CN104962765B - 一种高耐候性铝合金型材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐候性铝合金型材的生产方法：配料及熔炼：按照质量百分比配料：Zn 7‑8.8％，Cu 0.8‑1.5％，Fe 1‑4％，Mn 2‑3％，Mg 2‑3％，Si 0.2‑0.5％，Cr 0.2‑0.8%，Ni 0.08％，Ti 0.03％,其余为Al，在高温下熔炼6h～8h，得到铝合金熔液得到铝合金熔液；铸造；退火；两步法热处理；将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；将铝合金型材进行双级时效，风冷；最后进行氧化处理。本发明的工艺无需加喷涂即可制备得到超耐候，耐腐蚀的铝合金型材，节能环保，安全性高。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制造技术领域，具体涉及一种高耐候性铝合金型材及其生产工艺。
背景技术
铝合金型材是常用的一种建筑材料。在铝合金型材使用前，为提高型材的防腐性能和具有一定的色彩装饰作用，须对型材表面进行处理。铝合金型材产品按表面处理方式分为氧化着色、喷涂有机涂料等产品。氧化着色产品是通过阳极氧化和电解着色原理，在铝合金型材表面形成一层致密的氧化膜和电解还原一定量的有色金属离子在氧化膜中从而呈现一定颜色。喷涂有机涂料产品是在经过除油、化学转化处理后的型材表面涂装一层有机涂料，主要的有机涂料有聚酯涂料、丙烯酸涂料、氟碳涂料等粉末或液体涂料。化学转化可使型材表面有一定的耐腐蚀和黏附有机涂料的性能，常用铬化、磷铬化、锆钛转化等。但是喷涂后处理法存在诸多问题，其中主要就是许多处理剂有毒，工艺也比较麻烦。因此，急需研发一款不需要喷涂处理，即可达到令人满意的耐候性的铝合金型材。
在现有复杂铝合金中，合金元素多、相多，即使在平衡状态下也是完全固溶的合金，往往出现共晶体。为了提高其耐腐蚀性能和耐候性性能，欧美国家先后开发了T73、T76、T74 等过时效制度。这样做的结果是耐蚀性能提高了，但抗拉强度确降低了。为了兼顾两者都不受影响，现有技术已经有人研究多级时效，并认为多级时效是改善7N01 合金耐蚀性的有效办法。此外，研究发现在成分配比上，只有严格执行：Zn+Mg ≤7%，Zn/Mg=6~7 的规律，才能生产出合格的耐蚀铝型材。而且多级时效是个很复杂的过程，每种不同配方的铝合金，就需要不同的多级时效。
本发明旨在提供一种新的高耐候铝合金型材生产工艺，从原料到工艺参数全面优化，意外地发现，在优化的参数下，这样可以生产出高耐候性能，耐腐蚀的优秀铝合金型材，非常适合户外使用，这样的工艺还未见报道。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明针对现有技术的缺点，通过多年的研究和实验，并且优化通过原料配比，以及工艺的条件，提供一种新的高耐候性铝合金型材生产工艺，从原料到工艺参数全面优化，可以低能耗生产出耐候性优秀的铝合金型材，此外兼具优秀的耐腐蚀性，在户外使用极具潜力。
本发明的技术方案如下：
一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 7-8.8％，Cu 0.8-1.5％，Fe 1-4％，Mn 2-3％，Mg 2-3％，Si 0.2-0.5％，Cr 0.2-0.8%，Ni 0.08％，Ti 0.03％，其余为Al，在700℃～780℃熔炼6h～8h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金溶液铸造成铸棒，切断成短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭进行均匀化退火20h～25h；
（4）两步法热处理:
将铝合金铸锭放入电阻加热炉中进行双级加热，将铝合金铸锭加热至350℃保温1小时，风冷后，继续加热到500℃保温3小时．得到处理后的铝合金铸锭；
（5）挤压:
将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；
（6）时效:
将铝合金型材进行双级时效，风冷；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜。
优选步骤（2）为：将得到的铝合金溶液在温度为700℃～720℃，铸造速度为70mn/min～85mm/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为500mm～600mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
优选步骤（3）为：将得到的铝合金铸锭在退火温度为460℃～475℃的条件下进行均匀化退火20h～25h；
优选步骤（5）为：先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为450℃～480℃，挤压力为320-330KN，得到铝合金型材；
优选步骤（6）为：将铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为40O℃～425℃，保温10min～15min，第二级时效加热至温度为160℃～170℃，保温llh～l3h，风冷，冷却速度为180℃ /min；
优选步骤（7）为：将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为3-5um。
本发明的有益之处在于：
1、本发明的工艺无需加喷涂即可制备得到超耐候，耐腐蚀的铝合金型材，节能环保，安全性高；
2、本发明制得的铝合金型材具有优秀的抗拉强度，非常适合户外使用，可以满足日渐增大的高端需求。
具体实施方式
实施例1：
一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 7％，Cu 1.5％，Fe 1％，Mn 3％，Mg 2％，Si 0.5％，Cr0.2%，Ni 0.08％，Ti 0.03％，其余为Al，在780℃熔炼6h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金溶液在温度为720℃，铸造速度为70mn/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为600mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭在退火温度为460℃的条件下进行均匀化退火25h；
（4）两步法热处理:
将铝合金铸锭放入电阻加热炉中进行双级加热，将铝合金铸锭加热至350℃保温1小时，风冷后，继续加热到500℃保温3小时．得到处理后的铝合金铸锭；
（5）挤压:
先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为450℃，挤压力为330KN，得到铝合金型材；
（6）时效:
将铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为40O℃，保温15min，第二级时效加热至温度为160℃，保温l3h，风冷，冷却速度为180℃ /min；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为3um。
实施例2：
