CN106636812A - 一种应用于太阳能边框的铝合金型材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于太阳能边框的铝合金型材，该铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：锌6％～10％，铜0.1％～3％，镁1％～3％，铁0.3％～0.5％，硅0.5％～1％，锰0.3％～0.6％，镍0.4％～0.8％，银0.2％～0.4％，钪0.03％～0.05％，锆0.02％～0.04％，铒0.02％～0.04％，镧0.03％～0.05％，钇0.01％～0.03％，铈0.01％～0.03％，钛0.03％～0.06％，硼0.08％～0.1％，余量为铝。本发明不仅保证了铝合金型材具有优良的耐腐蚀性和耐高温性，同时提高了铝合金型材的综合力学性能，延长了太阳能边框的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金型材，特别涉及一种应用于太阳能边框的铝合金型材，属于建材技术领域。
背景技术
随着我国大规模的基建投资和工业化进程的快速推进，铝型材全行业的产量和消费量迅猛增长，而我国也一跃成为世界上最大的铝型材生产基地和消费市场，经过长达近10年的高速增长，我国铝型材行业步入了新的发展阶段，并展现出了诸多新的发展趋势。2012年国内工业铝型材市场需求将超过400万吨。未来，铝型材在工业领域的应用空间将十分巨大，在我国现有的124个产业部门中，有113个部门使用铝制品，比重为91％。铝型材是一种较年轻的金属材料，在20世纪初才开始工业应用。第二次世界大战期间，铝型材主要用于制造军用飞机。战后，由于军事工业对铝型材的需求量骤减，铝工业界便着手开发民用铝型材，使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中。现在，铝型材的用量之多，范围之广，仅次于钢铁，成为第二大金属材料。但是现有技术下，铝合金所制造的太阳能边框铝型材在使用过程中容易变形，表面容易划伤，耐腐蚀性能不足。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种应用于太阳能边框的铝合金型材。
本发明所采用的技术方案如下：
一种应用于太阳能边框的铝合金型材，其特征在于，该铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：锌6％～10％，铜0.1％～3％，镁1％～3％，铁0.3％～0.5％，硅0.5％～1％，锰0.3％～0.6％，镍0.4％～0.8％，银0.2％～0.4％，钪0.03％～0.05％，锆0.02％～0.04％，铒0.02％～0.04％，镧0.03％～0.05％，钇0.01％～0.03％，铈0.01％～0.03％，钛0.03％～0.06％，硼0.08％～0.1％，余量为铝。
所述铝合金型材的制备方法为：
(1)按照所述铝合金型材中各元素组成的质量百分比对各元素进行配料；将余量铝投入熔炼炉在750～780℃下进行熔炼，熔化后搅拌20～30min，检测合金成分并调整；
(2)将步骤(1)所得到的合金混合熔液进行过滤，过滤掉合金混合熔液所混有的未熔化的杂质，得到相对纯净的合金混合熔液；
(3)采用金属型水冷半连续铸造技术，铝液出炉温度为730～750℃,铸造温度为650～700℃,铸造速度为90～100mm/min,冷却水压为0.3～0.5MPa，得到铝合金铸锭；
(4)对铝合金铸锭进行多级热处理：
第一级：升温至290～310℃，保温3～5h；
第二级：升温至460～475℃，保温4～8h；
第三级：降温至240～260℃，保温2～3h，空冷至室温；
第四级：升温至180～240℃，保温2～3h；
第五级：升温至480～500℃，保温5～10h；
第六级：降温至150～180℃，保温1～2h，冷却至室温；
第七级：升温至320～350℃，保温2～3h，出炉空冷至室温；
(5)挤压成型：将挤压模具预热到440℃～460℃，模筒预热到380℃～440℃，将步骤(3)得到的铝合金铸锭送入模筒中，将模筒放入挤压模具内，以挤压压力为110N/mm2～120N/mm2、挤压速度为0.5m/s～0.6m/s进行挤压，得到铝合金型材；
