CN107829002A - 一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺 - Google Patents

一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于铝加工技术领域，涉及一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺，铝合金铸棒质量百分比为：Si：0.33～0.38％、Fe≤0.2％、Cu≤0.04％、Mn≤0.04％、Mg：0.51～0.56％、Cr≤0.05％、Zn≤0.04％、Ti≤0.05％、单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，通过对生产工艺中铝合金铸棒成分、淬火冷却方式、淬火前后铝合金型材温度以及阳极氧化工序的改变，使得生产的铝合金太阳能支架表面硬度、屈服强度和抗拉强度都得到了提高，同时减少和降低了氧化工序中的废品和缺陷，提高了太阳能铝合金光伏支架的生产工艺成品率。

Description

一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺
技术领域
本发明属于铝加工技术领域，涉及一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺。
背景技术
铝型材用于制作铝合金门窗较之木质装饰门窗以及渐被淘汰的普通空腹或实腹钢门窗具有突出的使用性能，其风压强度性能、空气渗透性能、雨水渗漏性能、空气声隔声性能、隔热保温性能及启闭性能等，均达到国家标准规定。太阳能支架用铝型材的结构样式也千变万化，种类繁多，其表面不仅要经常砂面氧化处理，其结构也要求牢固耐用、抗拉力性能强、使用年限长。
根据以往经验，铝合金太阳能支架在车间实际生产中通常采用6060内控棒进行生产，可满足客户对表面及力学性能的要求。而在铝合金太阳能支架批量生产中，氧化工序后期发现型材表面出现黑道、夹渣、机械纹等缺陷，产生废品且影响铝合金太阳能支架的成品率。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决铝合金太阳能支架批量生产后期会出现黑道、夹渣、机械纹等缺陷的问题，提供一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺，包括如下步骤：
A、配料：按照如下质量百分比配料：Si：0.33～0.38％、Fe≤0.2％、Cu≤0.04％、Mn≤0.04％、Mg：0.51～0.56％、Cr≤0.05％、Zn≤0.04％、Ti≤0.05％、单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al；
B、熔炼：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒；
C、均匀化处理：将熔铸后的铝合金铸棒均匀化处理，均匀化处理的温度为540℃，均匀化处理时间为5h；
D、挤压成型：将均匀化处理的铝合金铸棒置于挤压机中挤压，得到所需要的铝合金型材，挤压前铝合金铸棒预热温度为490～500℃，挤压机挤压速度为14～20m/min；
E、淬火处理：将挤压成型的铝合金型材进行淬火处理，淬火前铝合金型材温度525℃，淬火方式为风+雾，淬火后的铝合金型材温度105℃，冷却速度为360℃/min；
F、人工时效：将淬火处理后的铝合金型材进行时效热处理，时效热处理的温度为180℃，时效时间为5.5h；
G、阳极氧化：将时效热处理后的铝合金型材进行阳极氧化，得到铝合金太阳能支架，其中阳极氧化工序包括脱脂、水洗、酸蚀、水洗、碱蚀、水洗、中和、水洗、氧化、水洗、中温封孔、水洗和沥水。
进一步，步骤B熔炼炉中加入精炼剂，精炼剂为铝钛硼细化剂。
进一步，步骤G阳极氧化的具体工艺为：
a、将时效热处理后的铝合金型材置于浓度为160～220g/l的H2SO4中常温浸渍1～5min后取出进行常温水洗，水洗时间为1～4min，控制PH≥4；
b、将步骤a水洗后的铝合金型材置于浓度为10～30g/l、PH为2.0～3.8的HF中酸洗1～8min，酸洗温度为35～50℃，酸洗后的铝合金型材取出常温水洗1～4min，控制PH≥4；
