CN112481531A - 一种高强耐磨耐腐蚀铝合金及其制备方法 - Google Patents

一种高强耐磨耐腐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耐磨耐腐蚀铝合金，按照质量百分比由以下原料组分构成：3.0‑4.0％Cu、0.7‑0.9％Si、0.4‑0.8％Bi、0.3‑0.45％Fe、0.2‑0.4％Sn、0.3‑0.6％Cr、0.1‑0.2％B、0.05‑0.1％Ti、0.06‑0.15％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；还包括涂覆于铝合金表面的耐腐蚀涂层，本发明还公开了该高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，具体包括对铝合金原料进行熔化、精炼、铸造成型，然后将耐腐蚀涂层喷料均匀喷涂于铝合金表面。

Description

一种高强耐磨耐腐蚀铝合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金制备技术领域，涉及一种高强耐磨耐腐蚀铝合金，本发明还涉及上述铝合金的制备方法。
背景技术
铝合金因具有高强度和高硬度的特点而广泛应用于机械设备、交通运输、航空航天等领域，随着社会经济的飞速发展，以及高精尖产业的深入研究，对铝合金材料的性能提出了更高的要求。
现有的铝合金材料的强度、耐磨耐腐蚀性能较差，无法满足高精尖领域的要求，只能在一般环境中使用，但是在腐蚀性强的场所，现有的铝合金材料使用中腐蚀情况严重，强度和耐磨性能也会下降，影响铝合金的使用性能和缩短使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强耐磨耐腐蚀铝合金，解决了现有技术中存在的铝合金材料强度低、耐磨耐腐蚀性差的问题。
本发明的另一目的是提供上述高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种高强耐磨耐腐蚀铝合金，按照质量百分比由以下原料组分构成：
3.0-4.0％Cu、0.7-0.9％Si、0.4-0.8％Bi、0.3-0.45％Fe、0.2-0.4％Sn、0.3-0.6％Cr、0.1-0.2％B、0.05-0.1％Ti、0.06-0.15％Zn，余量为Al和不可避免的杂质。
本发明的特点还在于：
还包括涂覆于铝合金表面的耐腐蚀涂层，涂层按照质量百分比由以下原料组分构成：35-50％Cr、25-35％B，余量为Ni。
本发明所采用的另一种技术方案是，一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取铝合金原料：
3.0-4.0％Cu、0.7-0.9％Si、0.4-0.8％Bi、0.3-0.45％Fe、0.2-0.4％Sn、0.3-0.6％Cr、0.1-0.2％B、0.05-0.1％Ti、0.06-0.15％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
按质量百分比分别称取涂层原料：
35-50％Cr、25-35％B，余量为Ni；
步骤2、将步骤1中称取的铝合金原料置于高温炉中进行熔化，充分熔化后静置降温；将步骤1中称取的涂层原料充分混合，然后置于球磨机中进行球磨，干燥后得到涂层喷料；
步骤3、对步骤2制得的合金熔体进行精炼处理；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，然后通过等离子喷涂工艺将步骤2得到的涂层喷料均匀喷涂于经过铸造成型处理的合金体即可得到高强耐磨耐腐蚀铝合金。
本发明另一技术方案的特点还在于：
步骤2中熔化温度为780-800℃。
步骤2中干燥采用真空干燥，干燥温度为100-130℃，干燥时间为24-36h。
步骤3具体为，向步骤2得到的合金熔体中加入晶粒细化剂，调节温度至650-680℃，熔炼1-2h，冷却至室温。
本发明的有益效果是：通过本发明的方法制备铝合金，制备方法简单，得到的铝合金本体具有高强度、高耐磨性和强耐腐蚀性，同时通过等离子喷涂方法在铝合金本体上喷涂耐腐蚀喷料，进一步提高铝合金的耐腐蚀性能，本发明的方法制备成本低，适合工业化生产。
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。
本发明一种高强耐磨耐腐蚀铝合金，按照质量百分比由以下原料组分构成：
3.0-4.0％Cu、0.7-0.9％Si、0.4-0.8％Bi、0.3-0.45％Fe、0.2-0.4％Sn、0.3-0.6％Cr、0.1-0.2％B、0.05-0.1％Ti、0.06-0.15％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
还包括涂覆于铝合金表面的耐腐蚀涂层，涂层按照质量百分比由以下原料组分构成：35-50％Cr、25-35％B，余量为Ni。
本发明的一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取铝合金原料：
3.0-4.0％Cu、0.7-0.9％Si、0.4-0.8％Bi、0.3-0.45％Fe、0.2-0.4％Sn、0.3-0.6％Cr、0.1-0.2％B、0.05-0.1％Ti、0.06-0.15％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
按质量百分比分别称取涂层原料：
35-50％Cr、25-35％B，余量为Ni；
步骤2、将步骤1中称取的铝合金原料置于高温炉中进行熔化，熔化温度为780-800℃，充分熔化后静置降温；将步骤1中称取的涂层原料充分混合，然后置于球磨机中进行球磨，干燥后得到涂层喷料，干燥采用真空干燥，干燥温度为100-130℃，干燥时间为24-36h；
步骤3、对步骤2制得的合金熔体进行精炼处理，具体为，向步骤2得到的合金熔体中加入晶粒细化剂，调节温度至650-680℃，熔炼1-2h，冷却至室温；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，然后通过等离子喷涂工艺将步骤2得到的涂层喷料均匀喷涂于经过铸造成型处理的合金体即可得到高强耐磨耐腐蚀铝合金。
实施例1
一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取铝合金原料：
