CN106756154A - 海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法 - Google Patents

海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法 Download PDF

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Abstract

一种海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法，其特征在于：它包括以下步骤：首先，完成铝锰合金铸锭的制备：（1）将纯Al熔化后加入Al‑Mn中间合金、Al‑Zr中间合金，待所有中间合金熔化后加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，然后加入纯Zn和纯Mg，待所有金属熔化后再次加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温10～ 20min后去渣并浇铸成锭；（2）对浇铸成锭的合金进行成分均匀化的扩散退火处理；其次，将上步所得的铝锰合金铸锭置于挤压设备上进行挤压成型；第三，对挤压成型的型材进行表面防腐处理。本发明方法简单易行，在抗腐蚀和强度方面得到了最佳平衡。

Description

海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作 方法
技术领域
本发明属于电缆敷设装置的制作方法领域，尤其是一种海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法。
背景技术
Al-Mn系铝合金，具有优异的耐蚀性能和塑性加工成型性能，并且具有密度小、焊接性能好、延展性好、表面光洁等优良的综合性能，在海洋工程、航空航天、汽车等领域中的应用越来越广泛。但是Al-Mn系铝合金属于热处理不可强化的变形铝合金，强度相对较低，限制了应用。合金化是调控合金组织性能的有效手段。在Al-Mn系铝合金中添加Mg元素，可以有效提高合金的强度，但当Mg含量过高时，合金晶界上会析出腐蚀电位(−1.085V)比铝基体α(Al)的腐蚀电位(−0.812V)低的β(Al3Mg2)相，合金晶间腐蚀敏感性提高。在Al-Mn系铝合金添加Mg元素提的基础上进一步添加Zn元素，可使合金晶界形成τ(Mg32(Al, Zn)49)相来抑制β(Al3Mg2)相的生成。由于τ(Mg32(Al, Zn)49)的腐蚀电位(−0.813V)比β(Al3Mg2)相的腐蚀电位(−1.085V)高并且与铝基体α(Al)的腐蚀电位(−0.812V)相近，因此，Zn元素的合金化可以提高合金的抗腐蚀性能。另外，Zr元素可使合金内部析出ZrAl3质点，细化合金组织，抑制再结晶，进一步提高合金的强度和抗腐蚀性能。
海洋防腐蚀是海洋工程的关键技术之一，金属在海洋中腐蚀导致的应力腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳、晶间腐蚀等会使海工金属结构发生突然断裂，造成巨大损失。近年来国内外对海洋腐蚀与防护日趋重视，虽然各种耐海洋大气、耐海水腐蚀材料不断推出，各种防腐蚀施工技术也大有发展，但仍远不能满足实际需求。我国对海洋工程结构设施的防腐蚀研究与国外发达国家有明显的差距，一些关键技术尚未解决，没有形成具有我国自主知识产权的技术，这些都严重影响了海洋工程结构的设计、建造和安全运行。环氧树脂是目前应用数量最多、范围最广的重防腐涂料用树脂，形成的涂层具有优良性能，对水和其他溶剂有良好的耐蚀性和抗渗性。氟碳树脂涂层是以氟碳树脂为基础制得的一类有机涂层，表现出优异的耐磨性、耐蚀性、表面润滑性、绝缘性、防水性及抗污性等性能。与环氧涂层相比，氟碳涂层有更低的渗水率，对腐蚀介质的屏蔽效应及耐海水腐蚀性更好。
但是，到目前为止，我国尚未有一种具有自主知识产权的海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法可供使用，这一定程度上制约了我国海洋电缆敷设装置等工业的发展。
发明内容
本发明的目的针对现有的海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置性能难以满足要求的问题，发明一种海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法。
本发明的技术方案是：
一种海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法，其特征在于：它包括以下步骤：
首先，完成铝锰合金铸锭的制备；
（1）将纯Al熔化后加入Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金，待所有中间合金熔化后加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，然后加入纯Zn和纯Mg，待所有金属熔化后再次加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温10～ 20min后去渣并浇铸成锭；
（2）对浇铸成锭的合金进行成分均匀化的扩散退火处理，即可获得制造海洋电缆敷设装置挤压型材专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金；制备所得的铝锰合金铸锭中锰（Mn）的质量百分比为0.739～1.46%，镁（Mg）的质量百分比为2.22～3.74%，锌（Zn）的质量百分比为0.0059～0.739%，锆（Zr）的质量百分比为0.204～0.379%，余量为铝和少量杂质元素；
