CN109852824B - 一种高硬度铝型材的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金材料深加工技术领域，具体涉及一种高硬度铝型材的制备工艺。一种高硬度铝型材的制备工艺，包括：步骤一，称取按重量百分比计的金属原料单质备用；步骤二，一次熔融混合；步骤三，二次熔融混合；步骤四，一次水冷；步骤五，铸造和二次水冷；步骤六，挤压和时效处理。由于加入了硬度较大的钴、锆、铬、钼和镧，并协同硅、铁、镁、锰和铝，使所制得的铝型材具有硬度高，且耐磨的优点。另外，由于通过一次水冷得到待浇注的合金熔液，通过二次水冷得到铸锭，并限定一次水冷和二次水冷所使用的冷却水的温度设置为1℃～10℃，利用冷却水能快速稳定物质的物理结构，提高所制得铸锭的致密性，进而进一步使所制得的铝型材的硬度高。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料深加工技术领域，具体涉及一种高硬度铝型材的制备工艺。
背景技术
铝型材是由铝和其它合金元素制造的制品。通常是先加工成铸造品、锻造品以及箔、板、带、管、棒、型材等后，再经冷弯、锯切、钻孔、拼装、上色等工序而制成。主要金属元素是铝，在加上一些合金元素，可以大大提高铝型材的性能。
随着铝制品加工工业的不断发展，铝型材的应用越来越广泛，对铝型材的性能要求也越来越高。然而，现有技术中的铝型材，其制备工艺的不同，会对所制得的铝型材的性能有影响，因此，需要通过改进制备工艺以获得优异性能的铝型材。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高硬度铝型材的制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
提供一种高硬度铝型材的制备工艺，它包括以下步骤：
步骤一，称取以下按重量百分比计的金属原料单质备用：硅0.5％～1.0％、铁0.3％～0.7％、镁0.5％～0.9％、锰0.1％～0.4％、钴0.3％～0.6％、锆0.1％～0.3％、铬0.05％～0.1％、钼0.08％～0.15％、镧0.05％～0.15％；其余为铝；
步骤二，一次熔融混合：将步骤一称取的铝、硅、铁、镁和锰先投入到熔炼炉中，然后对熔炼炉进行升温，使得上述金属单质全部熔化，得到第一合金熔液；
步骤三，二次熔融混合：将步骤一称取的钴、锆、铬、钼、镧投入到步骤二得到的第一合金熔液中，继续升温使得上述金属单质全部熔化，得到第二合金熔液；
步骤四，一次水冷：对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至一定温度，得到待浇注的合金熔液；
步骤五，铸造和二次水冷：将步骤四得到的待浇注的合金熔液浇注至模具中，以形成合金铸锭模型，然后进行二次水冷，得到铸锭；
步骤六，挤压和时效处理：对步骤五得到的铸锭进行挤压，挤压后再进行时效处理，得到高硬度铝型材；
其中，所述步骤四的一次水冷和所述步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为1℃～10℃。
上述技术方案中，所述高硬度铝型材由以下重量百分比的金属原料单质制成：硅0.5％～0.8％、铁0.3％～0.6％、镁0.6％～0.9％、锰0.1％～0.3％、钴0.3％～0.5％、锆0.2％～0.3％、铬0.05％～0.08％、钼0.08％～0.12％、镧0.05％～0.12％；其余为铝。
上述技术方案中，所述高硬度铝型材由以下重量百分比的金属原料单质制成：硅0.6％、铁0.4％、镁0.7％、锰0.2％、钴0.4％、锆0.25％、铬0.06％、钼0.10％、镧0.1％；其余为铝。
上述技术方案中，所述步骤四的一次水冷和所述步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为5℃。
上述技术方案中，所述步骤二中，所述升温的速率设置为10℃/min～15℃/min。
上述技术方案中，所述步骤三中，所述升温的速率设置为15℃/min～20℃/min。
上述技术方案中，所述步骤四中，对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至700℃～730℃，得到待浇注的合金熔液。
上述技术方案中，所述挤压的温度设置为430℃～450℃。
本发明与现有技术相比较，有益效果在于：
(1)本发明提供的一种高硬度铝型材的制备工艺，由于加入了硬度较大的钴、锆、铬、钼和镧，并协同硅、铁、镁、锰和铝，使得所制得的铝型材具有硬度高，且耐磨的优点。另外，由于通过一次水冷得到待浇注的合金熔液，通过二次水冷得到铸锭，并限定了一次水冷和二次水冷所使用的冷却水的温度设置为1℃～10℃，利用冷却水能快速稳定物质的物理结构，提高所制得铸锭的致密性，进而进一步使得所制得的铝型材的硬度高。其中，本发明所制得的铝型材的硬度为130～160。
(2)本发明提供的一种高硬度铝型材的制备工艺，具有工艺简单，生产成本低，并能够适用于大规模生产的特点。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1。
一种高硬度铝型材的制备工艺，它包括以下步骤：
