CN105369089B - 一种电泳铝合金工业型材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电泳铝合金工业型材，其成分包括：Mg、Zn、Cu、Zr、Cr、Y、Mn、Ti、Fe和Al；并按以下工艺制备：将铸锭在520‑550℃下均匀化2‑5h，然后冷却至400‑450℃后保温2‑5h得到均匀化铸锭；将均匀化铸锭进行挤压后拉伸矫直得到挤压件；将挤压件分别在400‑450℃、480‑500℃、510‑530℃、195‑205℃、120‑150℃下进行多次保温得到热处理件；将热处理件脱脂、碱蚀、出光、阳极氧化、着色、封孔和电泳得到。本发明提出的电泳铝合金工业型材，其强度高，韧性和耐腐蚀性好。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种电泳铝合金工业型材。
背景技术
铝合金具有密度小、易成型加工、导电导热性好以及资源丰富等众多优良性能，是工业中应用最为广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、交通、建材、石油、化工、电子、电力、国防等领域均有广泛应用。但是铝合金型材的强度和韧性之间往往存在着矛盾，过去几十年，人们对于如何提高铝合金的强度和韧性也进行了广泛深入的研究，然而随着现代工业与国防的发展，人们对铝合金材料的数量和质量提出了更高的要求，因此，在保持超高强度的同时,综合提高铝合金的耐腐蚀性和断裂性能是目前亟待解决的问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电泳铝合金工业型材，其强度高，韧性和耐腐蚀性好。
本发明提出的一种电泳铝合金工业型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.5-2％；Zn：4-6％；Cu：2-3％；Zr：0.1-0.2％；Cr：0.09-0.15％；Y：0.2-0.3％；Mn：0.1-0.3％；Ti：0.05-0.08％；Fe：0.05-0.25％；余量为Al；
根据上述成分配比，所述电泳铝合金工业型材按照以下工艺进行制备：
S1、将铸锭在520-550℃下均匀化2-5h，然后冷却至400-450℃后保温2-5h得到均匀化铸锭；
S2、将挤压模具和均匀化铸锭预热后置于挤压机上进行挤压，其中，挤压模具的预热温度为450-470℃，预热时间为2-3.5h，均匀化铸锭的预热温度为470-520℃，预热时间为4-6h，挤压的速度为5-40m/min；挤压结束后空冷或者水冷至50℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件，其中拉伸率为0.5-2.0％；
S3、将挤压件放置于保温炉内，在400-450℃下保温1-1.5h，升温至480-500℃后保温2-3h，然后在510-530℃下保温0.5-1.2h，空冷至室温，然后在195-205℃后保温5-10h，降温至120-150℃后保温6-10h，空冷至室温后得到热处理件；
S4、将热处理件水洗后进行脱脂、碱蚀、出光、阳极氧化、着色、封孔和电泳得到所述电泳铝合金工业型材；其中，在电泳过程中，槽液固体份为18-23％，pH值为5.4-6.1，温度为28-35℃,时间为2-5s，极间距为12-15cm，电压为150-250V，烘干温度为130-150℃，烘干时间为10-15min。
优选地，在S1中，降温至400-450℃的过程中，降温的速率为20-35℃/min。
优选地，在S2中，空冷或者水冷至50℃以下的过程中，冷却速度为135-180℃/min。
优选地，在S4中，在阳极氧化过程中，电解质的浓度为120-150g/L，电流密度为2-2.5A/dm2，氧化温度为室温，氧化时间为30-45min。
优选地，在S4中，在电泳过程中，所用涂料其原料按重量份包括以下组分：丙二醇甲醚10-25份、异丙醇5-10份、甲基丙烯酸2-10份、甲基丙烯酸异辛酯45-55份、苯乙烯3-9份，甲基丙烯酸-β-羟乙酯5-10份、甲基丙烯酸十二氟庚酯4-10份、乙烯基三甲氧基硅烷1-5份、过氧化苯甲酰0.1-0.5份、氨基树脂2-10份、二甲基乙醇胺3-9份、二乙醇胺2-6份、乙烯基三甲氧基硅烷改性石墨烯2-10份、十二烷基硫醇1-2.5份。