其次，将上步所得的铝锰合金铸锭置于挤压设备上进行挤压成型；
第三，对挤压成型的型材进行表面防腐处理；表面防腐处理由工件预处理、一次水洗、碱洗处理、二次水洗、中和处理、三次水洗、氧化处理、四次水洗、底漆喷涂、中间漆喷涂、面漆喷涂、烘箱烘干、出箱空冷工艺步骤组成。
所述的Al-Mn中间合金中Mn的质量百分比为10.02%，Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为4.11%。
所述的浇铸成锭合金的成分均匀化的扩散退火处理的最佳工艺为420℃×2h+460℃×2h+500℃×2h+520℃×10h。
所述的挤压成型的工艺参数为：挤压温度520℃，挤压比32.7，最小壁厚2mm。
所述的工件预处理是指对型材进行去油去污，然后进行一次水洗。
所述的碱洗处理是指：将经过一次水洗的型材置于NaOH 30-40g/L，温度50℃，时间3-4分钟，然后进行二次水洗。
所述的中和处理是指：将经过二次水洗的型材置于10%硝酸中，浸泡之后立刻取出进行三次水洗。
所述的氧化处理是指：将经过三洗水洗的型材置于10%硫酸，电流1A/dm2，20℃，10分钟，然后进行四次水洗。
所述的底漆喷涂是指将经过四次水洗并烘干后的型材采用环氧富锌漆，并用高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6 MPa，厚度大于15μm；所述的中间漆喷涂是指待底漆凝固后采用环氧树脂漆，采用高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6 MPa，厚度大于15μm；所述的面漆喷涂是指待中间漆凝固后采用氟碳树脂漆为面漆，经高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6 MPa，厚度大于10μm；
所述的烘箱烘干是指：将完成喷漆的型材置于烘箱中在温度240℃下烘干20分钟。
本发明的有益效果：
本发明获得了一种海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法，一定程度上打破了国外对高性能海洋专用轻量化电缆敷设装置的技术封锁，可满足我国海洋工程等领域的需求。
本发明方法简单易行，在抗腐蚀和强度方面得到了最佳平衡。
附图说明
图1是用本发明实施例的新型高抗腐蚀高强度铝锰合金制造的海洋电缆敷设装置专用挤压型材实物照片。
图2是本发明实施例的新型高抗腐蚀高强度铝锰合金制造的海洋电缆敷设装置挤压型材晶间腐蚀试验后横截面金相图。
图3是用本发明实施例的海洋专用铝锰合金电缆敷设装置重防腐蚀表面处理实物照片。
图4是用本发明实施例的海洋专用铝锰合金电缆敷设装置重防腐蚀表面处理横切面的扫描电子显微镜组织照片和防护层的成分。
图5是用本发明实施例的海洋专用铝锰合金电缆敷设装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-5所示。
一种海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法，它由海洋电缆敷设装置挤压型材专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金的制造、海洋电缆敷设装置挤压型材的制造、海洋专用铝锰合金电缆敷设装置的重防腐蚀表面处理等步骤组成。其中：合金制备方法为：先将A00等级纯Al（成分：99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si，本发明所有组份均采用质量百分比表示，下同，凡组份相加不足100%的部分均为杂质）熔化后依次加入Al-Mn(89.73Al, 10.02Mn, 0.19Fe, 0.06Si )中间合金、Al-Zr中间合金(95.69%Al, 4.11%Zr,0.20%Fe, 0.10%Si )，待所有中间合金熔化后加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，然后加入纯Zn和纯Mg，待所有金属熔化后再次加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温10～20 min后去渣并浇铸成锭。所述的中间合金可直接从市场上购置，也可采用常规方法自行配制。对熔铸成锭的合金进行420℃×2h+460℃×2h+500℃×2h+520℃×10h的成分均匀化的扩散退火处理；即获得制造海洋电缆敷设装置挤压型材专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金。本实施例的铝锰合金挤压材经光谱实际测量成分为：1.46%Mn, 3.27%Mg,0.739%Zn, 0.204%Zr, 余量为铝和杂质元素。
所述的挤压成型参数为：挤压温度520℃，挤压比32.7，最小壁厚2mm（附图1）。本实施例铝锰合金挤压材的抗拉强度、延伸率分别为307MPa、21.2%；按GB/T 7998-2005（铝锰合金晶间腐蚀测定方法）中5000系铝合金测试标准其晶间腐蚀的最大腐蚀深度为54.42微米（附图2）。
