CN107829001A - 一种挤压铸造铝合金材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挤压铸造铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)向熔炉内投入硅、铜及铝锭，铝锭的用量占投料总量的90％，然后进行升温；(2)加热，搅拌；(3)待温度达到820‑860℃之后，加入锰元素添加剂和铁元素添加剂；(4)加入剩余10％的铝锭降温至760℃‑780℃；(5)加入精炼剂进行精炼，然后加入镁，得到金属溶液；(6)对金属溶液进行取样化验，检测成分；(7)样品化验合格后，加入含锑添加剂进行变质，并保持温度在740‑760℃之间进行浇铸。

Description

一种挤压铸造铝合金材料的制备方法

技术领域

本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种挤压铸造铝合金材料的制备方法。

背景技术

铝合金是一种有利于设备轻量化的多性能材料。通过调节各种元素成分的不同，铝合金可以分别具有高导热、高导电率、高屈服强度、高抗拉强度、抗腐蚀、高韧性、高硬度等不同的性能。被广泛用于通讯、汽车、交通运输、动力和航天航空等领域。随着科技的不断发展，高新技术对于材料的要求也越来越高。以往单一的性能已经无法满足技术的发展要求。现在的铝合金材料不但对其基本的化学成分有严格的要求，还需要满足各种特殊的使用要求，兼顾多种性能。在这些性能之中，有些甚至是以往被认为相互存在一定的矛盾的。针对不同的材料使用特点，按其本身特定的要求，对材料中各种成分及其性能进行合理调配、优化，使之创造出所对应的一种新的铝合金材料是目前乃至今后一段发展时期的客观需要。

现有的铝合金制备方法，不能够较好的减少合金材料的含气量，使得合金材料在浇铸凝固过程中形成的质量问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种减少合金材料含气量，并使材料成分均匀化的挤压铸造铝合金材料的制备方法。

本发明提供一种挤压铸造铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)向熔炉内投入硅、铜及铝锭，铝锭的用量占铝锭投料总量的90％，然后进行升温；硅、铜及铝锭的投入顺序不唯一确定，可将三者混合后加入，也可分别加入。

(2)加热并使其完全熔化后，进行搅拌；

(3)待温度达到820-860℃之后，加入锰元素添加剂和铁元素添加剂；

本实施例的挤压铸造铝合金材料的制备方法所添加的元素较多，所以如何保证合金成分均匀化是该材料熔炼的重点。添加元素添加剂时，要避免同时多种元素加入，并且按照各种元素的熔点不同，应当分先后加入。每次加入一种元素，要充分进行搅拌，确保合金化的过程中，材料成分分布均匀。

(4)加入剩余10％的铝锭降温至760℃-780℃；

(5)加入精炼剂进行精炼，然后加入镁，得到金属溶液；精炼剂是白色粉末状或颗粒状熔剂，由多种无机盐干燥处理后按一定比例混合配制而成，主要是用于清除铝液内部的氢和浮游的氧化夹渣。

(6)加入含锑添加剂进行变质，并保持温度在740-760℃之间进行浇铸。

优选地，加入镁后，检测金属熔液的成分，当金属熔液的在如下范围内：硅为8％-12％；铁为＜0.5％；铜为1-4％；锰为0.2-0.8％；镁为0.3％-0.8％，锌为＜0.25％，铅为≤0.1％；锡为≤0.01％，镉为≤0.01；其他杂质总量和不超过0.3％；余量为铝，则加入含锑添加剂进行变质。由于锑元素主要是对材料进行变质提升材料的铸造成型性能，而且本身添加量较少不纳入元素控制范围内，所以应当在浇铸前进行添加，添加后要注意给予合金溶液一定的反应净置时间，确保变质和细化生效，才进行浇铸。

优选地，步骤(5)中，加入镁后，需要进行2次搅拌，并净置5分钟，再清理表面浮渣，每次搅拌的时间不少于5分钟。

优选地，步骤(3)中，锰元素添加剂和铁元素添加剂分别加入，先加其中一种添加剂，待其反应完毕后，进行3-5次的搅拌，然后再加入下一种添加剂，每次搅拌的时间不少于5分钟。

优选地，步骤(5)中，所述加入精炼剂进行精炼的具体步骤为：把精炼剂与氮气混合，一起喷吹至金属液体中。

优选地，精炼剂的用量占金属总重的0.2％-0.3％。

优选地，所述喷吹的速度为0.5-0.7公斤/分钟。

优选地，所述氮气的气压为0.15-0.25MPa。

优选地，所述搅拌的时间不少于5分钟，所述搅拌的次数不少于3次。

优选地，步骤(6)中，加入含锑添加剂进行变质前，先使用氮气喷吹8-12分钟，然后再加入含锑添加剂进行变质，再次净置8-12分钟，保持温度在740-760℃之间进行浇铸。