优选地，在S4中，在电泳过程中，所用涂料其原料按重量份包括以下组分：丙二醇甲醚20份、异丙醇8份、甲基丙烯酸5份、甲基丙烯酸异辛酯50份、苯乙烯6份，甲基丙烯酸-β-羟乙酯8.5份、甲基丙烯酸十二氟庚酯5.6份、乙烯基三甲氧基硅烷3.2份、过氧化苯甲酰0.45份、氨基树脂6份、二甲基乙醇胺7份、二乙醇胺4.6份、乙烯基三甲氧基硅烷改性石墨烯8.5份、十二烷基硫醇2份；电泳过程中，所使用的涂料中，选择了甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯，甲基丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、乙烯基三甲氧基硅烷进行共聚，同时将氟原子和硅原子引入体系中，提高了电泳漆膜的耐水性、耐腐蚀性和耐高低温性，并配合添加了乙烯基三甲氧基硅烷改性石墨烯，其中的双键可以与体系中的双键发生共聚，从而将石墨烯引入树脂中，防止了因有机硅和有机氟的加入引入的强度的降低；选择了二甲基乙醇胺与二乙醇胺配合作为中和剂，得到的电泳液电导率变化率小，槽液的稳定性最好。
本发明所述电泳铝合金工业型材，选择了Al、Mg、Zn、Cu为主要成分，通过控制Cu与Mg的比例，提高了铝合金的强度，开发出了强度和韧性优异的铝合金型材，同时调节了体系中Zn的含量，改善了铝合金型材的韧性和抗剥落腐蚀性；其中的Zr、Cr、Mn在体系中形成了铝化物弥散相，多种铝化物弥散相协同后，具有细化铸态晶粒，强化钉扎位错的作用，从而显著提高了铝合金型材的再结晶温度，降低了晶粒的再结晶，并克服了淬火敏感问题，改善了铝合金型材的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性；其中的Y在体系中能与Cr、Mn和Zr的铝化物形成新的多元弥散相，这种新的多元弥散相能强烈钉扎位错和亚晶界，显著抑制基体的再结晶，保留了以小角度晶界为主的纤维状组织，从而改善了铝合金型材的腐蚀性能，提高其断裂韧性；在制备过程中，对铸锭进行均匀化处理，通过控制均匀化处理的参数，在形成弥散相粒子的同时防止了铸锭的过烧现象，并减少了铸造过程中粗大结晶相，促进了合金元素的原子扩散，有利于后续的挤压和拉伸矫直；之后对铸锭和磨具进行了预热，防止了在制备过程中，磨具和铸锭的开裂，挤压后进行了拉伸矫直，通过控制挤压和拉伸矫直的参数，在防止产生“桔皮”、斜角、开口变形的前提下消除了弯曲扭拧，改善了铝合金型材的性能；之后进行了热处理，在热处理的过程中分为了多步处理，通过控制热处理过程中的参数，提高了固溶体的过饱和度的同时减少了粗大未溶结晶相，调控了晶界析出相的大小和分布，提高了铝合金型材的强韧性和耐蚀性，之后进行了电泳，在铝合金型材的表面得到了平整的表面膜，防止了腐蚀粒子进入铝合金内部，进一步改善了铝合金型材的耐腐蚀性和强度。
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说明。
实施例1
本发明提出的一种电泳铝合金工业型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.5％；Zn：6％；Cu：2％；Zr：0.2％；Cr：0.09％；Y：0.3％；Mn：0.1％；Ti：0.08％；Fe：0.05％；余量为Al；
根据上述成分配比，所述电泳铝合金工业型材按照以下工艺进行制备：
S1、将铸锭在520℃下均匀化5h，然后冷却至400℃后保温5h得到均匀化铸锭；
S2、将挤压模具和均匀化铸锭预热后置于挤压机上进行挤压，其中，挤压模具的预热温度为450℃，预热时间为3.5h，均匀化铸锭的预热温度为470℃，预热时间为6h，挤压的速度为5m/min；挤压结束后空冷或者水冷至50℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件，其中拉伸率为2.0％；
S3、将挤压件放置于保温炉内，在400℃下保温1.5h，升温至480℃后保温3h，然后在510℃下保温1.2h，空冷至室温，然后在195℃后保温10h，降温至120℃后保温10h，空冷至室温后得到热处理件；