所述的表面防腐处理由工件预处理、一次水洗、碱洗处理、二次水洗、中和处理、三次水洗、氧化处理、四次水洗、底漆喷涂、中间漆喷涂、面漆喷涂、烘箱烘干、出箱空冷等工艺步骤组成。所述的工件预处理包括：去油去污；所述的碱洗处理其工艺为：NaOH 30-40g/L，温度50℃，时间3-4分钟；所述的中和处理其工艺为：10%硝酸，浸泡之后立刻取出；所述的氧化处理其工艺为：10%硫酸，电流1A/dm2，20℃，10分钟；所述的底漆喷涂其工艺为：底漆为环氧富锌漆，采用高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6 MPa，厚度大于15μm；所述的中间漆喷涂其工艺为：中间漆为环氧树脂漆，采用高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6 MPa，厚度大于15μm；所述的面漆喷涂其工艺为：面漆为氟碳树脂漆，采用高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6 MPa，厚度大于10μm；所述的烘箱烘干其工艺为：所用设备为烘箱，温度240℃，时间20分钟。经检测，防护层的性能如下：按GB/T 9286其防护层的附着力符合1级规定；按JB/T 6743-2013其防护层的耐中性盐雾试验符合2级规定；按GB/T 2423.4-2008其防护层的耐交变湿热试验符合2级规定。
通过调整纯铝加入量、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金以及纯Zn、纯Mg的加入量可以使得型材的最终组份满足以下关系：锰（Mn）的质量百分比为0.739～1.46%，镁（Mg）的质量百分比为2.22～3.74%，锌（Zn）的质量百分比为0.0059～0.739%，锆（Zr）的质量百分比为0.204～0.379%，余量为铝和少量杂质元素。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种海洋专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金电缆敷设装置的制作方法，其特征在于：它包括以下步骤：
首先，完成铝锰合金铸锭的制备；
（1）将纯Al熔化后加入Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金，待所有中间合金熔化后加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，然后加入纯Zn和纯Mg，待所有金属熔化后再次加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温10～ 20min后去渣并浇铸成锭；
（2）对浇铸成锭的合金进行成分均匀化的扩散退火处理，即可获得制造海洋电缆敷设装置挤压型材专用新型高抗腐蚀高强度铝锰合金；制备所得的铝锰合金铸锭中锰（Mn）的质量百分比为0.739～1.46%，镁（Mg）的质量百分比为2.22～3.74%，锌（Zn）的质量百分比为0.0059～0.739%，锆（Zr）的质量百分比为0.204～0.379%，余量为铝和少量杂质元素；
其次，将上步所得的铝锰合金铸锭置于挤压设备上进行挤压成型；
第三，对挤压成型的型材进行表面防腐处理；表面防腐处理由工件预处理、一次水洗、碱洗处理、二次水洗、中和处理、三次水洗、氧化处理、四次水洗、底漆喷涂、中间漆喷涂、面漆喷涂、烘箱烘干、出箱空冷工艺步骤组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的Al-Mn中间合金中Mn的质量百分比为10.02%，Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为4.11%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的浇铸成锭合金的成分均匀化的扩散退火处理的最佳工艺为420℃×2h+460℃×2h+500℃×2h+520℃×10h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的挤压成型的工艺参数为：挤压温度520℃，挤压比32.7，最小壁厚2mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的工件预处理是指对型材进行去油去污，然后进行一次水洗。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的碱洗处理是指：将经过一次水洗的型材置于NaOH 30-40g/L，温度50℃，时间3-4分钟，然后进行二次水洗。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的中和处理是指：将经过二次水洗的型材置于10%硝酸中，浸泡之后立刻取出进行三次水洗。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的氧化处理是指：将经过三洗水洗的型材置于10%硫酸，电流1A/dm2，20℃，10分钟，然后进行四次水洗。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的底漆喷涂是指将经过四次水洗并烘干后的型材采用环氧富锌漆，并用高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6 MPa，厚度大于15μm；所述的中间漆喷涂是指待底漆凝固后采用环氧树脂漆，采用高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6MPa，厚度大于15μm；所述的面漆喷涂是指待中间漆凝固后采用氟碳树脂漆为面漆，经高压静电气喷枪喷涂，压力为0.6 MPa，厚度大于10μm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的烘箱烘干是指：将完成喷漆的型材置于烘箱中在温度240℃下烘干20分钟。
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