CN107675052A

CN107675052A - 一种用于制造高强度门窗的铝合金材质

Info

Publication number: CN107675052A
Application number: CN201711216477.3A
Authority: CN
Inventors: 李爱珍
Original assignee: Anhui Dong Yao Building Materials Co Ltd
Current assignee: Anhui Dong Yao Building Materials Co Ltd
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: CN107675052B

Abstract

本发明涉及铝合金门窗制造技术领域，公开了一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，对合金主成分进行重新设计和调整，并添加改性剂，确保制备得到的铝合金具有更高的力学性能和化学性能，在选择合金元素提高铝合金强度的同时，规避了添加元素对于合金塑性、加工性能、耐腐蚀性能的不利作用，导入多元混合气体进行合金熔炼，使各金属相之间的相转变控制在预期的效果内，淬火过程中很好的解决挤压工艺与淬火工艺复合化问题，最终制备得到的铝合金材质在加工门窗上展现了极好的结构力学性能和化学耐受性。

Description

一种用于制造高强度门窗的铝合金材质

技术领域

本发明属于铝合金门窗制造技术领域，具体涉及一种用于制造高强度门窗的铝合金材质。

背景技术

铝合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，20世纪初由德国人Alfred Wilm发明，对飞机发展帮助极大，一次大战后德国铝合金成分被列为国家机密。跟普通的碳钢相比有更轻及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性不如纯铝。在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶、铝合金及化学工业中已大量应用。

根据各种不同的用途，要求具有更高的强度和改善材料的组织和其他各种性能，可以在纯铝中添加各种合金元素，生产出满足各种性能和用途的铝加工产品。铝加工产品应用广泛，建筑、汽车、高铁、飞机、电子等均用到铝材品种，市场存在很大需求。铝合金门窗加工中，主要对于铝合金的力学强度以及化学性能有极高的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，具有极好的结构力学性能和化学耐受性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，铝合金各元素成分所占质量百分比为：铜占1.2-1.3%、锌占0.75-0.80%、镁占0.55-0.60%、锰占0.4-0.6%、硅占0.4-0.5%、镍占0.35-0.40%、铁占0.25-0.28%、锡占0.15-0.18%、铬占0.10-0.12%、复合改性剂占0.06-0.08%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，其精炼铸造工艺包括以下步骤：

（1）将纯铝熔化后，温度调整至700-720℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入复合改性剂，熔炼温度升高至720-750℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为20-30分钟，流量控制在1.6-1.8立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；

（2）精炼除气后，静置5-10分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在740-760℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.22-0.24个大气压之间，使用的冷却水进水口温度在18-20℃之间，出水口温度在40-42℃之间；

（3）淬火过程中进行加热挤压塑型，加热温度为530-560℃，保温3-5小时，在200-210MPa下进行挤压，挤压速度控制在12-15米/分钟，挤压后降温至450-480℃，保温1-2小时，在230-240℃下进行时效处理。

作为对上述方案的进一步描述，所述复合改性剂各成分所占质量百分比为：铼占55-60%、锶占15-20%、锆占10-15%、剩余为钇。

作为对上述方案的进一步描述，所述多元混合气体按照体积百分比计含有以下成分：氮气占70-75%、氩气占5-8%、一氧化碳占3-5%、剩余为氯气。

作为对上述方案的进一步描述，时效处理时间为2.0-2.5小时。

本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有铝合金门窗性能不足的问题，本发明提供了一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，对合金主成分进行重新设计和调整，并添加改性剂，确保制备得到的铝合金具有更高的力学性能和化学性能，在选择合金元素提高铝合金强度的同时，规避了添加元素对于合金塑性、加工性能、耐腐蚀性能的不利作用，导入多元混合气体进行合金熔炼，使各金属相之间的相转变控制在预期的效果内，淬火过程中很好的解决挤压工艺与淬火工艺复合化问题，最终制备得到的铝合金材质在加工门窗上展现了极好的结构力学性能和化学耐受性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，铝合金各元素成分所占质量百分比为：铜占1.2%、锌占0.75%、镁占0.55%、锰占0.4%、硅占0.4%、镍占0.35%、铁占0.25%、锡占0.15%、铬占0.10%、复合改性剂占0.06%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，其精炼铸造工艺包括以下步骤：

（1）将纯铝熔化后，温度调整至700℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入复合改性剂，熔炼温度升高至720-750℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为20分钟，流量控制在1.6立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；

（2）精炼除气后，静置5分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在740-760℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.22-0.24个大气压之间，使用的冷却水进水口温度在18-20℃之间，出水口温度在40-42℃之间；

（3）淬火过程中进行加热挤压塑型，加热温度为530℃，保温3小时，在200MPa下进行挤压，挤压速度控制在12米/分钟，挤压后降温至450℃，保温1小时，在230℃下进行时效处理。