S4、将热处理件水洗后进行脱脂、碱蚀、出光、阳极氧化、着色、封孔和电泳得到所述电泳铝合金工业型材；其中，在电泳过程中，槽液固体份为23％，pH值为5.4，温度为35℃,时间为2s，极间距为15cm，电压为150V，烘干温度为150℃，烘干时间为10min。
对本实施例所述电泳铝合金工业型材进行性能检测，其抗拉强度为759MPa，屈服强度为682MPa，延伸率为14.1％，盐雾试验腐蚀率为0.123mg/cm2·d。
实施例2
本发明提出的一种电泳铝合金工业型材，其成分按重量百分比包括：Mg：2％；Zn：4％；Cu：3％；Zr：0.1％；Cr：0.15％；Y：0.2％；Mn：0.3％；Ti：0.05％；Fe：0.25％；余量为Al；
根据上述成分配比，所述电泳铝合金工业型材按照以下工艺进行制备：
S1、将铸锭在550℃下均匀化2h，然后冷却至450℃后保温2h得到均匀化铸锭；
S2、将挤压模具和均匀化铸锭预热后置于挤压机上进行挤压，其中，挤压模具的预热温度为470℃，预热时间为2h，均匀化铸锭的预热温度为520℃，预热时间为4h，挤压的速度为40m/min；挤压结束后空冷或者水冷至50℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件，其中拉伸率为0.5％；
S3、将挤压件放置于保温炉内，在450℃下保温1h，升温至500℃后保温2h，然后在530℃下保温0.5h，空冷至室温，然后在205℃后保温5h，降温至150℃后保温6h，空冷至室温后得到热处理件；
S4、将热处理件水洗后进行脱脂、碱蚀、出光、阳极氧化、着色、封孔和电泳得到所述电泳铝合金工业型材；其中，在电泳过程中，槽液固体份为18％，pH值为6.1，温度为28℃,时间为5s，极间距为12cm，电压为250V，烘干温度为130℃，烘干时间为15min。
对本实施例所述电泳铝合金工业型材进行性能检测，其抗拉强度为758MPa，屈服强度为656MPa，延伸率为15.1％，盐雾试验腐蚀率为0.13mg/cm2·d。
实施例3
本发明提出的一种电泳铝合金工业型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.6％；Zn：5.3％；Cu：2.2％；Zr：0.17％；Cr：0.1％；Y：0.24％；Mn：0.18％；Ti：0.07％；Fe：0.1％；余量为Al；
根据上述成分配比所述电泳铝合金工业型材按照以下工艺进行制备：
S1、将铸锭在546℃下均匀化4.3h，然后冷却至420℃后保温4.7h得到均匀化铸锭；其中，降温至420℃的过程中，降温的速率为20℃/min；
S2、将挤压模具和均匀化铸锭预热后置于挤压机上进行挤压，其中，挤压模具的预热温度为458℃，预热时间为3.2h，均匀化铸锭的预热温度为485℃，预热时间为5.8h，挤压的速度为12m/min；挤压结束后空冷或者水冷至50℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件，其中拉伸率为1.8％；空冷或者水冷至50℃以下的过程中，冷却速度为160℃/min；
S3、将挤压件放置于保温炉内，在423℃下保温1.35h，升温至488℃后保温2.7h，然后在518℃下保温1h，空冷至室温，然后在198℃后保温9.3h，降温至128℃后保温8.6h，空冷至室温后得到热处理件；
S4、将热处理件水洗后进行脱脂、碱蚀、出光、阳极氧化、着色、封孔和电泳得到所述电泳铝合金工业型材；其中，在电泳过程中，槽液固体份为19％，pH值为6，温度为29℃,时间为4s，极间距为13cm，电压为220V，烘干温度为138℃，烘干时间为13.8min；
其中，在阳极氧化过程中，电解质的浓度为150g/L，电流密度为2A/dm2，氧化温度为室温，氧化时间为45min；
在电泳过程中，所用涂料其原料按重量份包括以下组分：丙二醇甲醚10份、异丙醇10份、甲基丙烯酸2份、甲基丙烯酸异辛酯55份、苯乙烯3份，甲基丙烯酸-β-羟乙酯10份、甲基丙烯酸十二氟庚酯4份、乙烯基三甲氧基硅烷5份、过氧化苯甲酰0.1份、氨基树脂10份、二甲基乙醇胺3份、二乙醇胺6份、乙烯基三甲氧基硅烷改性石墨烯2份、十二烷基硫醇2.5份。