c、将步骤b水洗后的铝合金型材置于NaOH浓度为45～80g/l，Al3+浓度为25～120g/l的碱溶液中碱洗1～20min，碱洗温度为40～60℃，碱洗后的铝合金型材取出常温水洗1～4min；
d、将步骤c水洗后的铝合金型材置于浓度为160～220g/l的H2SO4中常温中和3～8min后进行常温水洗，水洗时间为1～4min，控制PH≥4；
e、将步骤d水洗后的铝合金型材置于电解槽内电解20～60min，电解温度为18～22℃，电解液为浓度130～200g/l的H2SO4，电解电压为16～18V，电流密度为1.0～1.5A/d m2，Al3+浓度≤25g/l，将电解后的铝合金型材常温水洗1～4min，控制PH≥6；
f、将步骤e水洗后的铝合金型材置于Ni2+浓度为0.8～1.3g/l、PH为5.0～6.5的溶液中进行中温封孔，其中封孔温度为55～65℃，封孔时间为8～20min，中温封孔后的铝合金型材常温水洗3～6min，控制PH≥6；
g、将步骤f水洗后的铝合金型材在无酸碱气味且无灰尘的环境下沥水5min以上。
进一步，步骤a中的水洗分两步进行，第一步将脱脂后的铝合金型材水洗至PH≥3，水洗时间为0.5～2min，第二步将初步水洗后的铝合金型材水洗至PH≥4，水洗时间为0.5～2min。
进一步，步骤f中的水洗分三步进行，第一步将中温封孔后的铝合金型材常温纯水洗至PH≥6，水洗时间为1～2min，第二步将纯水洗后的铝合金型材置于Ni2+浓度＜0.5mg/l溶液中常温洗至PH≥6，水洗时间为1～2min，第三步将溶液洗后的铝合金型材常温水洗至PH≥6，水洗时间为1～2min。
本发明的有益效果在于：
本发明针对目前生产铝合金太阳能支架氧化工序后期所出现的缺陷，在满足客户对表面及其力学性能的条件下，通过对生产工艺中铝合金铸棒成分、淬火冷却方式、淬火前后铝合金铸棒温度以及阳极氧化工序的改变，使得生产的铝合金太阳能支架表面硬度、屈服强度和抗拉强度都得到了提高，同时减少和降低了氧化工序中的废品和缺陷，提高了铝合金太阳能支架成品率。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺，包括如下步骤：
A、配料：铝合金铸棒原料中各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al
含量 0.33 0.2 0.04 0.04 0.51 0.05 0.04 0.05 余量
单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％；
B、熔炼：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒，其中熔炼炉中加入2％铝钛硼细化剂；
C、均匀化处理：将熔铸后的铝合金铸棒均匀化处理，其中铝合金铸棒均匀化处理的温度为540℃，均匀化处理时间为5h；
D、挤压成型：将均匀化处理的铝合金铸棒置于挤压机中挤压，得到所需要的铝合金型材，挤压前铝合金铸棒预热温度为490℃，挤压机挤压速度为15m/min；
E、淬火处理：将挤压成型的铝合金型材进行淬火处理，淬火前铝合金型材温度525℃，淬火方式为风+雾，淬火后的铝合金型材温度105℃，冷却速度为360℃/min；
F、人工时效：将淬火处理后的铝合金型材进行时效热处理，时效热处理的温度为180℃，时效时间为5.5h；
G、阳极氧化：将时效热处理后的铝合金型材进行阳极氧化，得到铝合金太阳能支架，其中阳极氧化工序的具体工艺为：
a、将时效热处理后的铝合金型材置于浓度为160～220g/l的H2SO4中常温浸渍1～5min后取出进行常温水洗，水洗时间为1～4min，控制PH≥4，其中水洗分两步进行，第一步将脱脂后的铝合金型材水洗至PH≥3，水洗时间为0.5～2min，第二步将初步水洗后的铝合金型材水洗至PH≥4，水洗时间为0.5～2min；
b、将步骤a水洗后的铝合金型材置于浓度为10～30g/l、PH为2.0～3.8的HF中酸洗1～8min，酸洗温度为35～50℃，酸洗后的铝合金型材取出常温水洗1～4min，控制PH≥4；
c、将步骤b水洗后的铝合金型材置于NaOH浓度为45～80g/l，Al3+浓度为25～120g/l的碱溶液中碱洗1～20min，碱洗温度为40～60℃，碱洗后的铝合金型材取出常温水洗1～4min；
d、将步骤c水洗后的铝合金型材置于浓度为160～220g/l的H2SO4中常温中和3～8min后进行常温水洗，水洗时间为1～4min，控制PH≥4；