步骤一，称取以下按重量百分比计的金属原料单质备用：硅0.6％、铁0.4％、镁0.7％、锰0.2％、钴0.4％、锆0.25％、铬0.06％、钼0.10％、镧0.1％；其余为铝；
步骤二，一次熔融混合：将步骤一称取的铝、硅、铁、镁和锰先投入到熔炼炉中，然后对熔炼炉进行升温，使得上述金属单质全部熔化，得到第一合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为12℃/min；
步骤三，二次熔融混合：将步骤一称取的钴、锆、铬、钼、镧投入到步骤二得到的第一合金熔液中，继续升温使得上述金属单质全部熔化，得到第二合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为18℃/min；
步骤四，一次水冷：对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至720℃，得到待浇注的合金熔液；
步骤五，铸造和二次水冷：将步骤四得到的待浇注的合金熔液浇注至模具中，以形成合金铸锭模型，然后进行二次水冷，得到铸锭；
步骤六，挤压和时效处理：对步骤五得到的铸锭进行挤压，挤压后再进行时效处理，得到高硬度铝型材；本实施例中，挤压的温度设置为440℃；
本实施例中，步骤四的一次水冷和步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为5℃。
实施例2。
一种高硬度铝型材的制备工艺，它包括以下步骤：
步骤一，称取以下按重量百分比计的金属原料单质备用：硅0.5％、铁0.3％、镁0.5％、锰0.1％、钴0.3％、锆0.1％、铬0.05％、钼0.08％、镧0.05％；其余为铝；
步骤二，一次熔融混合：将步骤一称取的铝、硅、铁、镁和锰先投入到熔炼炉中，然后对熔炼炉进行升温，使得上述金属单质全部熔化，得到第一合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为10℃/min；
步骤三，二次熔融混合：将步骤一称取的钴、锆、铬、钼、镧投入到步骤二得到的第一合金熔液中，继续升温使得上述金属单质全部熔化，得到第二合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为15℃/min；
步骤四，一次水冷：对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至700℃，得到待浇注的合金熔液；
步骤五，铸造和二次水冷：将步骤四得到的待浇注的合金熔液浇注至模具中，以形成合金铸锭模型，然后进行二次水冷，得到铸锭；
步骤六，挤压和时效处理：对步骤五得到的铸锭进行挤压，挤压后再进行时效处理，得到高硬度铝型材；本实施例中，挤压的温度设置为430℃；
本实施例中，步骤四的一次水冷和步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为1℃。
实施例3。
一种高硬度铝型材的制备工艺，它包括以下步骤：
步骤一，称取以下按重量百分比计的金属原料单质备用：硅1.0％、铁0.7％、镁0.9％、锰0.4％、钴0.6％、锆0.3％、铬0.1％、钼0.15％、镧0.15％；其余为铝；
步骤二，一次熔融混合：将步骤一称取的铝、硅、铁、镁和锰先投入到熔炼炉中，然后对熔炼炉进行升温，使得上述金属单质全部熔化，得到第一合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为15℃/min；
步骤三，二次熔融混合：将步骤一称取的钴、锆、铬、钼、镧投入到步骤二得到的第一合金熔液中，继续升温使得上述金属单质全部熔化，得到第二合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为20℃/min；
步骤四，一次水冷：对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至730℃，得到待浇注的合金熔液；
步骤五，铸造和二次水冷：将步骤四得到的待浇注的合金熔液浇注至模具中，以形成合金铸锭模型，然后进行二次水冷，得到铸锭；
步骤六，挤压和时效处理：对步骤五得到的铸锭进行挤压，挤压后再进行时效处理，得到高硬度铝型材；本实施例中，挤压的温度设置为450℃；
本实施例中，步骤四的一次水冷和步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为10℃。
实施例4。
一种高硬度铝型材的制备工艺，它包括以下步骤：
步骤一，称取以下按重量百分比计的金属原料单质备用：硅0.6％、铁0.4％、镁0.7％、锰0.15％、钴0.4％、锆0.25％、铬0.06％、钼0.09％、镧0.06％；其余为铝；
步骤二，一次熔融混合：将步骤一称取的铝、硅、铁、镁和锰先投入到熔炼炉中，然后对熔炼炉进行升温，使得上述金属单质全部熔化，得到第一合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为11/min；
步骤三，二次熔融混合：将步骤一称取的钴、锆、铬、钼、镧投入到步骤二得到的第一合金熔液中，继续升温使得上述金属单质全部熔化，得到第二合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为16℃/min；