本发明的挤压铸造铝合金材料的制备方法，能够减少合金材料含气量，并使材料成分均匀化。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种挤压铸造铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)向熔炉内投入硅、铜及铝锭，铝锭的用量占铝锭投料总量的90％，然后进行升温；

(2)加热并使其完全熔化后，进行搅拌；

(3)待温度达到820-860℃之后，加入锰元素添加剂和铁元素添加剂；

(4)加入剩余10％的铝锭降温至760℃-780℃；

(5)加入精炼剂进行精炼，然后加入镁，得到金属溶液；

(6)加入含锑添加剂进行变质，并保持温度在740-760℃之间进行浇铸。

在优选实施例中，加入镁后，检测金属熔液的成分，当金属熔液的在如下范围内：硅为8％-12％；铁为＜0.5％；铜为1-4％；锰为0.2-0.8％；镁为0.3％-0.8％，锌为＜0.25％，铅为≤0.1％；锡为≤0.01％，镉为≤0.01；其他杂质总量和不超过0.3％；余量为铝，则加入含锑添加剂进行变质。

在优选实施例中，步骤(5)中，加入镁后，需要进行2次搅拌，并净置5分钟，再清理表面浮渣，每次搅拌的时间不少于5分钟。

在优选实施例中，步骤(3)中，锰元素添加剂和铁元素添加剂分别加入，先加其中一种添加剂，待其反应完毕后，进行3-5次的搅拌，然后再加入下一种添加剂，每次搅拌的时间不少于5分钟。

在优选实施例中，步骤(5)中，加入精炼剂进行精炼的具体步骤为：把精炼剂与氮气混合，一起喷吹至金属液体中。

在优选实施例中，精炼剂的用量占金属总重的0.2％-0.3％。

在优选实施例中，喷吹的速度为0.5-0.7公斤/分钟。

在优选实施例中，氮气的气压为0.15-0.25MPa。

在优选实施例中，搅拌的时间不少于5分钟，搅拌的次数不少于3次。

在优选实施例中，步骤(6)中，加入含锑添加剂进行变质前，先使用氮气喷吹8-12分钟，然后再加入含锑添加剂进行变质，再次净置8-12分钟，保持温度在740-760℃之间进行浇铸。

本发明的挤压铸造铝合金材料的制备方法，能够减少合金材料含气量，并使材料成分均匀化。

本发明实施例还提供一种由上述任一项实施例制备方法制备得到的挤压铸造铝合金材料，通过挤压铸造后具有较好的抗拉强度、屈服强度及硬度，并且能够同时满足厚壁和薄壁成型。

本发明实施例的挤压铸造铝合金经T6热处理后可以大大提高铸件的各项性能。

本发明实施例的挤压铸造铝合金材料适用于挤压铸造，材料成型性好。可挤压铸造厚件，亦可满足0.35-0.5mm厚度的薄壁件挤压铸造。适合各种机械结构件，通讯设备件等。

实施例1

原料配比，按重量百分比计算：硅，含量为11.06％；铁，含量为0.165％；铜，含量为2.75％；锰，含量为0.475％；镁，含量为0.494％，锌，含量为0.0695％，铅，含量为≤0.0021％；锡，含量为≤0.00058％；镉，含量为≤0.00052％；余量为铝。

按照上述配比制备合金，步骤如下：

(1)向熔炉内投入硅、铜及铝锭，铝锭的用量占投料总量的90％，然后进行升温；

(2)加热并使其完全熔化后，进行搅拌，搅拌时间不少于5分钟搅，搅拌次数至少3次以上；

(3)待温度达到820-860℃之后，加入锰元素添加剂和铁元素添加剂；锰元素添加剂和铁元素添加剂分别加入，先加其中一种添加剂，待其反应完毕后，进行3-5次的搅拌，然后再加入下一种添加剂，每次搅拌的时间不少于5分钟；

(4)加入剩余10％的铝锭降温至760℃-780℃；

(5)加入精炼剂进行精炼，加入精炼剂进行精炼的具体步骤为：把精炼剂与氮气混合，一起喷吹至金属液体中，喷吹的速度为0.5-0.7公斤/分钟，氮气的气压为0.15-0.25MPa，精炼剂的用量占金属总重的0.2％-0.3％；然后加入镁，进行2次搅拌，并净置5分钟，再清理表面浮渣，得到金属溶液，每次搅拌的时间不少于5分钟；

(6)对金属溶液进行取样化验，检测成分是否在如下范围内：硅为8％-12％；铁为＜0.5％；铜为1-4％；锰为0.2-0.8％；镁为0.3％-0.8％，锌为＜0.25％，铅为≤0.1％；锡为≤0.01％，镉为≤0.01；其他杂质总量和不超过0.3％；余量为铝；