e、将步骤d水洗后的铝合金型材置于电解槽内电解20～60min，电解温度为18～22℃，电解液为浓度130～200g/l的H2SO4，电解电压为16～18V，电流密度为1.0～1.5A/d m2，Al3+浓度≤25g/l，将电解后的铝合金型材常温水洗1～4min，控制PH≥6，其中水洗分三步进行，第一步将中温封孔后的铝合金型材常温纯水洗至PH≥6，水洗时间为1～2min，第二步将纯水洗后的铝合金型材置于Ni2+浓度＜0.5mg/l溶液中常温洗至PH≥6，水洗时间为1～2min，第三步将溶液洗后的铝合金型材常温水洗至PH≥6，水洗时间为1～2min；
f、将步骤e水洗后的铝合金型材置于Ni2+浓度为0.8～1.3g/l、PH为5.0～6.5的溶液中中温封孔，其中封孔温度为55～65℃，封孔时间为8～20min，中温封孔后的铝合金型材常温水洗3～6min，控制PH≥6；
g、将步骤f水洗后的铝合金型材在无酸碱气味且无灰尘的环境下沥水5min以上。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，步骤A中铝合金铸棒原料各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al
含量 0.38 0.2 0.04 0.04 0.56 0.05 0.04 0.05 余量
单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，步骤G中a、将时效热处理后的铝合金型材置于浓度为160～220g/l的H2SO4中常温浸渍1～5min后取出进行常温水洗，水洗时间为1～4min，控制PH≥4，水洗一步完成；e、将步骤d水洗后的铝合金型材置于电解槽内电解20～60min，电解温度为18～22℃，电解液为浓度130～200g/l的H2SO4，电解电压为16～18V，电流密度为1.0～1.5A/d m2，Al3+浓度≤25g/l，将电解后的铝合金型材常温水洗1～4min，控制PH≥6，水洗一步完成。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，步骤E中铝合金型材淬火处理中，淬火前铝合金型材温度520℃，淬火方式为风冷，淬火后的铝合金型材温度145℃，冷却速度为295℃/min。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，步骤D中挤压前铝合金铸棒预热温度为490℃，挤压机挤压速度为12m/min；步骤E中铝合金型材淬火处理中，淬火前铝合金型材温度515℃，淬火方式为风冷，淬火后的铝合金型材温度150℃，冷却速度为300℃/min；步骤F将淬火处理后的铝合金型材进行时效热处理，时效热处理的温度为200℃，时效时间为4h。
对比例3
对比例3与对比例2的区别在于，步骤G中a、将时效热处理后的铝合金型材置于浓度为160～220g/l的H2SO4中常温浸渍1～5min后取出进行常温水洗，水洗时间为1～4min，控制PH≥4，水洗一步完成；e、将步骤d水洗后的铝合金型材置于电解槽内电解20～60min，电解温度为18～22℃，电解液为浓度130～200g/l的H2SO4，电解电压为16～18V，电流密度为1.0～1.5A/d m2，Al3+浓度≤25g/1，将电解后的铝合金型材常温水洗1～4min，控制PH≥6，水洗一步完成。
对实施例1～3和对比例1～3得到的铝合金太阳能支架进行力学性能测试，结果见表一：
表一
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
屈服强度(Mpa) 238 239 231 173 151 148
抗拉强度(Mpa) 259 257 249 215 178 176
延伸率(％) 13.2 12.9 12.4 12.6 13.0 12.5
表面硬度(HW) 14.5 14.2 13.8 12.5 10.5 10.0
由表一可以看到，通过该太阳能铝合金光伏支架的生产工艺生产的铝合金太阳能支架，抗拉强度在231～238MPa，屈服强度在249～259MPa，表面硬度在13.8～14.5HW，完全能够满足铝合金太阳能支架高强度的要求。
对实施例1～3和对比例1～3得到的铝合金太阳能支架成品率进行统计，统计结果见表二：
表二
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
