CN108315608A - 一种铝合金门窗及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金门窗，包括以下重量百分比计的成分：硅：5‑7％、铜：2‑4％、锌：1‑3％、镍：0.3‑0.8％、铁：2‑6％、镁：0.8‑1.2％、硼：0.2‑0.4％、锆：0.3‑0.7％、钛：1‑3％、钙：3‑5％、锶：0.2‑0.6％以及钴：0.1‑0.3％，其余为铝和不可避免的杂质。本发明提出一种具有优良的机械性能和耐腐蚀性、同时强度高，不易断裂，使用寿命长的铝合金门窗及其制备方法。

Description

一种铝合金门窗及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金门窗技术领域，具体涉及一种铝合金门窗及其制备方法。
背景技术
铝合金加工性能好，尤其是亚共晶铝硅合金，其不仅加工性能好，而且比重轻，表面美观且耐腐蚀，铸造性能好，制品综合力学性能好，热处理后强度可以大幅度提高，是优良的铸造合金，可用于各种各样的形状复杂的部件，在许多领域中得到广泛应用。
而将铝合金用于门窗生产应用上，具有的广阔的市场，目前市场上较多的门窗材料是以铝合金、彩钢、PVC料为主，而铝合金因为其硬度较高、重量轻、不老化、彩涂后美观实用而受到市场的青睐，市场需求越来越旺盛，但是传统的铝合金的加工硬度过高，塑性差，加工难度相对较大，产品价格明显高于同类的铝合金的普通板材产品，从而影响到其推广使用。
因此迫切需要开发一种具有优良的机械性能，同时又具有良好耐腐蚀性的铝合金门窗。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提出一种具有优良的机械性能和耐腐蚀性、同时强度高，不易断裂，使用寿命长的铝合金门窗及其制备方法。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种铝合金门窗，包括以下重量百分比计的成分：硅：5-7％、 铜：2-4％、锌：1-3％、镍：0.3-0.8％、铁：2-6％、镁：0.8-1.2％、硼：0.2-0.4％、锆：0.3-0.7％、钛：1-3％、钙：3-5％、锶：0.2-0.6％以及钴：0.1-0.3％，其余为铝和不可避免的杂质。
其中，所述硅：6％、铜：3％、锌：1-3％、镍：0.5％、铁：4％、镁：1％、硼：0.3％、锆：0.5％、钛：2％、钙：4％、锶：0.4％以及钴：0.2％，其余为铝和不可避免的杂质。
其中，所述不可避免的杂质的杂质的质量百分比小于或等于0.1%。
一种铝合金门窗的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量百分比称取所需原料；
（2）先将熔炼炉进行预热，预热温度为420-480℃，持续2- 4h；
（3）将步骤（1）中的各原料装入熔炼炉内，并通入稀有气体作为保护气体，将各原料熔炼至全部熔化，以得到铝合金溶液A，其中熔炼炉内的温度为700-760℃；
（4）将步骤（3）中的铝合金溶液A转移至精炼炉中进行精炼，精炼的温度为800-900℃，精炼60-80min，得到铝合金溶液B；
（5）将步骤（3）中的铝合金溶液B温度降低至500-600℃静置30-40min，然后再将其浇入到预热温度为300-350℃的金属模具中，得铝合金铸锭A；
（5）对所述铝合金铸锭A进行进行退火、淬火、热轧处理，得到铝合金铸锭B；
（6）将铝合金铸锭切割、打磨即可；
其中，所述步骤（3）中惰性气体为氮气、氩气或氖气。
其中，所述步骤（3）中各原料熔化后需不停的搅拌。
其中，所述步骤（5）中的退火处理是将所述铝合金铸锭A在熔炼炉中升温至500-550℃下保温15-25min，然后将炉温冷却至250-300℃，然后继续将炉温降温至100-120℃，出炉后冷却至室温。
其中，所述步骤（5）中的淬火处理是将退火后的铝合金铸锭放入熔炼炉内缓慢升温至450-500℃并保温30-40min，然后再将炉热升至550-600℃后使用空调格栅将铝合金铸锭A快速冷却。
其中，所述步骤（5）中的热轧处理温度为300-350℃，处理40-60min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明提供一种具有优良的机械性能和耐腐蚀性、同时强度高，不易断裂，使用寿命长的铝合金门窗及其制备方法，具体情况如下：
（1）本发明通过优化合金组成元素的比例以及均匀化的保温温度和保温时间，得到了一种高强度、高耐腐蚀的铝合金，在同等的腐蚀条件下，其耐腐蚀能力较普通铝合金提高一倍以上，同时抗拉强度比同类合金高出50％左右；
（2）本发明的通过添加了少量的成本低的铜、镍、铁、硼等成分，可有效地降低镁合金的热敏感性，提高合金的可焊性。
(3)本发明通过添加锆、钛、锶、钴，提高合金的耐高温性能和耐腐蚀性，使其具有高抗拉、屈服强度，提高了铝合金的延伸率和挤压速度，可塑性增强；
