CN109609816A - 一种高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金技术领域，涉及一种高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺。本发明一种高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，包括以下步骤，熔炼铸造铝合金铸锭，熔炼铸造过程中对铝合金熔体进行除气、过滤；将所得铝合金铸锭进行车皮、分切；将所得铝合金铸锭进行均匀化热处理；将所得材料进行固溶淬火；将所得淬火板进行拉伸；将所得材料进行时效处理，即得所需产品。所生产的精密铸造板材严格控制了成分、铸造工艺，采用了特有的均匀化热处理工艺，固溶淬火、拉伸、时效及机加工工艺，确保了该板材组织细小均一、无轧制织构、内应力极低、提高了铸造板的强度和阳极氧化效果。

Description

一种高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，涉及一种高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺。
背景技术
铝合金铸造板是一种铸造后不经过热轧，只经过热处理和机加工就应用的一类新型铝合金产品，目前该产品广泛应用于交通运输、机械电子、工模具、高端精密仪器等领域。现有常规铝合金铸造板为5083、5052铸造板，通过熔炼、铸造、均热、分切、铣面等获得，该铸造板在铸造状态下具有特定的冶金组织和相当理想的应力释放，因而经高速切削加工后几乎不发生变形和扭曲，铸造产品特定的晶粒组织晶粒匀称且均匀分布，相比于轧制产品组织沿轧制方向呈一定纤维状分布，铸造板具有较好的机加工性能。
当前铝合金精密铸造板的主要为5系铝合金，如5083和5052等，目前生产5052、5083等Al～Mg合金精密铸造板的缺点如下：1.需要长时间中低温均匀化热处理及精确控制升温和降温速率，控制不当，容易导致内应力释放不完全而产生加工变形；2.铸造板整体强度较低，无法满足客户对较高强度精密仪器的要求；3.5083和5052等，除了铝基体以外，含量大的其他合金元素较多，阳极氧化效果不够理想，无法满足更高要求的阳极氧化铸造板，严重限制了铝合金精密铸造板的发展空间。
发明内容
针对上述精密铸造板生产存在的缺点与技术瓶颈，本发明开发出一种强度较高，阳极氧化效果更加优异的高光高亮6系铝合金铸造淬火板，通过开发新的生产工艺，利用可热处理强化铝合金预拉伸板和淬火板技术，结合并保留铸造板产品晶粒组织和性能优点，能够大幅度提升铝合金铸造板产品强度和阳极氧化效果。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，包括以下步骤，
1)熔炼铸造铝合金铸锭，所述铝合金铸锭中化学成分质量百分含量为：Si 0.2～0.6、Fe≤0.2、Cu≤0.25、Mn≤0.10、Mg 0.3～0.9、Cr≤0.10、Zn≤0.10、Ti≤0.10、其余量由Al及不可避免的杂质构成，熔炼铸造过程中对铝合金熔体进行除气、过滤，所得铝合金熔体氢含量小于等于0.18ml/100gAl；
2)将步骤1)所得铝合金铸锭进行车皮、分切；
3)将步骤2)所得铝合金铸锭进行均匀化热处理；
4)将步骤3)所得材料进行固溶淬火；
5)将步骤4)所得淬火板进行拉伸；
6)将步骤5)所得材料进行时效处理，即得所需产品。
优选的是，步骤2)中所述铝合金铸锭四面单面车皮5mm～20mm，所述分切所得板材厚度≤200mm。
优选的是，步骤3)中所述均匀化热处理温度为560～595℃，升温速度20～70℃/h，保温15～40h。
优选的是，步骤4)中所述固溶淬火的过程中，料温升温速度10～120℃/min，升至500～580℃之后保温5～300min。
优选的是，步骤4)中所述固溶淬火为水淬，降温速度为15～100℃/s。
优选的是，步骤5)中所述拉伸，拉伸率1.5～3.0％，拉伸速度1.5～15mm/s。
优选的是，步骤6)中所述时效温度为160～185℃，保温时间为10～25h。
所得产品可以进一步进行锯切、分切以及铣面，获得所需规格产品，对成品板材进行检测、包装，即可入库或发货。
所述锯切工艺为：
1)、6mm～200*1000mm～1600mm*3000mm～6000mm规格，锯带速度：1600～2500m/min；锯切速度：30～60dm2/min，260～280mm/min；进料速度：70～90％，45～70mm/min；料台速度：60～85mm/mmin。
2)、所述铣面工艺为：料台进料速度380～450mm/min，铣面盘旋转主轴150～280r/min。
本发明在熔炼铸造过程中，通过对铝合金熔体进行多级除气处理，显著降低铝熔体中的含气量，以减少铝合金铸锭中的气孔、疏松等铸造缺陷。使用过滤板除去铝熔体中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，以减少铸锭中夹渣等铸造缺陷。以此提高该铝合金铸锭的铸造质量，进而提高该产品的综合性能。经过以上工序后，铸造出精密铸造板铝合金锭坯。