(7)样品化验合格后，先使用氮气喷吹10分钟，再加入含锑添加剂进行变质，再次净置10分钟，保持温度在740-760℃之间进行浇铸；得到挤压铸造铝合金材料。再通过挤压铸造后对其进行性能测试；测得抗拉强度354.23MPa，屈服强度222.07MPa，延伸率2.8％，硬度87HB。

实施例2

原料配比，按重量百分比计算：硅，含量为10.87％；铁，含量为0.189％；铜，含量为2.75％；锰，含量为0.472％；镁，含量为0.472％，锌，含量为0.0689％，铅，含量为≤0.0026％；锡，含量为≤0.00065％；镉，含量为≤0.00060％；余量为铝。

按照上述配比制备合金，步骤如下：

(1)向熔炉内投入硅、铜及铝锭，铝锭的用量占投料总量的90％，然后进行升温；

(2)加热并使其完全熔化后，进行搅拌，搅拌时间不少于5分钟搅，搅拌次数至少3次以上；

(3)待温度达到820-860℃之后，加入锰元素添加剂和铁元素添加剂；锰元素添加剂和铁元素添加剂分别加入，先加其中一种添加剂，待其反应完毕后，进行3-5次的搅拌，然后再加入下一种添加剂，每次搅拌的时间不少于5分钟；

(4)加入剩余10％的铝锭降温至760℃-780℃；

(5)加入精炼剂进行精炼，加入精炼剂进行精炼的具体步骤为：把精炼剂与氮气混合，一起喷吹至金属液体中，喷吹的速度为0.5-0.7公斤/分钟，氮气的气压为0.15-0.25MPa，精炼剂的用量占金属总重的0.2％-0.3％；然后加入镁，进行2次搅拌，并净置5分钟，再清理表面浮渣，得到金属溶液，每次搅拌的时间不少于5分钟；

(6)对金属溶液进行取样化验，检测成分是否在如下范围内：硅为8％-12％；铁为＜0.5％；铜为1-4％；锰为0.2-0.8％；镁为0.3％-0.8％，锌为＜0.25％，铅为≤0.1％；锡为≤0.01％，镉为≤0.01；其他杂质总量和不超过0.3％；余量为铝；

(7)样品化验合格后，先使用氮气喷吹10分钟，再加入含锑添加剂进行变质，再次净置10分钟，保持温度在740-760℃之间进行浇铸；得到挤压铸造铝合金材料。再通过挤压铸造后对其进行性能测试；测得抗拉强度329.85MPa，屈服强度224.88MPa，延伸率2.64％，硬度86HB。

本发明的挤压铸造铝合金材料的制备方法，有助于均匀化合金组织结构，提升材料挤压铸造性能，细化合金组织结构，减少合金材料含气量，有效解决合金凝固时的质量问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)向熔炉内投入硅、铜及铝锭，铝锭的用量占铝锭投料总量的90％，然后进行升温；

(2)加热并使其完全熔化后，进行搅拌；

(3)待温度达到820-860℃之后，加入锰元素添加剂和铁元素添加剂；

(4)加入剩余10％的铝锭降温至760℃-780℃；

(5)加入精炼剂进行精炼，然后加入镁，得到金属溶液；

(6)加入含锑添加剂进行变质，并保持温度在740-760℃之间进行浇铸。

2.如权利要求1所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，加入镁后，检测金属熔液的成分，当金属熔液的在如下范围内：硅为8％-12％；铁为＜0.5％；铜为1-4％；锰为0.2-0.8％；镁为0.3％-0.8％，锌为＜0.25％，铅为≤0.1％；锡为≤0.01％，镉为≤0.01；其他杂质总量和不超过0.3％；余量为铝，则加入含锑添加剂进行变质。

3.如权利要求1所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，加入镁后，需要进行2次搅拌，并净置5分钟，再清理表面浮渣，每次搅拌的时间不少于5分钟。

4.如权利要求1所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，锰元素添加剂和铁元素添加剂分别加入，先加其中一种添加剂，待其反应完毕后，进行3-5次的搅拌，然后再加入下一种添加剂，每次搅拌的时间不少于5分钟。

5.如权利要求1所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述加入精炼剂进行精炼的具体步骤为：把精炼剂与氮气混合，一起喷吹至金属液体中。

6.如权利要求5所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，精炼剂的用量占金属总重的0.2％-0.3％。

7.如权利要求5所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述喷吹的速度为0.5-0.7公斤/分钟。

8.如权利要求5所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述氮气的气压为0.15-0.25MPa。

9.如权利要求1所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间不少于5分钟，所述搅拌的次数不少于3次。

10.如权利要求1所述的挤压铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，加入含锑添加剂进行变质前，先使用氮气喷吹8-12分钟，然后再再加入含锑添加剂进行变质，再次净置8-12分钟，保持温度在740-760℃之间进行浇铸。