对本实施例所述电泳铝合金工业型材进行性能检测，其抗拉强度为758MPa，屈服强度为679MPa，延伸率为16.3％，盐雾试验腐蚀率为0.12mg/cm2·d。
实施例4
本发明提出的一种电泳铝合金工业型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.8％；Zn：4.5％；Cu：2.7％；Zr：0.12％；Cr：0.13％；Y：0.26％；Mn：0.22％；Ti：0.06％；Fe：0.2％；余量为Al；
根据上述成分配比所述电泳铝合金工业型材按照以下工艺进行制备：
S1、将铸锭在535℃下均匀化2.8h，然后冷却至444℃后保温3.5h得到均匀化铸锭；其中，降温至444℃的过程中，降温的速率为35℃/min；
S2、将挤压模具和均匀化铸锭预热后置于挤压机上进行挤压，其中，挤压模具的预热温度为467℃，预热时间为2.8h，均匀化铸锭的预热温度为510℃，预热时间为5.2h，挤压的速度为36m/min；挤压结束后空冷或者水冷至50℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件，其中拉伸率为1.2％；空冷或者水冷至50℃以下的过程中，冷却速度为180℃/min；
S3、将挤压件放置于保温炉内，在446℃下保温1.2h，升温至496℃后保温2.3h，然后在526℃下保温0.9h，空冷至室温，然后在203℃后保温7.2h，降温至146℃后保温7.3h，空冷至室温后得到热处理件；
S4、将热处理件水洗后进行脱脂、碱蚀、出光、阳极氧化、着色、封孔和电泳得到所述电泳铝合金工业型材；其中，在电泳过程中，槽液固体份为21％，pH值为5.8，温度为32℃,时间为3s，极间距为14cm，电压为168V，烘干温度为146℃，烘干时间为12min；
其中，在阳极氧化过程中，电解质的浓度为120g/L，电流密度为2.5A/dm2，氧化温度为室温，氧化时间为30min；
在电泳过程中，所用涂料其原料按重量份包括以下组分：丙二醇甲醚25份、异丙醇5份、甲基丙烯酸10份、甲基丙烯酸异辛酯45份、苯乙烯9份，甲基丙烯酸-β-羟乙酯5份、甲基丙烯酸十二氟庚酯10份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、过氧化苯甲酰0.5份、氨基树脂2份、二甲基乙醇胺9份、二乙醇胺2份、乙烯基三甲氧基硅烷改性石墨烯10份、十二烷基硫醇1份。
对本实施例所述电泳铝合金工业型材进行性能检测，其抗拉强度为773MPa，屈服强度为676MPa，延伸率为14.9％，盐雾试验腐蚀率为0.085mg/cm2·d。
实施例5
本发明提出的一种电泳铝合金工业型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.8％；Zn：5％；Cu：2.6％；Zr：0.15％；Cr：0.12％；Y：0.28％；Mn：0.2％；Ti：0.07％；Fe：0.22％；余量为Al；
根据上述成分配比所述电泳铝合金工业型材按照以下工艺进行制备：
S1、将铸锭在538℃下均匀化3.8h，然后冷却至430℃后保温3.2h得到均匀化铸锭；其中，降温至430℃的过程中，降温的速率为28℃/min；
S2、将挤压模具和均匀化铸锭预热后置于挤压机上进行挤压，其中，挤压模具的预热温度为465℃，预热时间为2.9h，均匀化铸锭的预热温度为500℃，预热时间为5.3h，挤压的速度为25m/min；挤压结束后空冷或者水冷至50℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件，其中拉伸率为1.3％，空冷或者水冷至50℃以下的过程中，冷却速度为135℃/min；
S3、将挤压件放置于保温炉内，在435℃下保温1.2h，升温至490℃后保温2.6h，然后在520℃下保温1h，空冷至室温，然后在200℃后保温8h，降温至138℃后保温8.5h，空冷至室温后得到热处理件；
S4、将热处理件水洗后进行脱脂、碱蚀、出光、阳极氧化、着色、封孔和电泳得到所述电泳铝合金工业型材；其中，在电泳过程中，槽液固体份为20％，pH值为6，温度为30℃,时间为4s，极间距为14cm，电压为220V，烘干温度为145℃，烘干时间为13min；