作为对上述方案的进一步描述，所述复合改性剂各成分所占质量百分比为：铼占55%、锶占15%、锆占10%、剩余为钇。

作为对上述方案的进一步描述，所述多元混合气体按照体积百分比计含有以下成分：氮气占70%、氩气占5%、一氧化碳占3%、剩余为氯气。

作为对上述方案的进一步描述，时效处理时间为2.0小时。

实施例2

一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，铝合金各元素成分所占质量百分比为：铜占1.25%、锌占0.78%、镁占0.58%、锰占0.5%、硅占0.45%、镍占0.38%、铁占0.26%、锡占0.16%、铬占0.11%、复合改性剂占0.07%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，其精炼铸造工艺包括以下步骤：

（1）将纯铝熔化后，温度调整至710℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入复合改性剂，熔炼温度升高至720-750℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为25分钟，流量控制在1.7立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；

（2）精炼除气后，静置8分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在740-760℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.22-0.24个大气压之间，使用的冷却水进水口温度在18-20℃之间，出水口温度在40-42℃之间；

（3）淬火过程中进行加热挤压塑型，加热温度为540℃，保温4小时，在205MPa下进行挤压，挤压速度控制在13米/分钟，挤压后降温至460℃，保温1.5小时，在235℃下进行时效处理。

作为对上述方案的进一步描述，所述复合改性剂各成分所占质量百分比为：铼占58%、锶占18%、锆占12%、剩余为钇。

作为对上述方案的进一步描述，所述多元混合气体按照体积百分比计含有以下成分：氮气占72%、氩气占6%、一氧化碳占4%、剩余为氯气。

作为对上述方案的进一步描述，时效处理时间为2.2小时。

实施例3

一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，铝合金各元素成分所占质量百分比为：铜占1.3%、锌占0.80%、镁占0.60%、锰占0.6%、硅占0.5%、镍占0.40%、铁占0.28%、锡占0.18%、铬占0.12%、复合改性剂占0.08%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，其精炼铸造工艺包括以下步骤：

（1）将纯铝熔化后，温度调整至720℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入复合改性剂，熔炼温度升高至720-750℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为30分钟，流量控制在1.8立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；

（2）精炼除气后，静置10分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在740-760℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.22-0.24个大气压之间，使用的冷却水进水口温度在18-20℃之间，出水口温度在40-42℃之间；

（3）淬火过程中进行加热挤压塑型，加热温度为560℃，保温5小时，在210MPa下进行挤压，挤压速度控制在15米/分钟，挤压后降温至480℃，保温2小时，在240℃下进行时效处理。

作为对上述方案的进一步描述，所述复合改性剂各成分所占质量百分比为：铼占60%、锶占20%、锆占15%、剩余为钇。

作为对上述方案的进一步描述，所述多元混合气体按照体积百分比计含有以下成分：氮气占75%、氩气占8%、一氧化碳占5%、剩余为氯气。

作为对上述方案的进一步描述，时效处理时间为2.5小时。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，采用6063系铝合金元素的配比进行熔炼，其余保持一致。

对比例2

与实施例2的区别仅在于，熔炼中省略多元混合气体的通入，其余保持一致。

对比例3

与实施例3的区别仅在于，省略步骤（3）中加热挤压塑型过程，其余保持一致。

对比实验

分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法生产铝合金材质，同时以6063系铝合金材质作为对照组，加工制备出相同规格的铝合金门窗，对制备得到的铝合金门窗进行性能测试，测试条件在350℃下进行，将比较测试结果记录如下表所示：

项目	拉伸变形抗力（MPa）	延伸率（%）	抗拉强度（MPa）	耐腐蚀强度提高
					实施例1	27.6	38.7	456	36%
实施例2	27.7	39.2	462	38%
					实施例3	27.6	38.8	458	37%
对比例1	24.6	31.0	375	28%
					对比例2	23.2	28.6	354	26%
对比例3	23.8	29.7	362	27%
					对照组	21.6	25.4	324	对照

由此可见：最终制备得到的铝合金材质在加工门窗上展现了极好的结构力学性能和化学耐受性。

Claims

1.一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，其特征在于，铝合金各元素成分所占质量百分比为：铜占1.2-1.3%、锌占0.75-0.80%、镁占0.55-0.60%、锰占0.4-0.6%、硅占0.4-0.5%、镍占0.35-0.40%、铁占0.25-0.28%、锡占0.15-0.18%、铬占0.10-0.12%、复合改性剂占0.06-0.08%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，其精炼铸造工艺包括以下步骤：

2.如权利要求1所述一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，其特征在于，所述复合改性剂各成分所占质量百分比为：铼占55-60%、锶占15-20%、锆占10-15%、剩余为钇。

3.如权利要求1所述一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，其特征在于，所述多元混合气体按照体积百分比计含有以下成分：氮气占70-75%、氩气占5-8%、一氧化碳占3-5%、剩余为氯气。

4.如权利要求1所述一种用于制造高强度门窗的铝合金材质，其特征在于，时效处理时间为2.0-2.5小时。