(4)本发明通过调质热处理工序配合冷却工序，在基体表面形成一层保护膜，可有效提高的其抗腐蚀能力，不易产生老化氧化现象，提高了该种铝合金门窗的使用寿命。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1
一种铝合金门窗，包括以下重量百分比计的成分：硅：6％、铜：3％、锌：1-3％、镍：0.5％、铁：4％、镁：1％、硼：0.3％、锆：0.5％、钛：2％、钙：4％、锶：0.4％以及钴：0.2％，其余为铝和不可避免的杂质。
其中，所述不可避免的杂质的杂质的质量百分比小于或等于0.1%。
一种铝合金门窗的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量百分比称取所需原料；
（2）先将熔炼炉进行预热，预热温度为450℃，持续3h；
（3）将步骤（1）中的各原料装入熔炼炉内，并通入稀有气体作为保护气体，将各原料熔炼至全部熔化，以得到铝合金溶液A，其中熔炼炉内的温度为730℃；
（4）将步骤（3）中的铝合金溶液A转移至精炼炉中进行精炼，精炼的温度为850℃，精炼70min，得到铝合金溶液B；
（5）将步骤（3）中的铝合金溶液B温度降低至550℃静置35min，然后再将其浇入到预热温度为325℃的金属模具中，得铝合金铸锭A；
（5）对所述铝合金铸锭A进行进行退火、淬火、热轧处理，得到铝合金铸锭B；
（6）将铝合金铸锭切割、打磨即可；
其中，所述步骤（3）中惰性气体为氮气、氩气或氖气。
其中，所述步骤（3）中各原料熔化后需不停的搅拌。
其中，所述步骤（5）中的退火处理是将所述铝合金铸锭A在熔炼炉中升温至525℃下保温15-25min，然后将炉温冷却至275℃，然后继续将炉温降温至110℃，出炉后冷却至室温。
其中，所述步骤（5）中的淬火处理是将退火后的铝合金铸锭放入熔炼炉内缓慢升温至480℃并保温35min，然后再将炉热升至580℃后使用空调格栅将铝合金铸锭A快速冷却。
其中，所述步骤（5）中的热轧处理温度为325℃，处理50min。
实施例2
一种铝合金门窗，包括以下重量百分比计的成分：硅：5％、 铜：2％、锌：1％、镍：0.3％、铁：2％、镁：0.8％、硼：0.2％、锆：0.3％、钛：1％、钙：3％、锶：0.2％以及钴：0.1％，其余为铝和不可避免的杂质。
其中，所述不可避免的杂质的杂质的质量百分比小于或等于0.1%。
一种铝合金门窗的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量百分比称取所需原料；
（2）先将熔炼炉进行预热，预热温度为420℃，持续2h；
（3）将步骤（1）中的各原料装入熔炼炉内，并通入稀有气体作为保护气体，将各原料熔炼至全部熔化，以得到铝合金溶液A，其中熔炼炉内的温度为700℃；
（4）将步骤（3）中的铝合金溶液A转移至精炼炉中进行精炼，精炼的温度为800℃，精炼60min，得到铝合金溶液B；
（5）将步骤（3）中的铝合金溶液B温度降低至500℃静置30min，然后再将其浇入到预热温度为300℃的金属模具中，得铝合金铸锭A；
（5）对所述铝合金铸锭A进行进行退火、淬火、热轧处理，得到铝合金铸锭B；
（6）将铝合金铸锭切割、打磨即可；
其中，所述步骤（3）中惰性气体为氮气、氩气或氖气。
其中，所述步骤（3）中各原料熔化后需不停的搅拌。
其中，所述步骤（5）中的退火处理是将所述铝合金铸锭A在熔炼炉中升温至500℃下保温15min，然后将炉温冷却至250℃，然后继续将炉温降温至100℃，出炉后冷却至室温。
其中，所述步骤（5）中的淬火处理是将退火后的铝合金铸锭放入熔炼炉内缓慢升温至450℃并保温30min，然后再将炉热升至550℃后使用空调格栅将铝合金铸锭A快速冷却。
其中，所述步骤（5）中的热轧处理温度为300℃，处理40min。
实施例3
一种铝合金门窗，包括以下重量百分比计的成分：硅：7％、 铜：4％、锌：3％、镍：0.8％、铁：6％、镁：1.2％、硼：0.4％、锆：0.7％、钛：3％、钙：5％、锶：0.6％以及钴：0.3％，其余为铝和不可避免的杂质。
其中，所述不可避免的杂质的杂质的质量百分比小于或等于0.1%。
一种铝合金门窗的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量百分比称取所需原料；
（2）先将熔炼炉进行预热，预热温度为420-480℃，持续2- 4h；
（3）将步骤（1）中的各原料装入熔炼炉内，并通入稀有气体作为保护气体，将各原料熔炼至全部熔化，以得到铝合金溶液A，其中熔炼炉内的温度为700-760℃；
（4）将步骤（3）中的铝合金溶液A转移至精炼炉中进行精炼，精炼的温度为900℃，精炼80min，得到铝合金溶液B；
（5）将步骤（3）中的铝合金溶液B温度降低至600℃静置40min，然后再将其浇入到预热温度为350℃的金属模具中，得铝合金铸锭A；
（5）对所述铝合金铸锭A进行进行退火、淬火、热轧处理，得到铝合金铸锭B；