均匀化热处理能溶解及球化含铁杂质相，有利于后期所得板材进行阳极氧化着色效果；车皮铝合金铸锭铸锭能去除铸造偏析层，而分切则利于固溶淬火，保证板材淬透性；固溶淬火高温下使Mg、Si、Mn、Cu等第二相溶解到基体，形成过饱和固溶体；对淬火板材进行拉伸可以消除内应力及矫直板型，时效使析出弥散强化相，以提高板材强度。
本发明熔炼铸造出来的锭子，先高温均匀化热处理，使含铁相发生相变和球化，有利于后期进行阳极氧化着色处理，直接采用固溶淬火及时效热处理工艺，与5系铸造板相比，大幅度提高板材强度；在经过特殊的分切、铣面工艺生产出来的精密铸造板淬火板产品，保存原始铸造晶粒组织，提高板材强度和阳极氧化质量。所生产的精密铸造板材严格控制了成分、铸造工艺，采用了特有的热处理、拉伸与机加工工艺，确保了该板材组织细小均一、无轧制织构、内应力极低、提高了铸造板的强度和阳极氧化效果。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。此外，在阅读本发明的内容后，本领域的技术人员可以对本发明作各种修改，这些等价变化同样落于本发明所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
1.成分按照如表1中A1合金熔炼，经除气、过滤后，所得铝合金熔体氢含量0.09ml/100gAl；进行半连续铸造，铸出厚度为450*1550*6000mm的扁锭。
2.将铸造好的锭子四面单面车皮20mm，去除铸造偏析层，分切及粗铣面成200*1530*6000mm。
3.均匀化热处理：将铸锭升温到595℃，升温速度20℃/h，保温40h。
4.将分切的板材进行固溶淬火，升温速率10℃/min，升温至580℃，保温300min，保温结束，快速高压水淬火，冷却速度15℃/s，冷却至常温。
5.对上述淬火板进行拉伸，拉伸速率15mm/min，拉伸率3.0％。
6.时效，时效温度185℃，保温10h；
7.分切成10*1420*5000mm，锯带速度2100m/min，锯切速度30dm2/mn，260mm/min；进料速度70％，45mm/min；料台速度：60mm/mmin。
8.精铣面成7*1420*5000mm铣面板，料台进料速度380mm/min，铣面盘旋转主轴150r/min。
板材经上述处理后性能如表2中A2。
实施例2
1.成分按照如表1中B1合金熔炼，经除气、过滤后，氢含量0.18ml/100gAl，进行半连续铸造，铸出厚度为650*2650*4500mm的扁锭。
2.将铸造好的锭子四面单面车皮10mm，去除铸造偏析层，分切及铣面成15*2600*4500mm。
3.均匀化热处理：将铸锭升温到560℃，升温速度70℃/h，保温15h。
4.将分切的板材进行固溶淬火，升温速率120℃/min，升温至500℃，保温5min，保温结束，快速高压水淬火，冷却速度100℃/s，冷却至常温。
5.对上述淬火板进行拉伸，拉伸速率6mm/min，拉伸率2.1％；
6.时效，时效温度172℃，保温15h；
7.锯切成15*2500*3500mm，锯带速度2500m/min，锯切速度60dm2/mn，280mm/min；进料速度90％，70mm/min；料台速度：85mm/mmin。铣面成10*2500*3500mm铣面板，料台进料速度450mm/min，铣面盘旋转主轴280r/min。
8.板材经上述处理后性能如表2中B2。
实施例3
1.成分按照如表1中C1合金熔炼，经除气、过滤后，氢含量0.12ml/100gAl，进行半连续铸造，铸出厚度为520*1650*4000mm的扁锭。
2.将铸造好的锭子四面单面车皮5mm，去除铸造偏析层，分切及铣面成80*1830*4000mm。
3.均匀化热处理：将铸锭升温到570℃，升温速度40℃/h，保温30h。
4.将分切的板材进行固溶淬火，升温速率50℃/min，升温至535℃，保温150min，保温结束，快速高压水淬火，冷却速度60℃/s，冷却至常温。
5.对上述淬火板进行拉伸，拉伸速率1.5mm/min，拉伸率1.5％；
6.时效，时效温度160℃，保温25h；锯切成80*1700*3000mm。
7.分切成39*1700*3000mm，锯带速度1600m/min，锯切速度45dm2/mn，270mm/min；进料速度80％，55mm/min；料台速度：70mm/mmin。
8.精铣面成35*1700*3000mm铣面板，料台进料速度410mm/min，铣面盘旋转主轴200r/min。
板材经上述处理后性能如表2中C2。
对比实施案例一
1.取照实施例3熔炼铸造所得铸锭，成分为D1；
2.无需进行均匀化热处理；
3.将分切的板材进行固溶淬火，升温速率50℃/min，升温至535℃，保温150min，保温结束，快速高压水淬火，冷却速度60℃/s，冷却至常温。
4.对上述淬火板进行拉伸，拉伸速率1.5mm/min，拉伸率1.5％；
5.时效，时效温度160℃，保温25h；锯切成80*1700*3000mm。