其中，在阳极氧化过程中，电解质的浓度为138g/L，电流密度为2.3A/dm2，氧化温度为室温，氧化时间为40min；
在电泳过程中，所用涂料其原料按重量份包括以下组分：丙二醇甲醚20份、异丙醇8份、甲基丙烯酸5份、甲基丙烯酸异辛酯50份、苯乙烯6份，甲基丙烯酸-β-羟乙酯8.5份、甲基丙烯酸十二氟庚酯5.6份、乙烯基三甲氧基硅烷3.2份、过氧化苯甲酰0.45份、氨基树脂6份、二甲基乙醇胺7份、二乙醇胺4.6份、乙烯基三甲氧基硅烷改性石墨烯8.5份、十二烷基硫醇2份。
对本实施例所述电泳铝合金工业型材进行性能检测，其抗拉强度为786MPa，屈服强度为675MPa，延伸率为15.3％，盐雾试验腐蚀率为0.09mg/cm2·d。
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)
1.一种电泳铝合金工业型材，其特征在于，其成分按重量百分比包括：Mg：1.5-2％；Zn：4-4.5％；Cu：2-3％；Zr：0.17-0.2％；Cr：0.09-0.15％；Y：0.2-0.3％；Mn：0.1-0.3％；Ti：0.05-0.08％；Fe：0.05-0.25％；余量为Al；
根据上述成分配比，所述电泳铝合金工业型材按照以下工艺进行制备：
S1、将铸锭在520-550℃下均匀化2-5h，然后冷却至400-450℃后保温2-5h得到均匀化铸锭；
S2、将挤压模具和均匀化铸锭预热后置于挤压机上进行挤压，其中，挤压模具的预热温度为450-470℃，预热时间为2-3.5h，均匀化铸锭的预热温度为470-520℃，预热时间为4-6h，挤压的速度为5-40m/min；挤压结束后空冷或者水冷至50℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件，其中拉伸率为0.5-2.0％；
S3、将挤压件放置于保温炉内，在400-450℃下保温1-1.5h，升温至480-500℃后保温2-3h，然后在510-530℃下保温0.5-1.2h，空冷至室温，然后在195-205℃后保温5-10h，降温至120-150℃后保温6-10h，空冷至室温后得到热处理件；
S4、将热处理件水洗后进行脱脂、碱蚀、出光、阳极氧化、着色、封孔和电泳得到所述电泳铝合金工业型材；其中，在电泳过程中，槽液固体份为18-23％，pH值为5.4-6.1，温度为28-35℃,时间为2-5s，极间距为12-15cm，电压为150-250V，烘干温度为130-150℃，烘干时间为10-15min；
在电泳过程中，所用涂料其原料按重量份包括以下组分：丙二醇甲醚10-25份、异丙醇5-10份、甲基丙烯酸2-10份、甲基丙烯酸异辛酯45-55份、苯乙烯3-9份，甲基丙烯酸-β-羟乙酯5-10份、甲基丙烯酸十二氟庚酯4-10份、乙烯基三甲氧基硅烷1-5份、过氧化苯甲酰0.1-0.5份、氨基树脂2-10份、二甲基乙醇胺3-9份、二乙醇胺2-6份、乙烯基三甲氧基硅烷改性石墨烯2-10份、十二烷基硫醇1-2.5份。
2.根据权利要求1所述电泳铝合金工业型材，其特征在于，在S1中，降温至400-450℃的过程中，降温的速率为20-35℃/min。
3.根据权利要求1所述电泳铝合金工业型材，其特征在于，在S2中，空冷或者水冷至50℃以下的过程中，冷却速度为135-180℃/min。
4.根据权利要求1-3中任一项所述电泳铝合金工业型材，其特征在于，在S4中，在阳极氧化过程中，电解质的浓度为120-150g/L，电流密度为2-2.5A/dm2，氧化温度为室温，氧化时间为30-45min。
5.根据权利要求1-3中任一项所述电泳铝合金工业型材，其特征在于，在S4中，在电泳过程中，所用涂料其原料按重量份包括以下组分：丙二醇甲醚20份、异丙醇8份、甲基丙烯酸5份、甲基丙烯酸异辛酯50份、苯乙烯6份，甲基丙烯酸-β-羟乙酯8.5份、甲基丙烯酸十二氟庚酯5.6份、乙烯基三甲氧基硅烷3.2份、过氧化苯甲酰0.45份、氨基树脂6份、二甲基乙醇胺7份、二乙醇胺4.6份、乙烯基三甲氧基硅烷改性石墨烯8.5份、十二烷基硫醇2份。
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