CN111286635B - 一种铝合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝合金的制备方法，包括：依次进行配料、熔炼、成分调整、熔体净化、晶粒细化、铸造、锯切、铣面、轧制和阳极氧化；所述配料过程中，控制Si的质量含量≤0.1％，Fe的质量含量≤0.18％；所述晶粒细化过程中细化剂的显微组织包括TiB2、TiAl3、氧化物和盐类夹杂物；所述TiB2的晶粒尺寸≤2微米；所述TiAl3的晶粒尺寸≤30微米；所述氧化物和盐类夹杂物的长径尺寸≤400微米。本发明通过以上工艺的实施可确保制备的铝合金阳极氧化后无白线缺陷。

Description

一种铝合金的制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金的制备方法。
背景技术
现有技术制备铝合金一般按照常规的纯铝铸锭的方法进行生产，仅控制成分符合标准要求，但是这样制备得到的铝合金在进行阳极氧化上色后经常出现白线，表面质量较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝合金的制备方法，本发明提供的方法制备得到的铝合金阳极氧化后表面质量较好。
本发明提供了一种铝合金的制备方法，包括：
依次进行配料、熔炼、成分调整、熔体净化、晶粒细化、铸造、锯切、铣面、轧制和阳极氧化。
在本发明中，所述配料过程中优选全部采用铝锭投料，控制Si的质量含量优选≤0.1％，Fe的质量含量优选≤0.18％。
在本发明中，所述配料的成分优选为：
0.05～0.1wt％的Si；
0.1～0.2wt％的Fe；
≤0.03wt％的Zn；
≤0.03wt％的V；
≤0.003wt％的Ti；
≤0.01wt％的其他元素；
余量为Al。
在本发明中，所述配料中Si的质量含量优选为0.05～0.09％，更优选为0.05～0.08％；所述配料中Fe的质量含量优选为0.1～0.18％，更优选为0.1～0.16％；所述配料中Zn和V中质量含量优选为≤0.03％，更优选为≤0.02％；所述其他元素优选包括Cu、Mn、Mg和Na中的一种或几种。在本发明中，为了减少产生白线，优选进行Ti和Fe元素含量的控制，所述Fe元素的含量优选控制≤0.18wt％，Ti元素的含量优选控制≤0.015wt％。
本发明对所述配料的具体方法没有特殊的限制，按照上述配料成分采用合金原料或元素单质进行配料即可，所述配料的成分与预获得的铝合金的成分一致即可。
在本发明中，所述熔炼过程中的炉内精炼温度优选为730～750℃，更优选为735～745℃，最优选为740℃，炉内精炼时间优选为15～30min，更优选为20～25min；所述熔炼过程中在线除气精炼的气体优选为氩气，在线除气精炼的温度优选为720～745℃，更优选为725～740℃，最优选为730～735℃；所述熔炼过程中在线过滤的温度优选为710～730℃，更优选为715～725℃，最优选为720℃。
在本发明中，所述熔炼过程中炉前Ti含量优选控制在0.004～0.006wt％，更优选为0.005wt％，既满足晶粒细化的要求同时不会造成白线；前一熔次的铸锭优选为Fe和Ti含量较低的合金，所述Fe元素的质量含量优选≤0.3％，所述Ti元素的质量含量优选≤0.02％。
在本发明中，所述熔炼过程中合金原料完全熔化后取样分析，优选将Ti的质量含量调整至0.005％。
在本发明中，优选对影响阳极氧化后表面质量较大的Ti元素控制在较低水平(炉前按0.005％控制)；优选前一熔次铸锭炉内、在线装置余料彻底放干，同时生产含Fe、Ti元素含量较低的合金，并且适当降低Ti含量。
在本发明中，所述成分调整的方法优选为：
