CN110777285A - 一种高强度高耐蚀铝合金及其制备方法 - Google Patents

一种高强度高耐蚀铝合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度高耐蚀铝合金，按照质量百分比由以下原料组分构成：Si：9.6‑12％，Cu：1.5‑3.5％，Fe：0.6‑1.0％，Zn：0.2‑0.6％，Co：0.1‑0.5％，B：0.05％‑0.15％，RE：0.2‑0.5％，Sr：0.05‑0.2％，余量为Al；其中RE为Ce和La中的一种或两种混合。本发明还公开了上述铝合金的制备方法，将上述原料高温熔化后静置降温，精炼降温，最后铸造成型。通过本发明的方法制备的铝合金具有高强度高耐蚀的特性，且工艺简单，成本低。

Description

一种高强度高耐蚀铝合金及其制备方法
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，涉及一种高强度高耐蚀铝合金，本发明还涉及上述铝合金的制备方法。
背景技术
铝及其合金以其密度小、高比强、易于成型加工等显著优势，已成为仅次于钢铁材料的第二大金属结构材料。在铝合金制品的成型方法中，铸造是最常见也是成本最低的工艺手段，其中压铸具有生产效率高、充填速度快、易于成型复杂薄壁铸件等优点，被广泛应用于通讯基站零部件的生产。
现有的制备铝合金的方法，流程工艺复杂，生产成本较高，且制备出的铝合金材料强度低易腐蚀。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度高耐蚀铝合金，解决了现有技术中存在的强度低易腐蚀且成本高的问题。
本发明的另一目的是提供上述高强度高耐蚀铝合金的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种高强度高耐蚀铝合金，按照质量百分比由以下原料组分构成：Si：9.6-12％，Cu：1.5-3.5％，Fe：0.6-1.0％，Zn：0.2-0.6％，Co：0.1-0.5％，B：0.05％-0.15％，RE：0.2-0.5％，Sr：0.05-0.2％，余量为Al；
其中RE为Ce和La中的一种或两种混合。
本发明所采用的另一种技术方案是，一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按照质量百分比分别称取以下原料：Si：9.6-12％，Cu：1.5-3.5％，Fe：0.7-1.3％，Zn：0.3-0.6％，Co：0.2-0.5％，B：0.07％-0.16％，RE：0.2-0.5％，Sr：0.05-0.2％，余量为Al；
其中RE为Ce和La中的一种或两种混合；
步骤2、将步骤1中称取的原料进行高温熔化，熔化过程中进行搅拌使成分均匀，静置降温；
步骤3、将步骤2制得的合金熔体加入精炼剂进行精炼，精炼中通入氮气，然后静置降温；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，得到高强度高耐蚀铝合金。
本发明的特点还在于：
步骤2中搅拌时间为10-30min，静置降温时间为30-90min。
步骤3中精炼剂按照质量百分比由以下原料组分构成：NaCl 40-55％、CaS 12-17％、A1F3 8-15％、MgF24-9％、Na2SiF6 4-7％、C2Cl6 0.5-1.0％、石墨15-20％、泥炭土10-23％。
步骤3中静置降温时间为20-40min。
步骤中4中铸造成型的方法为压力铸造，具体为，将经步骤3精炼的合金体升温至440℃-500℃，并置于挤压比为30-100的挤压机中以3.0-7.0毫米/秒的挤压速度进行挤压。
挤压处理的过程中同时穿水冷却。
步骤4中铸造成型后还要进行退火处理，具体为，在400℃-450℃条件下退火处理，并保温1-5小时。
本发明的有益效果是：通过本发明的方法制备铝合金，工艺简单，成本低廉，制造的铝合金具有高强度和高耐蚀性，因此易于实现工业化批量生产等优点，制备过程无有害物质排放。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按照质量百分比分别称取以下原料：Si：9.6-12％，Cu：1.5-3.5％，Fe：0.7-1.3％，Zn：0.3-0.6％，Co：0.2-0.5％，B：0.07％-0.16％，RE：0.2-0.5％，Sr：0.05-0.2％，余量为Al；
其中RE为Ce和La中的一种或两种混合；
步骤2、将步骤1中称取的原料进行高温熔化，熔化过程中进行搅拌使成分均匀，搅拌时间为10-30min，静置降温30-90min；
步骤3、将步骤2制得的合金熔体加入精炼剂进行精炼，精炼中通入氮气，然后静置降温20-40min，精炼剂按照质量百分比由以下原料组分构成：NaCl 40-55％、CaS 12-17％、A1F3 8-15％、MgF24-9％、Na2SiF6 4-7％、C2Cl6 0.5-1.0％、石墨15-20％、泥炭土10-23％；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行压力铸造成型，同时穿水冷却，得到高强度高耐蚀铝合金，压力铸造具体为，将经步骤3精炼的合金体升温至440℃-500℃，并置于挤压比为30-100的挤压机中以3.0-7.0毫米/秒的挤压速度进行挤压，铸造成型后还要进行退火处理，具体为，在400℃-450℃条件下退火处理，并保温1-5小时。
在本发明一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法中：精炼剂的原料中含有石墨和泥炭土，以及稀土化合物，能够提升精炼剂的；除气除渣能力，是铝合金熔体的含氢量低，除渣率大。挤压过程中穿水冷却，可以进一步改良晶粒组织结构。
实施例1
一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按照质量百分比分别称取以下原料：Si：9.6％，Cu：1.5％，Fe：0.7％，Zn：0.3％，Co：0.2％，B：0.07％％，Ce：0.2％，Sr：0.05％，余量为Al；
步骤2、将步骤1中称取的原料进行高温熔化，熔化过程中进行搅拌使成分均匀，搅拌时间为10min，静置降温30min；
