CN106223783B - 高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建材装饰领域，具体的涉及一种高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框及其制备工艺。该种高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，包括边框型材，所述边框型材由外向内依次对称布置的铝合金基材和连接介质、设置于两连接介质中的碳纤维片材。该种高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，使用整块的边框型材经数控机床加工制成，通过铝合金基材、连接介质的选择，整体结构的改良、以及成型工艺的控制，使铝合金基体和碳纤维片材的界面结合良好，得到了一种具有抗老化性能好、强度高而且重量轻的铝合金门、窗边框。

Description

高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框及其制备工艺
技术领域
本发明涉及建材装饰领域，具体的涉及一种高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框及其制备工艺。
背景技术
现有的铝合金门通常只具有铝合金框架，而门板部分通常使用的是塑料、玻璃、复合木板或者其他非铝合金材料制成。因为现有的铝合金门、窗边框容易变形，有待进一步改进。
铝合金门的强度是决定铝合金门是否容易变形、影响正常使用的重要指标。为提高铝合金门的强度传统的方法是通过增加铝合金型材厚度实现的，但通过简单的增加型材厚度必然增加生产成本、增加门框的重量、降低灵活性，为解决上述问题，申请公布号为CN105624529A的发明专利申请公开了一种高强度铝合金门，该种高强度铝合金门由铝、钨、铌、钛、镍、钼、铬、铜、锰以及硅组成，并进一步公开了各个组分的含量。该种高强度铝合金门通过改变铝合金型材的原料组分增强铝合金门的强度。该种高强度铝合金门中加入了多种稀有金属，尤其是钨、铌、钼、铬、镍、钛这些高价原料的使用至少导致铝合金门的价格翻上数倍，而且导致铝合金门窗的质量重，不利于使用，此外，为了获得更耐用的铝合金门、窗的边框，单独提高强度是不够的，还需使铝合金材料的铝合金门的耐老化性、耐腐蚀性也有更高的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框及其制备工艺。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，其特征在于，包括边框型材，所述边框型材由外向内依次对称布置的铝合金基材和连接介质、设置于两连接介质中的碳纤维片材，铝合金基材的化学组分如下：Si 5-10％、Zn 1-5％、Mg 1-5％、Ti 1-5％、Mn 1-3％、Fe0.5-1％、Sn0.5-1％、Cu0.05-0.1％，余量为铝；连接介质为合金片材，该合金片材的化学组分如下：Al 5-10％、Mg 20-30％、Zn50-60％、Ti10-20％。
进一步的，碳纤维片材为T-300单向碳纤维。
进一步的，碳纤维片材上均匀的开有透孔，所述碳纤维片材两侧的连接介质藉由透孔连接为一体。
进一步的，铝合金基材的化学组分如下：Si 8％、Zn 3％、Mg 2％、Ti 4％、Mn 2％、Fe0.8％、Sn0.6％、Cu 0.07％，余量为铝。
进一步的，连接介质为合金片材，该合金片材的化学组分如下：Al 6％、Mg 18％、Zn 60％、Ti16％。
高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的制备工艺，其特征在于，制备上述任意一项所述的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，具体步骤如下：
步骤1，对铝合金基材料表面清洁，采用蚀刻工艺在铝合金基材与连接介质的连接面形成纹理；
步骤2，对碳纤维片材进行除胶处理；
步骤3，将铝合金基材、连接介质、碳纤维片材按照铺层顺序在热压装置上平铺；
步骤4，启动热压装置热压成型，热压温度为420-450℃，压力为50-60Pa、热压时间25-35分钟，获得边框型材；
步骤5，将边框型材经过数控机床加工成边框。
进一步的，步骤2中除胶处理包括如下步骤：
A：灼烧处理，采用氩气保护处理炉在450℃对碳纤维片材灼烧40-80分钟；
B：丙酮浸泡，将灼烧后的碳纤维浸泡在丙酮浸泡1-2小时。
进一步的，步骤2碳纤维片材除胶处理后在碳纤维片材上均匀开设多个透孔。
进一步的，步骤4中热压温度为430℃、压力为55Pa。
进一步的，步骤4中热压时间为30分钟。
由上述对本发明的描述可知，本发明提供的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，使用整块的边框型材经数控机床加工制成，通过铝合金基材、连接介质的选择，整体结构的改良、以及成型工艺的控制，使铝合金基体和碳纤维片材的界面结合良好，得到了一种具有抗老化性能好、强度高而且重量轻的铝合金门、窗边框。
附图说明
图1为高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的截面示意图。
图2为碳纤维片材的截面示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1、图2所示，高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，包括边框型材，所述边框型材由外向内依次对称布置的铝合金基材1和连接介质2、设置于两连接介质中的碳纤维片材3，
铝合金基材1的化学组分如下：Si 5-10％、Zn 1-5％、Mg 1-5％、Ti 1-5％、Mn 1-3％、Fe0.5-1％、Sn0.5-1％、Cu0.05-0.1％，余量为铝；
碳纤维片材3上均匀的开设有透孔31；
连接介质2为合金片材，该合金片材的化学组分如下：Al 5-10％、Mg 20-30％、Zn50-60％、Ti10-20％。
上述高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的制备工艺，具体步骤如下：