（6）将铝合金铸锭切割、打磨即可；
其中，所述步骤（3）中惰性气体为氮气、氩气或氖气。
其中，所述步骤（3）中各原料熔化后需不停的搅拌。
其中，所述步骤（5）中的退火处理是将所述铝合金铸锭A在熔炼炉中升温至550℃下保温25min，然后将炉温冷却至300℃，然后继续将炉温降温至120℃，出炉后冷却至室温。
其中，所述步骤（5）中的淬火处理是将退火后的铝合金铸锭放入熔炼炉内缓慢升温至500℃并保温40min，然后再将炉热升至600℃后使用空调格栅将铝合金铸锭A快速冷却。
其中，所述步骤（5）中的热轧处理温度为350℃，处理60min。
对比例1
采取实施例1-3的铝合金门窗以及市售的另外两款市面上的铝合金门窗分别作为对照组1和对照组2进行测试。
得到如下表的测试结果：
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照组1 对照组2
腐蚀率（g/m2.h） 0.02 0.03 0.25 0.08 0.05
屈服强度（MPa，≤25℃） 350 335 343 310 324
拉伸强度（MPa，≤25℃） 503 495 512 481 476
通过上表可知，本发明的铝合金门窗的腐蚀率、屈服强度、拉伸强度均优于对照组，说明本发明的铝合金门窗具有优良的机械性能和耐腐蚀性、同时强度高，不易断裂，使用寿命长。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种铝合金门窗，其特征在于：包括以下重量百分比计的成分：硅：5-7％、 铜：2-4％、锌：1-3％、镍：0.3-0.8％、铁：2-6％、镁：0.8-1.2％、硼：0.2-0.4％、锆：0.3-0.7％、钛：1-3％、钙：3-5％、锶：0.2-0.6％以及钴：0.1-0.3％，其余为铝和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铝合金门窗，其特征在于：所述硅：6％、铜：3％、锌：1-3％、镍：0.5％、铁：4％、镁：1％、硼：0.3％、锆：0.5％、钛：2％、钙：4％、锶：0.4％以及钴：0.2％，其余为铝和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的铝合金门窗，其特征在于：所述不可避免的杂质的杂质的质量百分比小于或等于0.1%。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的铝合金门窗的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按重量百分比称取所需原料；
（2）先将熔炼炉进行预热，预热温度为420-480℃，持续2- 4h；
（3）将步骤（1）中的各原料装入熔炼炉内，并通入稀有气体作为保护气体，将各原料熔炼至全部熔化，以得到铝合金溶液A，其中熔炼炉内的温度为700-760℃；
（4）将步骤（3）中的铝合金溶液A转移至精炼炉中进行精炼，精炼的温度为800-900℃，精炼60-80min，得到铝合金溶液B；
（5）将步骤（3）中的铝合金溶液B温度降低至500-600℃静置30-40min，然后再将其浇入到预热温度为300-350℃的金属模具中，得铝合金铸锭A；
（5）对所述铝合金铸锭A进行进行退火、淬火、热轧处理，得到铝合金铸锭B；
（6）将铝合金铸锭切割、打磨即可。
5.根据权利要求4所述的铝合金门窗的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中惰性气体为氮气、氩气或氖气。
6.根据权利要求4所述的铝合金门窗的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中各原料熔化后需不停的搅拌。
7.根据权利要求4所述的铝合金门窗的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的退火处理是将所述铝合金铸锭A在熔炼炉中升温至500-550℃下保温15-25min，然后将炉温冷却至250-300℃，然后继续将炉温降温至100-120℃，出炉后冷却至室温。
8.根据权利要求4所述的铝合金门窗的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的淬火处理是将退火后的铝合金铸锭放入熔炼炉内缓慢升温至450-500℃并保温30-40min，然后再将炉热升至550-600℃后使用空调格栅将铝合金铸锭A快速冷却。
9.根据权利要求4所述的铝合金门窗的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的热轧处理温度为300-350℃，处理40-60min。
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