步骤3、将步骤2制得的合金熔体加入精炼剂进行精炼，精炼中通入氮气，然后静置降温20min，精炼剂按照质量百分比由以下原料组分构成：NaCl 40％、CaS 12％、A1F3 8％、MgF2 4％、Na2SiF6 4％、C2Cl6 0.5％、石墨15％、泥炭土10％；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行压力铸造成型，同时穿水冷却，得到高强度高耐蚀铝合金，压力铸造具体为，将经步骤3精炼的合金体升温至440℃，并置于挤压比为30的挤压机中以3.0毫米/秒的挤压速度进行挤压，铸造成型后还要进行退火处理，具体为，在400℃条件下退火处理，并保温1小时。
实施例2
一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按照质量百分比分别称取以下原料：Si：11％，Cu：2.5％，Fe：1.0％，Zn：0.4％，Co：0.4％，B：0.11％％，Ce：0.5％，Sr：0.1％，余量为Al；
步骤2、将步骤1中称取的原料进行高温熔化，熔化过程中进行搅拌使成分均匀，搅拌时间为20min，静置降温60min；
步骤3、将步骤2制得的合金熔体加入精炼剂进行精炼，精炼中通入氮气，然后静置降温30min，精炼剂按照质量百分比由以下原料组分构成：NaCl 50％、CaS 15％、A1F311％、MgF2 7％、Na2SiF6 5％、C2Cl6 0.8％、石墨18％、泥炭土18％；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行压力铸造成型，同时穿水冷却，得到高强度高耐蚀铝合金，压力铸造具体为，将经步骤3精炼的合金体升温至470℃，并置于挤压比为70的挤压机中以5.0毫米/秒的挤压速度进行挤压，铸造成型后还要进行退火处理，具体为，在430℃条件下退火处理，并保温3小时。
实施例3
一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按照质量百分比分别称取以下原料：Si：10％，Cu：2.0％，Fe：0.8％，Zn：0.4％，Co：0.4％，B：0.11％％，Ce：0.5％，La0.5％Sr：0.1％，余量为Al；
步骤2、将步骤1中称取的原料进行高温熔化，熔化过程中进行搅拌使成分均匀，搅拌时间为15min，静置降温45min；
步骤3、将步骤2制得的合金熔体加入精炼剂进行精炼，精炼中通入氮气，然后静置降温30min，精炼剂按照质量百分比由以下原料组分构成：NaCl 45％、CaS 13％、A1F3 9％、MgF2 6％、Na2SiF6 4.5％、C2Cl6 0.6％、石墨17％、泥炭土15％；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行压力铸造成型，同时穿水冷却，得到高强度高耐蚀铝合金，压力铸造具体为，将经步骤3精炼的合金体升温至450℃，并置于挤压比为50的挤压机中以4.0毫米/秒的挤压速度进行挤压，铸造成型后还要进行退火处理，具体为，在420℃条件下退火处理，并保温2小时。
实施例4
一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按照质量百分比分别称取以下原料：Si：11.5％，Cu：3.0％，Fe：1.1％，Zn：0.5％，Co：0.4％，B：0.13％％，Ce：0.3％，Sr：0.15％，余量为Al；
步骤2、将步骤1中称取的原料进行高温熔化，熔化过程中进行搅拌使成分均匀，搅拌时间为25min，静置降温75min；
步骤3、将步骤2制得的合金熔体加入精炼剂进行精炼，精炼中通入氮气，然后静置降温30min，精炼剂按照质量百分比由以下原料组分构成：NaCl 52％、CaS 16％、A1F313％、MgF2 8％、Na2SiF6 6％、C2Cl6 0.9％、石墨19％、泥炭土21％；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行压力铸造成型，同时穿水冷却，得到高强度高耐蚀铝合金，压力铸造具体为，将经步骤3精炼的合金体升温至485℃，并置于挤压比为90的挤压机中以6.0毫米/秒的挤压速度进行挤压，铸造成型后还要进行退火处理，具体为，在440℃条件下退火处理，并保温4小时。
实施例5
一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按照质量百分比分别称取以下原料：Si：12％，Cu：3.5％，Fe：1.3％，Zn：0.6％，Co：0.5％，B：0.16％％，Ce：0.5％，Sr：0.2％，余量为Al；
步骤2、将步骤1中称取的原料进行高温熔化，熔化过程中进行搅拌使成分均匀，搅拌时间为30min，静置降温90min；
步骤3、将步骤2制得的合金熔体加入精炼剂进行精炼，精炼中通入氮气，然后静置降温40min，精炼剂按照质量百分比由以下原料组分构成：NaCl 55％、CaS 17％、A1F315％、MgF2 9％、Na2SiF6 7％、C2Cl6 1.0％、石墨20％、泥炭土23％；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行压力铸造成型，同时穿水冷却，得到高强度高耐蚀铝合金，压力铸造具体为，将经步骤3精炼的合金体升温至485℃，并置于挤压比为100的挤压机中以7.0毫米/秒的挤压速度进行挤压，铸造成型后还要进行退火处理，具体为，在450℃条件下退火处理，并保温5小时。
上述实施例得到的铝合金以及现有的铝合金的参数对比如下表：
硬度(HB) 抗拉强度(MPa) 腐蚀率(mg/cm<sup>2</sup>.day)
实施例1 85.3 1296 0.0865
实施例2 90.6 1329 0.0706
实施例3 93.7 1397 0.0643
实施例4 89.7 1439 0.0592
实施例5 98.7 1517 0.0401
现有 83.5 950 0.1023
通过上表可看出，通过本发明的方法制备得到的铝合金在显著降低腐蚀率的同时保持了较高的硬度，且本发明的方法工艺简单，成本低廉。