(6)铝合金型材制品挤出出口后，立即进行淬火冷却；型材淬火出口温度控制在520℃～550℃；
(7)人工时效
将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热至190℃～200℃，然后保温2小时；通过硬度钳对经过上述人工时效的铝合金型材进行检验；
对一次时效不合格的产品进行二次时效，二次时效的温度为160℃～170℃，保温10小时；对二次时效仍不合格的产品加热至250℃～300℃，保温3～5分钟，迅速冷却至室温；随后将上述铝合金产品加热至100℃～120℃，保温8小时；再将上述铝合金产品加热至130℃～150℃，保温8小时；空冷至室温，经表面处理、精整、检查验收、包装即得成品。
进一步的，所述多级热处理中，第一级以120～140℃/h升温；第二级以65～75℃/h升温；第三级以强风风冷降温；第四级以80～120℃/h升温；第五级以100～150℃/h升温；第六级以140～180℃/h降温至150～180℃，以水冷方式冷至室温；第七级以100～150℃/h升温至320～350℃，保温2～3h，出炉空冷至室温。
进一步的，步骤(3)中，所述冷却水进水口温度不高于25℃,出水口水温不高于45℃。
进一步的，所述淬火处理通过将铝合金型材缓慢通过水温为50℃～55℃的水槽内进行。
进一步的，所述淬火处理通过开动全部淬火风机进行冷却；所述铝合金型材淬火时在通过风冷区尾风机时的温度小于或等于200℃，配有牵引机的，及时开动牵引机。
进一步的，所述保温过程中，为防止跑温造成时效不合格，每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常。
本发明的有益效果为：本发明采用铝、锌、镁、铜为主要元素制成的铝合金型材，加入适当比例的锌和镁，可大大提高铝合金的强度，适当比例的铜的加入，可对合金产生附加的强化效果，提高合金的耐腐蚀和疲劳性能；通过加入微量钪元素和锆元素，在铝合金中形成复合强化相，对晶界的钉扎作用更强，能更有效地抑制再结晶；采用微量铒、镧等稀土元素，在铝合金中起到净化、变质作用，同时细化铸态组织，易填补铝相表面缺陷，改善合金的热塑性，提高铝合金力学性能；添加锰元素可细化晶粒，降低合金淬火敏感性，提高铝合金型材的应力腐蚀性能，提高材料的韧性；添加钛、铁、镍等元素，可提高铝合金型材的耐高温性；在制造过程中，对热处理及时效处理采用多级处理方式，可改善超高强度铝合金型材的抗应力腐蚀性。综上所述，本发明不仅保证了铝合金型材具有优良的耐腐蚀性和耐高温性，同时提高了铝合金型材的综合力学性能，延长了太阳能边框的使用寿命。
具体实施方式
以下结合最佳实施例对本发明作进一步详述。
实施例1
一种应用于太阳能边框的铝合金型材，该铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：锌6％，铜0.1％，镁1％，铁0.3％，镍0.4％，银0.2％，硅0.5％，锰0.3％，钪0.03％，锆0.02％，铒0.02％，镧0.03％，钇0.01％，铈0.01％，钛0.03％，硼0.08％，余量为铝。
所述超高强度铝合金型材的制备方法为：
(1)按照所述铝合金型材中各元素组成的质量百分比对各元素进行配料；将余量铝投入熔炼炉在750℃下进行熔炼，熔化后搅拌20min，检测合金成分并调整；
(2)将步骤(1)所得到的合金混合熔液进行过滤，过滤掉合金混合熔液所混有的未熔化的杂质，得到相对纯净的合金混合熔液；
(3)采用金属型水冷半连续铸造技术，铝液出炉温度为730℃,铸造温度为650℃,铸造速度为90mm/min,冷却水压为0.3MPa，冷却水进水口温度不高于25℃,出水口水温不高于45℃；得到铝合金铸锭；
(4)对铝合金铸锭进行多级热处理：
第一级：以120℃/h升温至290℃，保温3h；
第二级：以65℃/h升温至460℃，保温4h；
第三级：以强风风冷至240℃，保温2h，空冷至室温；
第四级：以80℃/h升温至180℃，保温2h；
第五级：以100℃/h升温至480℃，保温5h；
第六级：以140℃/h降温至150℃，保温1h，水冷至室温；
第七级：以100℃/h升温至320℃，保温2h，出炉空冷至室温；
