阳能组件边框成品。经测试，铝合金成品的硬度(HW)为12。表面粗糙度为1.6um，使用寿命为40-60年。
实施例2
本实施例中铝镁合金原料中各组分重量百分比如下：Si：0.44％，Mg：0.61％，Cu：0.05％，Fe：0.15％，其他不可避免的微量元素0.05％，其余为Al。
太阳能组件边框的具体制备方法为：将铝镁合金原料送入铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在520℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度为390℃，挤压速度4.5m/min，挤压出口温度为510℃，挤压时换模具的时间是10min，压余的厚度控制在20mm内，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直制成标准规格的太阳能组件边框，送入时效炉进行人工时效，时效保温温度为210℃，时间为240min，后得到高硬度铝镁合金太阳能组件边框成品。经测试，铝合金成品的硬度(HW)为12。表面粗糙度为1.6um，使用寿命为40-60年。
实施例3
本实施例中铝镁合金原料中各组分重量百分比如下：Si：0.42％，Mg：0.58％，Cu：0.05％，Fe：0.15％，其他不可避免的微量元素0.05％
太阳能组件边框的具体制备方法为：将铝镁合金原料送入铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在500℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度为400℃，挤压速度4m/min，挤压出口温度为500℃，挤压时换模具的时间是10min，压余的厚度控制在20mm内，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后制成标准规格的太阳能组件边框，送入时效炉进行人工时效，时效保温温度为200℃，时间为240min，后得到高硬度铝镁合金太阳能组件边框成品。经测试，铝合金成品的硬度(HW)为12。表面粗糙度为1.6um，使用寿命为40-60年。
实施例4
本实施例中铝镁合金原料中各组分重量百分比如下：Si：0.42％，Mg：0.58％，Cu：0.05％，Fe：0.15％，Nd：0.017％，Sr：0.028％，其他不可避免的微量元素0.05％，其余为Al。生产方法同实施例3。测试，铝合金成品的硬度(HW)为13。表面粗糙度为1.6um。型材厚度可达3mm。使用寿命为40-60年。
对比例1
取某市售6063铝合金制成的太阳能组件边框，经测试，其硬度(HW)范围在8-11。表面粗糙度为3.2um。
试验例1
为了测试铝合金边框的耐蚀性，将边框截取成标准试件置于5％massNaCl盐雾下，经过100小时腐蚀，温度恒定控制在35℃，通过重量差计算腐蚀速率。结果如下：
实施例 腐蚀率(mg/m2/d)
实施例1 0.23
实施例2 0.26
实施例3 0.24
实施例4 0.018
经对比例1与实施例1-4的对比可以看出，本发明提供的高硬度铝镁合金太阳能组件边框与传统的6063铝合金边框相比，硬度更强，便于铝合金型材的组装，表面更加光滑，故不易被腐蚀。壁厚可达3mm，适用性更广。经试验例1可以看出，当加入Sr、Nd元素并将Mg、Sr、Nd依次以59:1.7:2.8的重量比配伍时，腐蚀速率显著降低。
以上对本发明所提供的一种高硬度铝镁合金太阳能组件边框进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰。这些改进和修饰也应当落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高硬度铝镁合金太阳能组件边框，其特征在于，按如下步骤制备：
（1）准备铝镁合金原料，送入铝棒炉中均质化处理，得到铸锭；
（2）均质化后的铸锭经空气冷却，然后在480-520℃进行铸锭加热；
（3）加热后送入挤压机挤压，挤压筒的温度为400℃±10℃，挤压速度3.5-4.5m/min;
（4）挤压后进行水雾淬火；
（5）淬火经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后制成符合太阳能组件规格的边框；
（6）对边框进行人工时效，得到高硬度铝镁合金太阳能组件边框成品；
所述铝镁合金原料按重量百分比由以下组分组成：Si：0.42%，Mg：0.58%，Cu：0.05%，Fe：0.15%，Nd：0.017%，Sr：0.028%，其他不可避免的微量元素0.05%，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的高硬度铝镁合金太阳能组件边框，其特征在于，所述挤压机出口的温度在480-510℃，挤压时换模具的时间是10min，压余的厚度控制在20mm内，挤压时模温为480℃。
3.根据权利要求1所述的高硬度铝镁合金太阳能组件边框，其特征在于，所述人工时效时的保温温度为200℃±10℃，时效时间为240min。
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