Claims (8)

1.一种高强度高耐蚀铝合金，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组分构成：Si：9.6-12％，Cu：1.5-3.5％，Fe：0.6-1.0％，Zn：0.2-0.6％，Co：0.1-0.5％，B：0.05％-0.15％，RE：0.2-0.5％，Sr：0.05-0.2％，余量为Al；
其中RE为Ce和La中的一种或两种混合。
2.一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：具体按照以下步骤实施：
步骤1、按照质量百分比分别称取以下原料：Si：9.6-12％，Cu：1.5-3.5％，Fe：0.7-1.3％，Zn：0.3-0.6％，Co：0.2-0.5％，B：0.07％-0.16％，RE：0.2-0.5％，Sr：0.05-0.2％，余量为Al；
其中RE为Ce和La中的一种或两种混合；
步骤2、将步骤1中称取的原料进行高温熔化，熔化过程中进行搅拌使成分均匀，静置降温；
步骤3、将步骤2制得的合金熔体加入精炼剂进行精炼，精炼中通入氮气，然后静置降温；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，得到高强度高耐蚀铝合金。
3.根据权利要求2所述的一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述步骤2中搅拌时间为10-30min，静置降温时间为30-90min。
4.根据权利要求2所述的一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述步骤3中精炼剂按照质量百分比由以下原料组分构成：NaCl 40-55％、CaS 12-17％、A1F3 8-15％、MgF24-9％、Na2SiF6 4-7％、C2Cl60.5-1.0％、石墨15-20％、泥炭土10-23％。
5.根据权利要求2所述的一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述步骤3中静置降温时间为20-40min。
6.根据权利要求2所述的一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：所述步骤中4中铸造成型的方法为压力铸造，具体为，将经步骤3精炼的合金体升温至440℃-500℃，并置于挤压比为30-100的挤压机中以3.0-7.0毫米/秒的挤压速度进行挤压。
7.根据权利要求6所述的一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，其特征在于，所述挤压处理的过程中同时穿水冷却。
8.根据权利要求2所述的一种高强度高耐蚀铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤4中铸造成型后还要进行退火处理，具体为，在400℃-450℃条件下退火处理，并保温1-5小时。
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