根据炉前化学成分实际分析结果与预获得的目标值进行比较，如果元素含量低于目标值，则需要添加一定的元素纯金属或含有元素的中间合金直到元素达到目标值，如果元素含量超过目标值，则向炉内添加铝锭，将超标元素降至目标值。
在本发明中，所述熔体净化的方法优选为：
炉内和在线均采用Ar气进行精炼除气，同时在线采用深床进行除渣，确保熔体纯净度达到要求。
在本发明中，所述晶粒细化使用的晶粒细化剂的成分优选为：
4.5～6wt％的Ti；
0.9～1.2wt％的B；
≤0.4wt％的杂质元素；
≤0.03wt％的其他元素；
余量为Al。
在本发明中，所述Ti的质量含量优选为4.9～5.5％；所述B的质量含量优选为1～1.1％；所述杂质元素优选包括Si和Fe中的一种或两种，所述Si的质量含量优选≤0.15％，所述Fe的质量含量优选≤0.25％；所述其他元素优选包括Cu、Mn、Mg和Zn中的一种或几种。
在本发明中，所述细化剂的显微组织包括TiB2、TiAl3、氧化物和盐类夹杂物；所述TiB2的晶粒尺寸≤2微米，分布均匀，弥散；所述TiAl3的晶粒尺寸≤30微米，分布均匀，弥散；所述氧化物和盐类夹杂物的长径尺寸≤400微米；所述细化剂的显微组织中优选不存在硼化物及未溶解的固体杂质。
本发明在制备铝合金的过程中优选生产前生产部门提前准备质量较好的晶粒细化剂，每批任选2卷细化剂取样分析显微组织，确保化合物和夹杂物尺寸大小和分布满足上述要求。
在本发明中，优选确保制备的铝合金成分中Fe的质量含量≤0.18％。本发明的关键在于配料过程中控制Fe的质量含量，控制配料成分中Fe的质量含量≤0.18％；生产前对使用的的晶粒细化剂取样分析显微组织，确保化合物和夹杂物尺寸大小和分布满足上述要求。
在本发明中，所述晶粒细化优选在熔炼过程中晶粒细化剂在线加入，加入量优选为1.1～1.3kg/吨，即一吨铝水(合金溶液)中加入1.1～1.3kg晶粒细化剂，更优选为1.2kg/吨。
在本发明中，所述铸造的速度优选为40～60mm/min，更优选为45～55mm/min，最优选为50mm/min；所述铸造过程中的冷却水流量优选为150～250m3/h，更优选为180～220m3/h，最优选为200m3/h；所述铸造的温度优选为730～750℃，更优选为735～745℃，最优选为740℃。
在本发明中，所述锯切的方法优选为：
采用带锯将铸锭头尾按工艺要求进行切除。
在本发明中，所述铣面的方法优选为：
采用铣床将铸锭大面表层按工艺要求进行铣面。
在本发明中，所述轧制的方法优选为：
采用轧机将铸锭顺压至相应厚度。
在本发明中，所述阳极氧化的方法优选为：
将产品放置在工艺要求的溶液中氧化处理。
在本发明中，所述轧制和阳极氧化之间优选还包括依次进行包装、发货、分条和冲盖。
在本发明中，所述分条的方法优选为：
采用分条机将板材根据预获得的盖片尺寸分成相应宽度的铝合金条。
在本发明中，所述冲盖的方法优选为：
采用冲制设备冲压出圆片或一定形状的盖子，部分盖子在冲压后需要进行拉伸或深冲。
在本发明中，铸造完成后得到的铸锭经过锯切轧制后发往用户，经过冲盖和阳极氧化，通过上述制备工艺能够保证阳极氧化后的盖子表面不存在白线缺陷。
本发明在配料过程中使用Fe含量较低的合金原料，在满足产品阳极氧化需求的同时不增加生产成本；同时生产前对晶粒细化剂进行选用，对前一炉次铝合金Fe、Ti元素含量进行控制，在满足产品阳极氧化需求的同时不增加生产成本。
现有技术制备上述成分的铝合金时，没有对影响阳极氧化表面质量较大的细化剂质量和Ti元素含量进行合理控制，同时还在生产过程中添加较高含量的Ti元素，也未对配料成分中Fe元素含量进行控制，造成合金含Ti化合物偏聚，产品阳极氧化上色后经常出现白线，不能满足用户对高表面质量的需求。本发明通过以上工艺的实施可确保产品阳极氧化后无白线缺陷。