3.0％Cu、0.7％Si、0.4％Bi、0.3％Fe、0.2％Sn、0.3％Cr、0.1％B、0.05％Ti、0.06％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
按质量百分比分别称取涂层原料：
35％Cr、25％B，余量为Ni；
步骤2、将步骤1中称取的铝合金原料置于高温炉中进行熔化，熔化温度为780℃，充分熔化后静置降温；将步骤1中称取的涂层原料充分混合，然后置于球磨机中进行球磨，干燥后得到涂层喷料，干燥采用真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为24h；
步骤3、对步骤2制得的合金熔体进行精炼处理，具体为，向步骤2得到的合金熔体中加入晶粒细化剂，调节温度至650℃，熔炼1h，冷却至室温；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，然后通过等离子喷涂工艺将步骤2得到的涂层喷料均匀喷涂于经过铸造成型处理的合金体即可得到高强耐磨耐腐蚀铝合金。
实施例2
一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取铝合金原料：
3.2％Cu、0.75％Si、0.5％Bi、0.35％Fe、0.25％Sn、0.4％Cr、0.1％B、0.07％Ti、0.08％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
按质量百分比分别称取涂层原料：
40％Cr、25％B，余量为Ni；
步骤2、将步骤1中称取的铝合金原料置于高温炉中进行熔化，熔化温度为785℃，充分熔化后静置降温；将步骤1中称取的涂层原料充分混合，然后置于球磨机中进行球磨，干燥后得到涂层喷料，干燥采用真空干燥，干燥温度为110℃，干燥时间为28h；
步骤3、对步骤2制得的合金熔体进行精炼处理，具体为，向步骤2得到的合金熔体中加入晶粒细化剂，调节温度至660℃，熔炼1h，冷却至室温；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，然后通过等离子喷涂工艺将步骤2得到的涂层喷料均匀喷涂于经过铸造成型处理的合金体即可得到高强耐磨耐腐蚀铝合金。
实施例3
一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取铝合金原料：
3.5％Cu、0.8％Si、0.6％Bi、0.4％Fe、0.3％Sn、0.5％Cr、0.1％B、0.07％Ti、0.09％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
按质量百分比分别称取涂层原料：
40％Cr、30％B，余量为Ni；
步骤2、将步骤1中称取的铝合金原料置于高温炉中进行熔化，熔化温度为790℃，充分熔化后静置降温；将步骤1中称取的涂层原料充分混合，然后置于球磨机中进行球磨，干燥后得到涂层喷料，干燥采用真空干燥，干燥温度为115℃，干燥时间为30h；
步骤3、对步骤2制得的合金熔体进行精炼处理，具体为，向步骤2得到的合金熔体中加入晶粒细化剂，调节温度至670℃，熔炼1.5h，冷却至室温；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，然后通过等离子喷涂工艺将步骤2得到的涂层喷料均匀喷涂于经过铸造成型处理的合金体即可得到高强耐磨耐腐蚀铝合金。
实施例4
一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取铝合金原料：
4.0％Cu、0.8％Si、0.7％Bi、0.4％Fe、0.3％Sn、0.5％Cr、0.2％B、0.08％Ti、0.1％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
按质量百分比分别称取涂层原料：
48％Cr、30％B，余量为Ni；
步骤2、将步骤1中称取的铝合金原料置于高温炉中进行熔化，熔化温度为800℃，充分熔化后静置降温；将步骤1中称取的涂层原料充分混合，然后置于球磨机中进行球磨，干燥后得到涂层喷料，干燥采用真空干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为33h；
步骤3、对步骤2制得的合金熔体进行精炼处理，具体为，向步骤2得到的合金熔体中加入晶粒细化剂，调节温度至670℃，熔炼2h，冷却至室温；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，然后通过等离子喷涂工艺将步骤2得到的涂层喷料均匀喷涂于经过铸造成型处理的合金体即可得到高强耐磨耐腐蚀铝合金。
实施例5
一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取铝合金原料：
4.0％Cu、0.9％Si、0.8％Bi、0.45％Fe、0.4％Sn、0.6％Cr、0.2％B、0.1％Ti、0.15％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
按质量百分比分别称取涂层原料：
50％Cr、35％B，余量为Ni；
步骤2、将步骤1中称取的铝合金原料置于高温炉中进行熔化，熔化温度为800℃，充分熔化后静置降温；将步骤1中称取的涂层原料充分混合，然后置于球磨机中进行球磨，干燥后得到涂层喷料，干燥采用真空干燥，干燥温度为130℃，干燥时间为36h；
步骤3、对步骤2制得的合金熔体进行精炼处理，具体为，向步骤2得到的合金熔体中加入晶粒细化剂，调节温度至680℃，熔炼2h，冷却至室温；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，然后通过等离子喷涂工艺将步骤2得到的涂层喷料均匀喷涂于经过铸造成型处理的合金体即可得到高强耐磨耐腐蚀铝合金。
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：
磨损率(mg/cm<sup>2</sup>.day) 抗拉强度(MPa) 腐蚀率(mg/cm<sup>2</sup>.day)
实施例1 0.047 1587 0.0532
实施例2 0.058 1618 0.0416
实施例3 0.039 1693 0.0327
实施例4 0.051 1753 0.0380
实施例5 0.064 1801 0.0301
现有 0.154 1021 0.0984
由上表可知，通过本发明的方法制备的铝合金，强度、耐磨性和耐腐蚀性明显提高，同时本发明的方法制备成本低，适合工业化生产。