步骤四，一次水冷：对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至710℃，得到待浇注的合金熔液；
步骤五，铸造和二次水冷：将步骤四得到的待浇注的合金熔液浇注至模具中，以形成合金铸锭模型，然后进行二次水冷，得到铸锭；
步骤六，挤压和时效处理：对步骤五得到的铸锭进行挤压，挤压后再进行时效处理，得到高硬度铝型材；本实施例中，挤压的温度设置为435℃；
本实施例中，步骤四的一次水冷和步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为3℃。
实施例5。
一种高硬度铝型材的制备工艺，它包括以下步骤：
步骤一，称取以下按重量百分比计的金属原料单质备用：硅0.7％、铁0.5％、镁0.8％、锰0.25％、钴0.45％、锆0.25％、铬0.07％、钼0.11％、镧0.11％；其余为铝；
步骤二，一次熔融混合：将步骤一称取的铝、硅、铁、镁和锰先投入到熔炼炉中，然后对熔炼炉进行升温，使得上述金属单质全部熔化，得到第一合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为14℃/min；
步骤三，二次熔融混合：将步骤一称取的钴、锆、铬、钼、镧投入到步骤二得到的第一合金熔液中，继续升温使得上述金属单质全部熔化，得到第二合金熔液；本实施例中，升温的速率设置为19℃/min；
步骤四，一次水冷：对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至725℃，得到待浇注的合金熔液；
步骤五，铸造和二次水冷：将步骤四得到的待浇注的合金熔液浇注至模具中，以形成合金铸锭模型，然后进行二次水冷，得到铸锭；
步骤六，挤压和时效处理：对步骤五得到的铸锭进行挤压，挤压后再进行时效处理，得到高硬度铝型材；本实施例中，挤压的温度设置为440℃；
本实施例中，步骤四的一次水冷和步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为8℃。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种高硬度铝型材的制备工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一，称取以下按重量百分比计的金属原料单质备用：硅0.5％～1.0％、铁0.3％～0.7％、镁0.5％～0.9％、锰0.1％～0.4％、钴0.3％～0.6％、锆0.1％～0.3％、铬0.05％～0.1％、钼0.08％～0.15％、镧0.05％～0.15％；其余为铝；
步骤二，一次熔融混合：将步骤一称取的铝、硅、铁、镁和锰先投入到熔炼炉中，然后对熔炼炉进行升温，使得上述金属单质全部熔化，得到第一合金熔液；
步骤三，二次熔融混合：将步骤一称取的钴、锆、铬、钼、镧投入到步骤二得到的第一合金熔液中，继续升温使得上述金属单质全部熔化，得到第二合金熔液；
步骤四，一次水冷：对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至一定温度，得到待浇注的合金熔液；
步骤五，铸造和二次水冷：将步骤四得到的待浇注的合金熔液浇注至模具中，以形成合金铸锭模型，然后进行二次水冷，得到铸锭；
步骤六，挤压和时效处理：对步骤五得到的铸锭进行挤压，挤压后再进行时效处理，得到高硬度铝型材；
其中，所述步骤四的一次水冷和所述步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为1℃～10℃。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度铝型材的制备工艺，其特征在于：所述高硬度铝型材由以下重量百分比的金属原料单质制成：硅0.5％～0.8％、铁0.3％～0.6％、镁0.6％～0.9％、锰0.1％～0.3％、钴0.3％～0.5％、锆0.2％～0.3％、铬0.05％～0.08％、钼0.08％～0.12％、镧0.05％～0.12％；其余为铝。
3.根据权利要求1所述的一种高硬度铝型材的制备工艺，其特征在于：所述高硬度铝型材由以下重量百分比的金属原料单质制成：硅0.6％、铁0.4％、镁0.7％、锰0.2％、钴0.4％、锆0.25％、铬0.06％、钼0.10％、镧0.1％；其余为铝。
4.根据权利要求1所述的一种高硬度铝型材的制备工艺，其特征在于：所述步骤四的一次水冷和所述步骤五的二次水冷所使用的冷却水的温度设置为5℃。
5.根据权利要求1所述的一种高硬度铝型材的制备工艺，其特征在于：所述步骤二中，所述升温的速率设置为10℃/min～15℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种高硬度铝型材的制备工艺，其特征在于：所述步骤三中，所述升温的速率设置为15℃/min～20℃/min。
7.根据权利要求1所述的一种高硬度铝型材的制备工艺，其特征在于：所述步骤四中，对步骤三得到的第二合金熔液进行水冷至700℃～730℃，得到待浇注的合金熔液。
8.根据权利要求1所述的一种高硬度铝型材的制备工艺，其特征在于：所述挤压的温度设置为430℃～450℃。
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