具体实施方式
下面将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经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按照下述方法制备铝合金：
依次进行配料、熔炼、成分调整、熔体净化、晶粒细化、铸造、锯切、铣面、轧制、包装、发货(用户)、分条、冲盖和阳极氧化；
所述配料过程中控制Si的质量含量≤0.10％，Fe的质量含量≤0.18wt％；
所述熔炼过程中合金原料熔化完后取样分析，将Ti元素的质量含量调整至0.005％；炉内精炼的温度为730℃，所述炉内精炼的时间为15min；在线除气精炼的精炼气体为氩气，在线除气精炼的温度720℃，在线过滤的温度为710℃；炉前Ti元素质量含量按0.005％控制；前一熔次铸锭炉内、在线装置余料彻底放干，同时生产含Fe、Ti元素含量较低的合金，并且适当降低Ti含量，Fe元素质量含量不超过0.30％，Ti元素质量含量不超过0.020％；
所述成分调整为：根据炉前化学成分实际分析结果与预获得的目标值进行比较，如果元素含量低于目标值，则添加一定的元素纯金属或含有元素的中间合金直到元素达到目标值，如果元素含量超过目标值，则向炉内添加铝锭，将超标元素降至目标值，将Fe元素质量含量调整至0.08％(Fe元素炉前基本不调整，满足≤0.18％即可)，Ti元素质量含量调整至0.005％，其他元素质量含量调整至预获得的目标含量。
所述熔体净化为：炉内Ar精炼15min，在线使用Ar气，气体流量4.5m3/h。
所述晶粒细化过程中采用的细化剂成分为：Ti质量含量为4.9％，B质量含量为0.9％，余量为Al；所述细化剂的显微组织中TiB2化合物尺寸不超过2微米，分布均匀，弥散；TiAl3化合物尺寸不超过30微米，分布均匀，弥散；氧化和盐类夹杂物长径尺寸不超过400微米，且不存在任何形式的硼化物及未溶解的固体杂质；在线晶粒细化剂按1.2kg/吨加入；
所述铸造的速度为40mm/min；冷却水流量为150m3/h；铸造温度为730℃；
所述锯切的方法为：切浇口部50mm，切底部300mm。
所述铣面的方法为：大面铣面8mm。
所述轧制的方法为：将铸锭顺压至相应0.3mm厚度。
所述分条的方法为：将板材分成50mm宽条。
所述冲盖的方法为：冲压成一定形状的盖子。
所述阳极氧化的方法为：将产品氧化处理30min。
按照GB/T 20975《铝合金分析方法》系列标准，检测本发明实施例1制备得到的铝合金的成分，检测结果为：Si:0.03wt％，Fe:0.088wt％，Cu:0.01wt％，Mn:0.01wt％，Mg:0.01wt％，Zn:0.03wt％，Ti:0.015wt％，V:0.02wt％，余量为Al。
采用目测方法，测试本发明实施例1制备的铝合金阳极氧化后的质量，检测结果为，阳极氧化后无白线缺陷。
实施例2
按照下述方法制备铝合金：
依次进行配料、熔炼、成分调整、熔体净化、晶粒细化、铸造、锯切、铣面、轧制、包装、发货(用户)、分条、冲盖和阳极氧化；
所述配料过程中控制Si的质量含量≤0.10％，Fe的质量含量≤0.18wt％；
所述熔炼过程中合金原料熔化完后取样分析，将Ti元素的质量含量调整至0.005％；炉内精炼的温度为740℃，所述炉内精炼的时间为25min；在线除气精炼的精炼气体为氩气，在线除气精炼的温度730℃，在线过滤的温度为720℃；炉前Ti元素质量含量按0.005％控制；前一熔次铸锭炉内、在线装置余料彻底放干，同时生产含Fe、Ti元素含量较低的合金，并且适当降低Ti含量，Fe元素质量含量不超过0.30％，Ti元素质量含量不超过0.020％；
