CN108754246A - 汽车冷凝管用铝合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车冷凝管用铝合金材料及其制备方法，其中，所述汽车冷凝管用铝合金材料按质量百分比包括如下组份：Si：0.03‑0.08％、Fe：0.1‑0.2％、Cu：0.005‑0.1％、Zr：0.001‑0.10％、其余为铝。本发明通过对生产过程工艺关键参数的控制，结合对铝坯的金相组织低倍分析，提供一种汽车冷凝管用铝合金材料，其解决了行业内汽车挤压杆表面处理的难关，充分满足了挤压杆的实际使用需求。

Description

汽车冷凝管用铝合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种汽车冷凝管用铝合金材料及其制备方法。

背景技术

挤压杆是一种汽车领域中所应用的零部件。为了适应汽车正常运转期间的温度以及负荷，挤压杆应当就要良好的力学性能。因此，对于制作挤压杆的原材料提出了较高的要求。然而，现有的挤压杆存在力学性能差以及表面处理困难的问题。因此，针对上述问题，有必要提供一种能够满足使用要求的挤压杆材料。

发明内容

本发明旨在提供一种汽车冷凝管用铝合金材料及其制备方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种汽车冷凝管用铝合金材料，其按质量百分比包括如下组份：Si：0.03-0.08％、Fe：0.1-0.2％、Cu：0.005-0.1％、Zr：0.001-0.10％、其余为铝。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种如上所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1、按质量百分比提供原材料，对提供的原材料进行熔炼；

S2、对熔炼形成的铝液进行光谱分析，检测铝液中Al、Si、Fe、Cu和Zr的含量；

S3、根据步骤S2的光谱分析结果，计算铝硅、铝铁、铝铜、铝锆中间合金的加入量，使铝液中各组份的含量满足所述质量百分比的要求；

S4、将加入中间合金后的铝液进行精炼；

S5、对精炼后的铝液进行分析，通过调整使铝液中各组份的含量满足所述质量百分比的要求；

S6、对调整后的铝液进行净化，然后进行炉外精炼；

S7、对精炼后的铝液进行连续浇铸，得到本发明的汽车冷凝管用铝合金材料。

作为本发明的制备方法的改进，所述步骤S1包括：将提供的原材料投入熔炼炉中进行熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃。

作为本发明的制备方法的改进，所述步骤S2包括：将熔炼形成的铝液转注到保温炉中，搅拌均匀后取样通过直读光谱仪进行光谱分析，检测铝液中Al、Si、Fe、Cu和Zr的含量。

作为本发明的制备方法的改进，所述步骤S3还包括：根据计算得到的加入量，控制铝液温度为740±10℃，加入相应的中间合金，通过人工搅拌与电磁搅拌相结合的方式，搅拌30min。

作为本发明的制备方法的改进，所述步骤S4包括：在铝液温度达到750±10℃时，利用99.999％的高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内进行精炼,精炼时间控制在45min以上。

作为本发明的制备方法的改进，所述步骤S4还包括：清除铝液表面上的铝渣。

作为本发明的制备方法的改进，所述步骤步骤S6包括：在铝液温度达到740±10℃时，出炉并经过流槽进入在线除气装置和过滤装置,进行炉外精炼，并清除铝液表面上的铝渣。

作为本发明的制备方法的改进，所述步骤S7包括：采用水平浇铸的方式进行浇铸，浇铸温度为675-695℃，同时通过控制结晶轮的速度、冷却水压力，使获得的铸坯温度为530-570℃。

作为本发明的制备方法的改进，所述制备方法还包括：

S8、对铸坯进行校直，校直后，控制进轧前铸坯温度保持在530-560℃，轧制过程采用乳化液对轧辊和铝杆进行润滑和冷却，调整乳化液压力和流量，使汽车冷凝管用铝材料的终轧温度≤300℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对生产过程工艺关键参数的控制，结合对铝坯的金相组织低倍分析，提供一种汽车冷凝管用铝合金材料，其解决了行业内汽车挤压杆表面处理的难关，充分满足了挤压杆的实际使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法中所使用的清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种汽车冷凝管用铝合金材料，其包括如下组份：Si：0.03-0.08％、Fe：0.1-0.2％、Cu：0.005-0.1％、Zr：0.001-0.10％、其余为铝。

其中，Cu作为一项控制元素必须控制，因为Cu会增加铝杆的电阻率。如果控制过低，汽车冷凝管用铝材料则在后续挤压过程影响了其形变的效果。此外，作为汽车冷凝材料，为了承受汽车正常运转期间的温度，合金在高温蠕变效应下，所能承受的载荷会相应的下降，因此对汽车冷凝用铝材，在组分选择上添加适当的锆来保证。