步骤1，对铝合金基材料表面清洁，采用蚀刻工艺在铝合金基材与连接介质的连接面形成纹理；
步骤2，对碳纤维片材进行除胶处理；
步骤3，将铝合金基材、连接介质、碳纤维片材按照铺层顺序在热压装置上平铺；
步骤4，启动热压装置热压成型，热压温度为420-450℃，压力为50-60Pa、热压时间25-35分钟，获得边框型材。
其中，步骤2中除胶处理包括如下步骤：
A：灼烧处理，采用氩气保护处理炉在450℃对碳纤维片材灼烧40-80分钟；
B：丙酮浸泡，将灼烧后的碳纤维浸泡在丙酮浸泡1-2小时。
步骤5，将边框型材进行数控加工制成边框。
具体实施例一：
高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，包括边框型材，所述边框型材由外向内依次对称布置的铝合金基材1和连接介质2、设置于两连接介质中的碳纤维片材3，
其中高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的组份如下：Si 8％、Zn 3％、Mg 2％、Ti 4％、Mn 2％、Fe0.8％、Sn0.6％、Cu 0.07％，余量为铝；
碳纤维片材3为T-300单向碳纤维片材；
连接介质2为合金片材，该合金片材的化学组分如下：Al 6％、Mg 18％、Zn 60％、Ti16％。
上述高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的制备工艺，具体步骤如下：
步骤1，对铝合金基材料表面清洁，采用蚀刻工艺在铝合金基材与连接介质的连接面形成纹理；
步骤2，对碳纤维片材进行除胶处理，处理后在碳纤维片材上均匀开设多个透孔；
步骤3，将铝合金基材、连接介质、碳纤维片材按照铺层顺序在热压装置上平铺；
步骤4，启动热压装置热压成型，热压温度为430℃，压力为55Pa、热压时间30分钟，热压后铝合金基材1、连接介质2、碳纤维片材3紧密连接，且碳纤维片材两侧的连接介2质藉由透孔31连接为一体，获得边框型材。
步骤5，将边框型材经过数控机床加工成边框。
本实施例中，高强度抗老化铝合金门，边框型材为实心结构，通过铝合金基材与碳纤维片材的结合，大幅度提高了铝合金门的强度，而且减轻了铝合金门的重量，本发明中的铝合金门选用了特殊的基材，该种基材引入了多种合金元素，其抗老化性能好、使用寿命长，碳纤维片材选用常用的T-300单向碳纤维片材，其产量大、使用范围广、售价低，可降低产品的成本，连接介质的选择是基材结合强度的关键，其与铝合金基材的组分和热压工艺之间都有关联，本实施例中根据铝合金基材的组分确定了热压后连接最为稳定的合金材料作为连接介质，减少了铝含量，增加了Mg、Zn、Ti的比例，进而提高连接介质的硬度，保证中间层的稳固。
该种高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，使用整块的边框型材经数控机床加工制成，通过铝合金基材、连接介质的选择，整体结构的改良、以及成型工艺的控制，使铝合金基体和碳纤维片材的界面结合良好，得到了一种具有抗老化性能好、强度高而且重量轻的铝合金门、窗边框。
上述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，其特征在于，包括边框型材，所述边框型材由外向内依次对称布置的铝合金基材和连接介质、设置于两连接介质中的碳纤维片材，
铝合金基材的化学组分如下：Si 5-10％、Zn 1-5％、Mg 1-5％、Ti 1-5％、Mn 1-3％、Fe0.5-1％、Sn0.5-1％、Cu0.05-0.1％，余量为铝；
连接介质为合金片材，该合金片材的化学组分如下：Al 5-10％、Mg 20-30％、Zn 50-60％、Ti 10-20％；
所述碳纤维片材为T-300单向碳纤维；
所述碳纤维片材上均匀的开有透孔，所述碳纤维片材两侧的连接介质藉由透孔连接为一体。
2.根据权利要求1所述的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，其特征在于：所述铝合金基材的化学组分如下：Si 8％、Zn 3％、Mg 2％、Ti 4％、Mn 2％、Fe0.8％、Sn0.6％、Cu0.07％，余量为铝。
3.根据权利要求1或2所述的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，其特征在于：所述连接介质为合金片材，该合金片材的化学组分如下：Al 6％、Mg 18％、Zn 60％、Ti 16％。
4.高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的制备工艺，其特征在于，制备权利要求1至3任意一项所述的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框，具体步骤如下：
步骤1，对铝合金基材料表面清洁，采用蚀刻工艺在铝合金基材与连接介质的连接面形成纹理；
步骤2，对碳纤维片材进行除胶处理；
步骤3，将铝合金基材、连接介质、碳纤维片材按照铺层顺序在热压装置上平铺；
步骤4，启动热压装置热压成型，热压温度为420-450℃，压力为50-60Pa、热压时间25-35分钟，获得边框型材；
步骤5，将边框型材经过数控机床加工成边框。
5.根据权利要求4所述的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的制备工艺，其特征在于，所述步骤2中除胶处理包括如下步骤：
A：灼烧处理，采用氩气保护处理炉在450℃对碳纤维片材灼烧40-80分钟；
B：丙酮浸泡，将灼烧后的碳纤维浸泡在丙酮浸泡1-2小时。
6.根据权利要求4或5所述的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的制备工艺，其特征在于：步骤2碳纤维片材除胶处理后在碳纤维片材上均匀开设多个透孔。
7.根据权利要求4所述的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的制备工艺，其特征在于：步骤4中热压温度为430℃、压力为55Pa。
8.根据权利要求7所述的高强度抗老化、轻质铝合金门、窗边框的制备工艺，其特征在于：步骤4中热压时间为30分钟。
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