(5)挤压成型：将挤压模具预热到440℃，模筒预热到380℃，将步骤(3)得到的铝合金铸锭送入模筒中，将模筒放入挤压模具内，以挤压压力为110N/mm2、挤压速度为0.5m/s进行挤压，得到厚度为30mm的铝合金型材；
(6)铝合金型材制品挤出出口后，立即进行淬火处理，所述淬火处理通过开动全部淬火风机进行冷却；所述铝合金型材淬火时在通过风冷区尾风机时的温度小于或等于200℃，配有牵引机的，及时开动牵引机；型材淬火出口温度控制在520℃～550℃；
(7)人工时效
将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热至190℃，然后保温2小时；通过硬度钳对经过上述人工时效的铝合金型材进行检验；
对一次时效不合格的产品进行二次时效，二次时效的温度为160℃，保温10小时；对二次时效仍不合格的产品加热至250℃℃，保温3分钟，迅速冷却至室温；随后将上述铝合金产品加热至100℃，保温8小时；再将上述铝合金产品加热至130℃，保温8小时；在保温过程中，为防止跑温造成时效不合格，每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常。空冷至室温，经表面处理、精整、检查验收、包装即得成品。
实施例2
一种应用于太阳能边框的铝合金型材，该铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：锌10％，铜3％，铁0.5％，镍0.8％，银0.4％，镁3％，硅1％，锰0.6％，钪0.05％，锆0.04％，铒0.04％，镧0.05％，钇0.03％，铈0.03％，钛0.06％，硼0.1％，余量为铝。
所述超高强度铝合金型材的制备方法为：
(1)按照所述铝合金型材中各元素组成的质量百分比对各元素进行配料；将余量铝投入熔炼炉在780℃下进行熔炼，熔化后搅拌30min，检测合金成分并调整；
(2)将步骤(1)所得到的合金混合熔液进行过滤，过滤掉合金混合熔液所混有的未熔化的杂质，得到相对纯净的合金混合熔液；
(3)采用金属型水冷半连续铸造技术，铝液出炉温度为750℃,铸造温度为700℃,铸造速度为100mm/min,冷却水压为0.5MPa，冷却水进水口温度不高于25℃,出水口水温不高于45℃；得到铝合金铸锭；
(4)对铝合金铸锭进行多级热处理：
第一级：以140℃/h升温至310℃，保温5h；
第二级：以75℃/h升温至475℃，保温8h；
第三级：以强风风冷至260℃，保温3h，空冷至室温；
第四级：以120℃/h升温至240℃，保温3h；
第五级：以150℃/h升温至500℃，保温10h；
第六级：以180℃/h降温至180℃，保温2h，水冷至室温；
第七级：以150℃/h升温至350℃，保温3h，出炉空冷至室温；
(5)挤压成型：将挤压模具预热到460℃，模筒预热到440℃，将步骤(3)得到的铝合金铸锭送入模筒中，将模筒放入挤压模具内，以挤压压力为120N/mm2、挤压速度为0.6m/s进行挤压，得到厚度为40mm的铝合金型材；
(6)铝合金型材制品挤出出口后，立即进行淬火处理，所述淬火处理通过开动全部淬火风机进行冷却；所述铝合金型材淬火时在通过风冷区尾风机时的温度小于或等于200℃，配有牵引机的，及时开动牵引机；型材淬火出口温度控制在520℃～550℃；
(7)人工时效
将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热至200℃，然后保温2小时；通过硬度钳对经过上述人工时效的铝合金型材进行检验；
对一次时效不合格的产品进行二次时效，二次时效的温度为170℃，保温10小时；对二次时效仍不合格的产品加热至300℃，保温5分钟，迅速冷却至室温；随后将上述铝合金产品加热至120℃，保温8小时；再将上述铝合金产品加热至150℃，保温8小时；在保温过程中，为防止跑温造成时效不合格，每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常。空冷至室温，经表面处理、精整、检查验收、包装即得成品。
实施例3
一种应用于太阳能边框的铝合金型材，该铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：锌8％，铜1.5％，镁1.5％，铁0.4％，镍0.6％，银0.3％，硅0.7％，锰0.45％，钪0.04％，锆0.03％，铒0.03％，镧0.04％，钇0.02％，铈0.02％，钛0.05％，硼0.09％，余量为铝。