所述成分调整为：根据炉前化学成分实际分析结果与预获得的目标值进行比较，如果元素含量低于目标值，则添加一定的元素纯金属或含有元素的中间合金直到元素达到目标值，如果元素含量超过目标值，则向炉内添加铝锭，将超标元素降至目标值，将Fe元素质量含量调整至0.11％(Fe元素炉前基本不调整，满足≤0.18％即可)，Ti元素质量含量调整至0.005％，其他元素质量含量调整至预获得的目标含量。
所述熔体净化为：炉内Ar精炼30min，在线使用Ar气，气体流量4.5m3/h。
所述晶粒细化过程中采用的细化剂成分为：Ti质量含量为5.0％，B质量含量为1.05％，余量为Al；所述细化剂的显微组织中TiB2化合物尺寸不超过2微米，分布均匀，弥散；TiAl3化合物尺寸不超过30微米，分布均匀，弥散；氧化和盐类夹杂物长径尺寸不超过400微米，且不存在任何形式的硼化物及未溶解的固体杂质；在线晶粒细化剂按1.2kg/吨加入；
所述铸造的速度为50mm/min；冷却水流量为200m3/h；铸造温度为740℃；
所述锯切的方法为：切浇口部50mm，切底部250mm。
所述铣面的方法为：大面铣面8mm。
所述轧制的方法为：将铸锭顺压至相应0.5mm厚度。
所述分条的方法为：板材分成40mm宽条。
所述冲盖的方法为：冲压成一定形状的盖子，然后再深冲成一定有台阶的盖子。
所述阳极氧化的方法为：将产品进行氧化处理20min。
按照实施例1的方法，检测本发明实施例2制备得到的铝合金的成分，检测结果为：Si:0.026wt％，Fe:0.12wt％，Cu:0.01wt％，Mn:0.01wt％，Mg:0.01wt％，Zn:0.02％，Ti:0.013wt％，V:0.02wt％，余量为Al。
按照实施例1的方法，测试本发明实施例2制备的铝合金阳极氧化后的质量，检测结果为，阳极氧化后无白线缺陷。
实施例3
按照下述方法制备铝合金：
依次进行配料、熔炼、成分调整、熔体净化、晶粒细化、铸造、锯切、铣面、轧制、包装、发货(用户)、分条、冲盖和阳极氧化；
所述配料过程中控制Si的质量含量≤0.10％，Fe的质量含量≤0.18wt％；
所述熔炼过程中合金原料熔化完后取样分析，将Ti元素的质量含量调整至0.005％；炉内精炼的温度为750℃，所述炉内精炼的时间为30min；在线除气精炼的精炼气体为氩气，在线除气精炼的温度745℃，在线过滤的温度为730℃；炉前Ti元素质量含量按0.005％控制；前一熔次铸锭炉内、在线装置余料彻底放干，同时生产含Fe、Ti元素含量较低的合金，并且适当降低Ti含量，Fe元素质量含量不超过0.30％，Ti元素质量含量不超过0.020％；
所述成分调整为：根据炉前化学成分实际分析结果与预获得的目标值进行比较，如果元素含量低于目标值，则添加一定的元素纯金属或含有元素的中间合金直到元素达到目标值，如果元素含量超过目标值，则向炉内添加铝锭，将超标元素降至目标值，将Fe元素的质量含量调整至0.09％(Fe元素炉前基本不调整，满足≤0.18％即可)，Ti元素的质量含量调整至0.005％。
所述熔体净化为：炉内Ar精炼20min，在线使用Ar气，气体流量4.5m3/h。
所述晶粒细化过程中采用的细化剂成分为：Ti质量含量为5.0％，B质量含量为1.0％，余量为Al；所述细化剂的显微组织中TiB2化合物尺寸不超过2微米，分布均匀，弥散；TiAl3化合物尺寸不超过30微米，分布均匀，弥散；氧化和盐类夹杂物长径尺寸不超过400微米，且不存在任何形式的硼化物及未溶解的固体杂质；在线晶粒细化剂按1.2kg/吨加入；
所述铸造的速度为60mm/min；冷却水流量为250m3/h；铸造温度为750℃；