成品率(％) 97 98 96 95 94 92
由表二可以看到，通过该太阳能铝合金光伏支架的生产工艺生产的铝合金太阳能支架，成品率基本在95％以上，成品率得到了大幅提高，且通过该生产工艺生产的铝合金太阳能支架折弯后不开裂，成品质量得到了保障。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种太阳能铝合金光伏支架的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、配料：按照如下质量百分比配料：Si：0.33～0.38％、Fe≤0.2％、Cu≤0.04％、Mn≤0.04％、Mg：0.51～0.56％、Cr≤0.05％、Zn≤0.04％、Ti≤0.05％、单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al；
B、熔炼：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒；
C、均匀化处理：将熔铸后的铝合金铸棒均匀化处理，均匀化处理的温度为540℃，均匀化处理时间为5h；
D、挤压成型：将均匀化处理的铝合金铸棒置于挤压机中挤压，得到所需要的铝合金型材，挤压前铝合金铸棒预热温度为490～500℃，挤压机挤压速度为14～20m/min；
E、淬火处理：将挤压成型的铝合金型材进行淬火处理，淬火前铝合金型材温度525℃，淬火方式为风+雾，淬火后的铝合金型材温度105℃，冷却速度为360℃/min；
F、人工时效：将淬火处理后的铝合金型材进行时效热处理，时效热处理的温度为180℃，时效时间为5.5h；
G、阳极氧化：将时效热处理后的铝合金型材进行阳极氧化，得到铝合金太阳能支架，其中阳极氧化工序包括脱脂、水洗、酸蚀、水洗、碱蚀、水洗、中和、水洗、氧化、水洗、中温封孔、水洗和沥水。
2.如权利要求1所述的太阳能铝合金光伏支架的生产工艺，其特征在于，步骤B熔炼炉中加入精炼剂，精炼剂为铝钛硼细化剂。
3.如权利要求1所述的太阳能铝合金光伏支架的生产工艺，其特征在于，步骤G阳极氧化的具体工艺为：
a、将时效热处理后的铝合金型材置于浓度为160～220g/l的H2SO4中常温浸渍1～5min后取出进行常温水洗，水洗时间为1～4min，控制PH≥4；
b、将步骤a水洗后的铝合金型材置于浓度为10～30g/l、PH为2.0～3.8的HF中酸洗1～8min，酸洗温度为35～50℃，酸洗后的铝合金型材取出常温水洗1～4min，控制PH≥4；
c、将步骤b水洗后的铝合金型材置于NaOH浓度为45～80g/l，Al3+浓度为25～120g/l的碱溶液中碱洗1～20min，碱洗温度为40～60℃，碱洗后的铝合金型材取出常温水洗1～4min；
d、将步骤c水洗后的铝合金型材置于浓度为160～220g/l的H2SO4中常温中和3～8min后进行常温水洗，水洗时间为1～4min，控制PH≥4；
e、将步骤d水洗后的铝合金型材置于电解槽内电解20～60min，电解温度为18～22℃，电解液为浓度130～200g/l的H2SO4，电解电压为16～18V，电流密度为1.0～1.5A/dm2，Al3+浓度≤25g/l，将电解后的铝合金型材常温水洗1～4min，控制PH≥6；
f、将步骤e水洗后的铝合金型材置于Ni2+浓度为0.8～1.3g/l、PH为5.0～6.5的溶液中进行中温封孔，其中封孔温度为55～65℃，封孔时间为8～20min，中温封孔后的铝合金型材常温水洗3～6min，控制PH≥6；
g、将步骤f水洗后的铝合金型材在无酸碱气味且无灰尘的环境下沥水5min以上。
4.如权利要求3所述的太阳能铝合金光伏支架的生产工艺，其特征在于，步骤a中的水洗分两步进行，第一步将脱脂后的铝合金型材水洗至PH≥3，水洗时间为0.5～2min，第二步将初步水洗后的铝合金型材水洗至PH≥4，水洗时间为0.5～2min。
5.如权利要求3所述的太阳能铝合金光伏支架的生产工艺，其特征在于，步骤f中的水洗分三步进行，第一步将中温封孔后的铝合金型材常温纯水洗至PH≥6，水洗时间为1～2min，第二步将纯水洗后的铝合金型材置于Ni2+浓度＜0.5mg/l溶液中常温洗至PH≥6，水洗时间为1～2min，第三步将溶液洗后的铝合金型材常温水洗至PH≥6，水洗时间为1～2min。
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