6.分切成39*1700*3000mm，锯带速度1600m/min，锯切速度45dm2/mn，270mm/min；进料速度80％，55mm/min；料台速度：70mm/mmin。
7.精铣面成35*1700*3000mm铣面板，料台进料速度410mm/min，铣面盘旋转主轴200r/min。
8.板材经上述处理后性能如表2中D2。
对比实施案例二
熔炼5083铝合金，成分如表1中E1，经除气、过滤后，氢含量0.11ml/100gAl，进行半连续铸造，铸出厚度为520*1620*6000mm的扁锭。
将铸造好的锭子按照上述热处理工艺进行热处理：
1)、升温速率：30～45℃/h；
2)、保温温度：料温400℃±5，保温时间：30h；
3)、冷却方式：保温时间结束后，关闭供热系统，停止加热，通过循环风机、冷却风机控制冷却速度，降温速率：18-22℃/h，锭子冷却到200℃，在出炉自然冷却。
利用热处理好的5083锭子铣面成20*2500*3500mm铣面板，料台进料速度450mm/min，铣面盘旋转主轴280r/min，规格20*1580*5400mm。
板材经上述处理后性能如表2中E2。
对比实施案例三
熔炼5052铝合金，成分如表1中F1，经除气、过滤后，氢含量0.08ml/100gAl，进行半连续铸造，铸出厚度为420*1520*6500mm的扁锭。
将铸造好的锭子按照上述热处理工艺进行热处理：
1)、升温速率：30～45℃/h；
2)、保温温度：料温400℃±5，保温时间：20h；
3)、冷却方式：保温时间结束后，关闭供热系统，停止加热，通过循环风机、冷却风机控制冷却速度，降温速率：18-22℃/h，锭子冷却到200℃，在出炉自然冷却。
利用热处理好的5052锭子铣面成20*2500*3500mm铣面板，料台进料速度450mm/min，铣面盘旋转主轴280r/min，规格20*1580*5400mm。
板材经上述处理后性能如表2中F2。
表1试验铝合金化学成分
表2力学性能
牌号 屈服强度 抗拉强度 阳极氧化效果
A2 201 242 色泽均匀、亮丽、无黑点
B2 185 221 色泽均匀、亮丽、无黑点
C2 192 235 色泽均匀、亮丽、无黑点
D2 191 235 色泽不均匀、有黑点
E2 122 263 色泽一般、有黑点
F2 82 186 色泽一般、有黑点
通过上述表1-表2的对比分析可知，采用该新工艺生产的铝合金铸造淬火板中其他杂质合金元素含量少，利于阳极氧化，比无均匀化热处理的铸造淬火板阳极氧化效果好，而屈服强度和抗拉强度高于传统5052和5083铸造板。

Claims (7)

1.一种高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，其特征在于，所述方法包括以下步骤，
1)熔炼铸造铝合金铸锭，所述铝合金铸锭中化学成分质量百分含量为：Si 0.2～0.6、Fe≤0.2、Cu≤0.25、Mn≤0.10、Mg 0.3～0.9、Cr≤0.10、Zn≤0.10、Ti≤0.10、其余量由Al及不可避免的杂质构成，熔炼铸造过程中对铝合金熔体进行除气、过滤，所得铝合金熔体氢含量小于等于0.18ml/100gAl；
2)将步骤1)所得铝合金铸锭进行车皮、分切；
3)将步骤2)所得铝合金铸锭进行均匀化热处理；
4)将步骤3)所得材料进行固溶淬火；
5)将步骤4)所得淬火板进行拉伸；
6)将步骤5)所得材料进行时效处理，即得所需产品。
2.根据权利要求1所述的高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，其特征在于，步骤2)中所述铝合金铸锭四面单面车皮5mm～20mm，所述分切所得板材厚度≤200mm。
3.根据权利要求1所述的高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，其特征在于，步骤3)中所述均匀化热处理温度为560～595℃，升温速度20～70℃/h，保温15～40h。
4.根据权利要求1所述的高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，其特征在于，步骤4)中所述固溶淬火的过程中，料温升温速度10～120℃/min，升至500～580℃之后保温5～300min。
5.根据权利要求4所述的高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，其特征在于，步骤4)中所述固溶淬火为水淬，降温速度为15～100℃/s。
6.根据权利要求1所述的高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，其特征在于，步骤5)中所述拉伸，拉伸率1.5～3.0％，拉伸速度1.5～15mm/s。
7.根据权利要求1～6任一所述的高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺，其特征在于，步骤6)中所述时效温度为160～185℃，保温时间为10～25h。
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