此外，本发明采用工业用Al99.70的纯铝，使本发明制备的铝杆具有原材料供应充足、成本低、采购方便等优势。同时铝基体可以采用精铝或高纯级铝作为基体合金，该铝基体比普通铝基材料具有更高的品质，加工成的产品在电性能和机械性能方面更具优势。

基于如上所述的汽车冷凝管用铝合金材料，本发明还提供一种对应的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：

S1、按质量百分比提供原材料，对提供的原材料进行熔炼。

具体地，针对提供的原材料，对其进行检验，检验目的：保证各成分符合此产品工艺要求，防止各成分超出范围。熔炼时，将提供的原材料投入熔炼炉中进行熔炼，同时控制炉内铝液温度≤760℃。

S2、对熔炼形成的铝液进行光谱分析，检测铝液中Al、Si、Fe、Cu和Zr的含量。

进行光谱分析的目的在于为了保证熔炼后的铝液的含量仍然能够特定的配比要求。具体地，将熔炼形成的铝液转注到保温炉中，搅拌均匀后取样通过直读光谱仪进行光谱分析，检测铝液中Al、Si、Fe、Cu和Zr的含量。

S3、根据步骤S2的光谱分析结果，计算铝硅、铝铁、铝铜、铝锆中间合金的加入量，使铝液中各组份的含量满足所述质量百分比的要求。

具体地，按照如下方式加入对应的铝硅、铝铁、铝铜、铝锆中间合金：根据计算得到的加入量，控制铝液温度为740±10℃，加入相应的中间合金，通过人工搅拌与电磁搅拌相结合的方式，搅拌30min，以使铝液中各组分混合均匀。

S4、将加入中间合金后的铝液进行精炼。

具体地，精炼时，在铝液温度达到750±10℃时，利用99.999％的高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内进行精炼,精炼时间控制在45min以上。此外，为了保证精炼后铝液的洁净度，还需要清除铝液表面上的铝渣。

S5、对精炼后的铝液进行分析，通过调整使铝液中各组份的含量满足所述质量百分比的要求。

为了保证精炼后的铝液的含量仍然能够特定的配比要求，需要再次对精炼后的铝液进行分析。当含量出现偏离时，可通过加入对应的铝硅、铝铁、铝铜、铝锆中间合金方式实现调整。

S6、对调整后的铝液进行净化，然后进行炉外精炼。

具体地，在铝液温度达到740±10℃时，出炉并经过流槽进入在线除气装置和过滤装置,进行炉外精炼，并清除铝液表面上的铝渣。

其中，为了控制铝液内有害气体，采用在线除气装置和过滤装置进行处理，并且采用测氢仪进行检测。指标要求如下表1所示：

在线除气之前/≤	在线除气之后/≤
		0.300ml/100g	0.15ml/100g

表1

此外，清除铝液表面上的铝渣时，采用除渣仪进行除渣。

S7、对精炼后的铝液进行连续浇铸，得到本发明的汽车冷凝管用铝合金材料。

其中，浇铸温度控制在675-695℃，采用水平浇铸方式进行浇铸。控制结晶轮的速度、冷却水压力，使自结晶轮引出至引桥上的铸坯温度为530-570℃。

所述制备方法还包括：

S8、对铸坯进行校直，校直后，控制进轧前铸坯温度保持在530-560℃，轧制过程采用乳化液对轧辊和铝杆进行润滑和冷却，调整乳化液压力和流量，使汽车冷凝管用铝材料的终轧温度≤300℃。

所述制备方法还包括：

S9、对步骤S8之后的铸坯进行自然冷却。

如图1所示，自然冷却后，还包括对本发明的铝合金材料进行清洗。其采用的清洗装置包括：收容铝合金材料的模腔1、间隔地交替分布于所述模腔1上的清洗装置2和吹风装置3。

下面结合一个具体的实施例对本发明的制备方法进行举例说明：

将铝锭投入熔化速率为8t/h的熔化炉中熔炼，当熔化炉铝液温度≥720℃时，转入保温炉搅拌均匀并迅速提温。然后在铝液中取样用直读光谱仪进行快速分析，检测溶液中Al、Si、Fe、Cu和Zr的含量。根据检验结果、铝锭投料总量和各中间合金成分计算所需铝硅、铝铁、铝铜中间合金的加入量。当保温炉内铝液温度为740±10℃时，加入铝硅、铝铁、铝铜、铝锆中间合金。中间合金投放完毕后，对炉内熔体进行充分搅拌(人工和电磁搅拌)，搅拌时间：≥30分钟，使铝液成分均匀。搅拌完成后，铝液迅速提温到750±10℃，采用高效喷粉精炼剂(主要成分为：氯化钠、氯化钾、冰晶石)进行精炼，精炼剂用量为炉料总量的0.4％.利用纯度99.999％的高纯氮气将精炼剂吹入炉内铝液中进行精炼，同时对铝液再次进行充分搅拌。精炼完毕后，对铝液加温，熔体静置5-10分钟，当铝液温度≥730℃时，打开保温炉扒渣门进行扒渣，将铝液表面上的浮渣扒干净。扒渣完成后，让铝液在保温炉内静置30～40分钟，并保持铝液温度在740±10℃，然后对炉内铝液取样进行化学成分快速分析，确认铝液化学成分组成为Al≥98.70wt％，Si：0.03-0.08wt％,Fe：0.1-0.2wt％，Cu：0.005-0.10wt％，Zr：0.001-0.10wt％；其余为铝。