所述锯切的方法为：切浇口部50mm，切底部350mm。
所述铣面的方法为：大面铣面8mm。
所述轧制的方法为：将铸锭顺压至相应0.4mm厚度。
所述分条的方法为：板材分成60mm宽条。
所述冲盖的方法为：冲压成一定形状的盖子。
所述阳极氧化的方法为：将产品进行氧化处理25min。
按照实施例1的方法，检测本发明实施例3制备得到的铝合金的成分，检测结果为：Si:0.025wt％，Fe:0.10wt％，Cu:0.01wt％，Mn:0.01wt％，Mg:0.01wt％，Zn:0.03wt％，Ti:0.012wt％，V:0.02wt％，余量为Al。
按照实施例1的方法，测试本发明实施例3制备的铝合金阳极氧化后的质量，检测结果为，阳极氧化后无白线缺陷。
由以上实施例可知，本发明提供了一种铝合金的制备方法，包括：依次进行配料、熔炼、成分调整、熔体净化、晶粒细化、铸造、锯切、铣面、轧制和阳极氧化；所述配料过程中，控制Si的质量含量≤0.1％，Fe的质量含量≤0.18％；所述晶粒细化过程中细化剂的显微组织包括TiB2、TiAl3、氧化物和盐类夹杂物；所述TiB2的晶粒尺寸≤2微米；所述TiAl3的晶粒尺寸≤30微米；所述氧化物和盐类夹杂物的长径尺寸≤400微米。本发明通过以上工艺的实施可确保制备的铝合金阳极氧化后无白线缺陷。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种铝合金的制备方法，包括：
依次进行配料、熔炼、成分调整、熔体净化、晶粒细化、铸造、锯切、铣面、轧制、包装、发货、分条、冲盖和阳极氧化；
所述配料过程中控制Si的质量含量≤0.10％，Fe的质量含量≤0.18wt％；
所述熔炼过程中合金原料熔化完后取样分析，将Ti元素的质量含量调整至0.005％；炉内精炼的温度为730℃，所述炉内精炼的时间为15min；在线除气精炼的精炼气体为氩气，在线除气精炼的温度720℃，在线过滤的温度为710℃；炉前Ti元素质量含量按0.005％控制；前一熔次铸锭炉内、在线装置余料彻底放干，同时生产含Fe、Ti元素含量较低的合金，并且适当降低Ti含量，Fe元素质量含量不超过0.30％，Ti元素质量含量不超过0.020％；
所述成分调整为：根据炉前化学成分实际分析结果与预获得的目标值进行比较，如果元素含量低于目标值，则添加一定的元素纯金属或含有元素的中间合金直到元素达到目标值，如果元素含量超过目标值，则向炉内添加铝锭，将超标元素降至目标值，将Fe元素质量含量调整至0.08％，Ti元素质量含量调整至0.005％，其他元素质量含量调整至预获得的目标含量；
所述熔体净化为：炉内Ar精炼15min，在线使用Ar气，气体流量4.5m3/h；
所述晶粒细化过程中采用的细化剂成分为：Ti质量含量为4.9％，B质量含量为0.9％，余量为Al；所述细化剂的显微组织中TiB2化合物尺寸不超过2微米，分布均匀，弥散；TiAl3化合物尺寸不超过30微米，分布均匀，弥散；氧化和盐类夹杂物长径尺寸不超过400微米，且不存在任何形式的硼化物及未溶解的固体杂质；在线晶粒细化剂按1.2kg/吨加入；
所述铸造的速度为40mm/min；冷却水流量为150m3/h；铸造温度为730℃；
所述锯切的方法为：切浇口部50mm，切底部300mm；
所述铣面的方法为：大面铣面8mm；
所述轧制的方法为：将铸锭顺压至相应0.3mm厚度；
所述分条的方法为：将板材分成50mm宽条；
所述冲盖的方法为：冲压成一定形状的盖子；
所述阳极氧化的方法为：将产品氧化处理30min。
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