一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 8.8％，Cu 0.8％，Fe 4％，Mn 2％，Mg 3％，Si 0.2％，Cr0.8%，Ni 0.08％，Ti 0.03％，其余为Al，在700℃熔炼8h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金溶液在温度为700℃，铸造速度为85mm/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为500mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭在退火温度为475℃的条件下进行均匀化退火20h；
（4）两步法热处理:
将铝合金铸锭放入电阻加热炉中进行双级加热，将铝合金铸锭加热至350℃保温1小时，风冷后，继续加热到500℃保温3小时．得到处理后的铝合金铸锭；
（5）挤压:
先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为480℃，挤压力为320KN，得到铝合金型材；
（6）时效:
将铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为425℃，保温10min，第二级时效加热至温度为170℃，保温llh，风冷，冷却速度为180℃ /min；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为5um。
实施例3：
一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 7.3％，Cu 1.4％，Fe 2％，Mn 3％，Mg 2％，Si 0.4％，Cr0.6%，Ni 0.08％，Ti 0.03％，其余为Al，在710℃熔炼7h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金溶液在温度为715℃，铸造速度为78mn/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为535mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭在退火温度为463℃的条件下进行均匀化退火23h；
（4）两步法热处理:
将铝合金铸锭放入电阻加热炉中进行双级加热，将铝合金铸锭加热至350℃保温1小时，风冷后，继续加热到500℃保温3小时．得到处理后的铝合金铸锭；
（5）挤压:
先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为459℃，挤压力为328KN，得到铝合金型材；
（6）时效:
将铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为421℃，保温12min，第二级时效加热至温度为169℃，保温l2h，风冷，冷却速度为180℃ /min；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为4um。
实施例4：
一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 8.5％，Cu 1.1％，Fe 3％，Mn 2％，Mg 3％，Si 0.3％，Cr0.7%，Ni 0.08％，Ti 0.03％，其余为Al，在779℃熔炼6h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金溶液在温度为705℃，铸造速度为71mn/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为569mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭在退火温度为471℃的条件下进行均匀化退火21h；
（4）两步法热处理:
将铝合金铸锭放入电阻加热炉中进行双级加热，将铝合金铸锭加热至350℃保温1小时，风冷后，继续加热到500℃保温3小时．得到处理后的铝合金铸锭；
（5）挤压:
先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为478℃，挤压力为321KN，得到铝合金型材；
（6）时效:
将铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为423℃，保温14min，第二级时效加热至温度为163℃，保温l3h，风冷，冷却速度为180℃ /min；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为3um。
实施例5：
一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 7.5％，Cu 1.3％，Fe 1％，Mn 3％，Mg 2％，Si 0.5％，Cr0.4%，Ni 0.08％，Ti 0.03％，其余为Al，在731℃熔炼8h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金溶液在温度为719℃，铸造速度为83mm/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为555mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭在退火温度为474℃的条件下进行均匀化退火24h；
（4）两步法热处理:
将铝合金铸锭放入电阻加热炉中进行双级加热，将铝合金铸锭加热至350℃保温1小时，风冷后，继续加热到500℃保温3小时．得到处理后的铝合金铸锭；
（5）挤压:
先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为466℃，挤压力为323KN，得到铝合金型材；
（6）时效:
将铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为415℃，保温11min，第二级时效加热至温度为161℃，保温llh，风冷，冷却速度为180℃ /min；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为5um。
实施例6：
实际上，本发明的质量原料配比，以及连续挤压参数，二级时效热处理具有显著的协同效果，改变参数，对结果有很大的影响。
对比例1：
一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 8.6％，Cu 0.9％，Fe 4％，Mn 2％，Mg 3％，Si 0.2％，Cr0.3%，Ni 0.08％，Ti 0.03％，其余为Al，在723℃熔炼7h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金溶液在温度为701℃，铸造速度为80mm/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为599mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭在退火温度为461℃的条件下进行均匀化退火22h；
（4）挤压:
先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为453℃，挤压力为329KN，得到铝合金型材；