Claims (6)

1.一种高强耐磨耐腐蚀铝合金，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组分构成：
3.0-4.0％Cu、0.7-0.9％Si、0.4-0.8％Bi、0.3-0.45％Fe、0.2-0.4％Sn、0.3-0.6％Cr、0.1-0.2％B、0.05-0.1％Ti、0.06-0.15％Zn，余量为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强耐磨耐腐蚀铝合金，其特征在于，还包括涂覆于铝合金表面的耐腐蚀涂层，所述涂层按照质量百分比由以下原料组分构成：35-50％Cr、25-35％B，余量为Ni。
3.一种高强耐磨耐腐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、按质量百分比分别称取铝合金原料：
3.0-4.0％Cu、0.7-0.9％Si、0.4-0.8％Bi、0.3-0.45％Fe、0.2-0.4％Sn、0.3-0.6％Cr、0.1-0.2％B、0.05-0.1％Ti、0.06-0.15％Zn，余量为Al和不可避免的杂质；
按质量百分比分别称取涂层原料：
35-50％Cr、25-35％B，余量为Ni；
步骤2、将步骤1中称取的铝合金原料置于高温炉中进行熔化，充分熔化后静置降温；将步骤1中称取的涂层原料充分混合，然后置于球磨机中进行球磨，干燥后得到涂层喷料；
步骤3、对步骤2制得的合金熔体进行精炼处理；
步骤4、将经步骤3精炼的合金体进行铸造成型，然后通过等离子喷涂工艺将步骤2得到的涂层喷料均匀喷涂于经过铸造成型处理的合金体即可得到高强耐磨耐腐蚀铝合金。
4.根据权利要求3所述的一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2中熔化温度为780-800℃。
5.根据权利要求3所述的一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2中干燥采用真空干燥，干燥温度为100-130℃，干燥时间为24-36h。
6.根据权利要求3所述的一种高强耐磨耐腐蚀铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤3具体为，向步骤2得到的合金熔体中加入晶粒细化剂，调节温度至650-680℃，熔炼1-2h，冷却至室温。
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