所述超高强度铝合金型材的制备方法为：
(1)按照所述铝合金型材中各元素组成的质量百分比对各元素进行配料；将余量铝投入熔炼炉在770℃下进行熔炼，熔化后搅拌25min，检测合金成分并调整；
(2)将步骤(1)所得到的合金混合熔液进行过滤，过滤掉合金混合熔液所混有的未熔化的杂质，得到相对纯净的合金混合熔液；
(3)采用金属型水冷半连续铸造技术，铝液出炉温度为740℃,铸造温度为675℃,铸造速度为95mm/min,冷却水压为0.4MPa，冷却水进水口温度不高于25℃,出水口水温不高于45℃；得到铝合金铸锭；
(4)对铝合金铸锭进行多级热处理：
第一级：以130℃/h升温至300℃，保温4h；
第二级：以70℃/h升温至470℃，保温6h；
第三级：以强风风冷至250℃，保温2.5h，空冷至室温；
第四级：以100℃/h升温至210℃，保温2.5h；
第五级：以125℃/h升温至490℃，保温7.5h；
第六级：以160℃/h降温至165℃，保温1.5h，水冷至室温；
第七级：以125℃/h升温至340℃，保温2.5h，出炉空冷至室温；
(5)挤压成型：将挤压模具预热到450℃，模筒预热到410℃，将步骤(3)得到的铝合金铸锭送入模筒中，将模筒放入挤压模具内，以挤压压力为115N/mm2、挤压速度为0.55m/s进行挤压，得到厚度为35mm的铝合金型材；
(6)铝合金型材制品挤出出口后，立即进行淬火处理，所述淬火处理通过开动全部淬火风机进行冷却；所述铝合金型材淬火时在通过风冷区尾风机时的温度小于或等于200℃，配有牵引机的，及时开动牵引机；型材淬火出口温度控制在520℃～550℃；
(7)人工时效
将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热至195℃，然后保温2小时；通过硬度钳对经过上述人工时效的铝合金型材进行检验；
对一次时效不合格的产品进行二次时效，二次时效的温度为165℃，保温10小时；对二次时效仍不合格的产品加热至275℃，保温3～5分钟，迅速冷却至室温；随后将上述铝合金产品加热至110℃，保温8小时；再将上述铝合金产品加热至140℃，保温8小时；在保温过程中，为防止跑温造成时效不合格，每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常。空冷至室温，经表面处理、精整、检查验收、包装即得成品。
以上对本发明的三个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种应用于太阳能边框的铝合金型材，其特征在于，该铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：锌6％～10％，铜0.1％～3％，镁1％～3％，铁0.3％～0.5％，硅0.5％～1％，锰0.3％～0.6％，镍0.4％～0.8％，银0.2％～0.4％，钪0.03％～0.05％，锆0.02％～0.04％，铒0.02％～0.04％，镧0.03％～0.05％，钇0.01％～0.03％，铈0.01％～0.03％，钛0.03％～0.06％，硼0.08％～0.1％，余量为铝。
所述铝合金型材的制备方法为：
(1)按照所述铝合金型材中各元素组成的质量百分比对各元素进行配料；将余量铝投入熔炼炉在750～780℃下进行熔炼，熔化后搅拌20～30min，检测合金成分并调整；
(2)将步骤(1)所得到的合金混合熔液进行过滤，过滤掉合金混合熔液所混有的未熔化的杂质，得到相对纯净的合金混合熔液；
(3)采用金属型水冷半连续铸造技术，铝液出炉温度为730～750℃,铸造温度为650～700℃,铸造速度为90～100mm/min,冷却水压为0.3～0.5MPa，得到铝合金铸锭；
(4)对铝合金铸锭进行多级热处理：
第一级：升温至290～310℃，保温3～5h；
第二级：升温至460～475℃，保温4～8h；
第三级：降温至240～260℃，保温2～3h，空冷至室温；
第四级：升温至180～240℃，保温2～3h；
第五级：升温至480～500℃，保温5～10h；
第六级：降温至150～180℃，保温1～2h，冷却至室温；