取样位置至少为3处不同的地方，且分布均匀。如取样结果与上述成分不符，应进行调整，重新搅拌、静置后再取样分析。铝液化学成分符合要求、温度达到740±10℃后，开炉放流。从保温炉出来的铝液经流槽进入在线除气装置和过滤装置,进行炉外精炼。熔体经过在线除气装置中高纯氮气的再次除气处理和过滤装置中陶瓷过滤板再次除渣处理(过滤板规格选用40PPI)后，进入上浇包，经导流管流入下浇包。通过控制浇包铝液温度，保持浇铸温度为675-695℃，铸造冷却水温度为25～35℃，冷却水总压力为0.30MPa.当从结晶轮出来的铸坯温度达到530℃-570℃时,将其送人校直机进行校直；连续轧制过程中采用常规铝连轧乳化液对轧辊和铝杆进行润滑和冷却，乳化液浓度为14％，温度为65℃，压力为0.25MPa，轧制出来的汽车冷凝管用铝材料直径为9.5mm，控制铝杆终轧温度＜300℃,汽车冷凝管用铝材料表面温度≤350℃。由上述方法制得的9.5mm铝杆,其性能指标分别为:使铝杆20℃时电阻率在27.5-27.85nΩ.m，抗拉强度在85-95MPa。

综上所述，本发明通过对生产过程工艺关键参数的控制，结合对铝坯的金相组织低倍分析，提供一种汽车冷凝管用铝合金材料，其解决了行业内汽车挤压杆表面处理的难关，充分满足了挤压杆的实际使用需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种汽车冷凝管用铝合金材料，其特征在于，所述汽车冷凝管用铝合金材料按质量百分比包括如下组份：Si：0.03-0.08％、Fe：0.1-0.2％、Cu：0.005-0.1％、Zr：0.001-0.10％、其余为铝。

2.一种如权利要求1所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

S1、按质量百分比提供原材料，对提供的原材料进行熔炼；

S2、对熔炼形成的铝液进行光谱分析，检测铝液中Al、Si、Fe、Cu和Zr的含量；

S3、根据步骤S2的光谱分析结果，计算铝硅、铝铁、铝铜、铝锆中间合金的加入量，使铝液中各组份的含量满足所述质量百分比的要求；

S4、将加入中间合金后的铝液进行精炼；

S5、对精炼后的铝液进行分析，通过调整使铝液中各组份的含量满足所述质量百分比的要求；

S6、对调整后的铝液进行净化，然后进行炉外精炼；

S7、对精炼后的铝液进行连续浇铸，得到本发明的汽车冷凝管用铝合金材料。

3.根据权利要求2所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：将提供的原材料投入熔炼炉中进行熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃。

4.根据权利要求2所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：将熔炼形成的铝液转注到保温炉中，搅拌均匀后取样通过直读光谱仪进行光谱分析，检测铝液中Al、Si、Fe、Cu和Zr的含量。

5.根据权利要求2所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：根据计算得到的加入量，控制铝液温度为740±10℃，加入相应的中间合金，通过人工搅拌与电磁搅拌相结合的方式，搅拌30min。

6.根据权利要求2所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4包括：在铝液温度达到750±10℃时，利用99.999％的高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内进行精炼,精炼时间控制在45min以上。

7.根据权利要求2所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：清除铝液表面上的铝渣。

8.根据权利要求2所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤步骤S6包括：在铝液温度达到740±10℃时，出炉并经过流槽进入在线除气装置和过滤装置,进行炉外精炼，并清除铝液表面上的铝渣。

9.根据权利要求2所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S7包括：采用水平浇铸的方式进行浇铸，浇铸温度为675-695℃，同时通过控制结晶轮的速度、冷却水压力，使获得的铸坯温度为530-570℃。

10.根据权利要求2所述的汽车冷凝管用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

S8、对铸坯进行校直，校直后，控制进轧前铸坯温度保持在530-560℃，轧制过程采用乳化液对轧辊和铝杆进行润滑和冷却，调整乳化液压力和流量，使汽车冷凝管用铝材料的终轧温度≤300℃。