（5）时效:
将铝合金型材进行单级时效，加热至温度为403℃，保温13min；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为4um。
实施例7：
对比例2：
一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 9.2％，Cu 1％，Fe 3％，Mn 3％，Mg 2％，Si 0.4％，Ti0.03％，其余为Al，在777℃熔炼6h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金溶液在温度为711℃，铸造速度为82mm/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为549mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭在退火温度为462℃的条件下进行均匀化退火21h；
（4）单步法热处理:
将铝合金铸锭放入电阻加热炉中进行单级加热，将铝合金铸锭加热至350℃保温1小时，得到处理后的铝合金铸锭；
（5）挤压:
先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为471℃，挤压力为325KN，得到铝合金型材；
（6）时效:
将铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效为温度169℃，保温llh，第二级时效为温度412℃，保温14min，风冷，冷却速度为200℃ /min；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为3um。
实施例8 指标测评：
使用实施例1-5和实施例6-7的对比例1-2得到的铝合金型材进行指标测评，结果如表1所示。
表1
| 抗拉强度/( N/mm-2) | 氙灯照射人工加速老化法（h） | 耐中性盐雾时间（h） | |
| 实施例1 | 450 | ＞4000 | ＞5000 |
| 实施例2 | 400 | ＞4000 | ＞5000 |
| 实施例3 | 423 | ＞4000 | ＞5000 |
| 实施例4 | 410 | ＞4000 | ＞5000 |
| 实施例5 | 444 | ＞4000 | ＞5000 |
| 对比例1 | 358 | 1800左右 | 2000左右 |
| 对比例2 | 398 | 2000左右 | 3000左右 |
从表格的实验结果可以看出，相对于对比例（单独工艺改变或者配方改变），本发明在对型材合金组分配比，加热均匀处理工艺，以及时效工艺处理等多环节全面优化，各参数产生协同效果，可以得到在不加涂层的条件下，得到超耐候，耐腐蚀的铝合金型材，此外抗拉强度也较好，非常适合户外使用。
由此可见，本发明的工艺非常优秀，可以节能环保地生产耐候，耐腐蚀，抗拉强度大的铝合金型材，该新型材料极具户外用材市场潜力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高耐候性铝合金型材的生产方法：
（1） 配料及熔炼：
按照质量百分比配料：Zn 7-8.8％，Cu 0.8-1.5％，Fe 1-4％，Mn 2-3％，Mg 2-3％，Si0.2-0.5％，Cr 0.2-0.8%，Ni 0.08％，Ti 0.03％，其余为Al，在700℃～780℃熔炼6h～8h，得到铝合金熔液；
（2）铸造：
将得到的铝合金熔液铸造成铸棒，切断成短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
（3）退火:
将得到的铝合金铸锭进行均匀化退火20h～25h；
（4）两步法热处理:
将铝合金铸锭进行双级加热:将铝合金铸锭加热至350℃保温1小时，风冷后，继续加热到500℃保温3小时，得到处理后的铝合金铸锭；
（5）挤压:
将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；
（6）时效:
将铝合金型材进行双级时效，风冷；
（7）氧化处理：
将型材放入硫酸溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜。
2.权利要求1所述的高耐候性铝合金型材的生产方法，其特征在于：
步骤（2）为：将得到的铝合金熔液在温度为700℃～720℃，铸造速度为70mn/min～85mm/min的条件下铸造成为铸棒，切断成长度为500mm～600mm的短棒，去掉其表面的氧化皮，得到铝合金铸锭；
步骤（6）为：将铝合金型材进行双级时效，其中，第一级时效加热至温度为400℃～425℃，保温10min～15min，第二级时效加热至温度为160℃～170℃，保温llh～l3h，其中冷却方式为风冷，冷却速度为180℃ /min；
步骤（7）为：将型材放入硫酸浓度为150g/L的溶液中，以铝型材为阳极，纯铝板为阴极，生产氧化膜的平均厚度为3-5μm。
3.权利要求1-2任一项所述的高耐候性铝合金型材的生产方法，其特征在于：
步骤（3）为：将得到的铝合金铸锭在退火温度为460℃～475℃的条件下进行均匀化退火20h～25h。
4.权利要求3所述的高耐候性铝合金型材的生产方法，其特征在于：
步骤（5）为：先将模具预热到温度为350℃，将处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，挤压温度为450℃～480℃，挤压力为320-330KN，得到铝合金型材。
5.权利要求1-4任一项所述的生产方法生产得到的高耐候铝合金型材。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 313000 Zhejiang Nanxun District in the town of high-tech industrial park in Dagang Road No. 1088 12B306 Patentee after: Zhejiang rice new material Limited by Share Ltd Address before: 313000 Zhejiang city of Huzhou Province town Wuxing District Road No. 288 East Lake fabric Patentee before: ZHEJIANG MIHUANG ALUMINUM INDUSTRY CO., LTD. |
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Denomination of invention: High-weather-resistance aluminum alloy section and manufacturing process thereof Effective date of registration: 20171214 Granted publication date: 20170104 Pledgee: The Agricultural Bank of Huzhou branch, Limited by Share Ltd Chinese Pledgor: Zhejiang rice new material Limited by Share Ltd Registration number: 2017980000551 |