第七级：升温至320～350℃，保温2～3h，出炉空冷至室温；
(5)挤压成型：将挤压模具预热到440℃～460℃，模筒预热到380℃～440℃，将步骤(3)得到的铝合金铸锭送入模筒中，将模筒放入挤压模具内，以挤压压力为110N/mm2～120N/mm2、挤压速度为0.5m/s～0.6m/s进行挤压，得到铝合金型材；
(6)铝合金型材制品挤出出口后，立即进行淬火冷却；型材淬火出口温度控制在520℃～550℃；
(7)人工时效
将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热至190℃～200℃，然后保温2小时；通过硬度钳对经过上述人工时效的铝合金型材进行检验；
对一次时效不合格的产品进行二次时效，二次时效的温度为160℃～170℃，保温10小时；对二次时效仍不合格的产品加热至250℃～300℃，保温3～5分钟，迅速冷却至室温；随后将上述铝合金产品加热至100℃～120℃，保温8小时；再将上述铝合金产品加热至130℃～150℃，保温8小时；空冷至室温，经表面处理、精整、检查验收、包装即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种应用于太阳能边框的铝合金型材，其特征在于，所述多级热处理中，第一级以120～140℃/h升温；第二级以65～75℃/h升温；第三级以强风风冷降温；第四级以80～120℃/h升温；第五级以100～150℃/h升温；第六级以140～180℃/h降温至150～180℃，以水冷方式冷至室温；第七级以100～150℃/h升温至320～350℃，保温2～3h，出炉空冷至室温。
3.根据权利要求1所述的一种应用于太阳能边框的铝合金型材，其特征在于，步骤(3)中，所述冷却水进水口温度不高于25℃,出水口水温不高于45℃。
4.根据权利要求1所述的一种应用于太阳能边框的铝合金型材，其特征在于，所述淬火处理通过将铝合金型材缓慢通过水温为50℃～55℃的水槽内进行。
5.根据权利要求1所述的一种应用于太阳能边框的铝合金型材，其特征在于，所述淬火处理通过开动全部淬火风机进行冷却；所述铝合金型材淬火时在通过风冷区尾风机时的温度小于或等于200℃，配有牵引机的，及时开动牵引机。
6.根据权利要求1所述的一种应用于太阳能边框的铝合金型材，其特征在于，所述保温过程中，为防止跑温造成时效不合格，每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常。
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Denomination of invention: An aluminum alloy profile for solar energy frame Effective date of registration: 20201207 Granted publication date: 20180921 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Guangde sub branch Pledgor: ANHUI LANT ALUMINUM Co.,Ltd. Registration number: Y2020980008861 |
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Denomination of invention: A kind of aluminum alloy profile applied to solar frame Effective date of registration: 20220921 Granted publication date: 20180921 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Guangde sub branch Pledgor: ANHUI LANT ALUMINUM Co.,Ltd. Registration number: Y2022990000655 |
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