CN112695234A - 一种耐蚀铝合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐蚀铝合金及其制备方法，包括Si、Mg、Fe、Sr、Sm、Ti、Mn、Ni、Er、Zr、Bi、B、Ti，各元素的重量含量为，Si：0.5‑1.5％，Mg：7‑13％，Fe：0.3‑0.49％，Sr：0.001‑0.04，Sm：0.1‑0.3，Ti：0.2‑0.4，Mn：0.8‑1.2，Ni：0.01‑0.1，Er：0.1‑0.4，Zr：0.1‑0.5，Bi：0.05‑0.2，B:0.001‑0.05,Ti:0.005‑0.03，余量为Al及杂质元素，所述铝合金中的杂志元素合计小于0.1，此耐蚀铝合金及其制备方法，制备的该铝合金在拥有较好的耐蚀性，以及较好的流动成型性，材料抗耐蚀能力为中性盐雾测试＞48h，流动性大于90％，成型优异。

Description

一种耐蚀铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及合金制造技术领域，具体为一种耐蚀铝合金及其制备方法。

背景技术

CN201710296149.2高韧性耐蚀铝合金材料，该材料为型材，具有较高强 度及优良的耐蚀性能，应用在航空航天、交通、建材、石油、化工、电子、 电力等各领域均与广泛应用，该种成型为挤压成型；

通过利用压铸一体成型的方式可以很好的取代挤压铸造耐蚀铝合金，工 艺简单，加工周期短，成本低廉，且同时具备高强高耐蚀材料特性；

但是现有技术存在两点问题，第一，现有技术压铸铝合金材料缺陷较多， 流动性差，材料本体耐蚀虽好，但成型困难；第二，挤压材料，生产工艺程 序较多，加工周期长，成本较高，量产适用性较低，为此，我们提出一种耐 蚀铝合金及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐蚀铝合金及其制备方法，以解决上述背景 技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐蚀铝合金及其制备 方法，包括Si、Mg、Fe、Sr、Sm、Ti、Mn、Ni、Er、Zr、Bi、B、Ti，各元素 的重量含量为，Si：0.5-1.5％，Mg：7-13％，Fe：0.3-0.49％，Sr：0.001-0.04， Sm：0.1-0.3，Ti：0.2-0.4，Mn：0.8-1.2，Ni：0.01-0.1，Er：0.1-0.4， Zr：0.1-0.5，Bi：0.05-0.2，B:0.001-0.05,Ti:0.005-0.03，余量为Al及杂质元素，所述铝合金中的杂志元素合计小于0.1。

优选的，所述上述含量中Zn和Si、Mg、Fr、Ni、Zr采用Zn锭和Si锭 纯单质金属。

优选的，所述上述含量中Sc和Er采用铝钪合金和铝铒合金。

优选的，所述上述含量中还添加有精炼剂和变质剂，其含量按照待熔炼 金属总质量称量0.08％～0.2％精炼剂和0.05～0.07％变质剂。

一种用于制备权利要求1中的耐蚀铝合金的制备方法，包括如下步骤；

A、熔炼纯铝液：在惰性气氛保护下，将铝锭在温度为700～800℃的条件 下融化，在温度为700～800℃的条件下保温3～4h，加入精炼剂，精炼15～ 30min，得到纯铝液B，保温备用。

B、加入变质剂：将合金熔体A加入到纯铝液B中，再向其中加入变质剂， 对其进行均匀化搅拌处理，叫住成铝锭。

C、压铸成型：将铝锭熔融，在压铸机模具温度200-300摄氏度，压射2.5Q 压力时，铝液温度为760-780摄氏度时进行压铸成型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明是一款压铸铝合金，该铝合金在拥有较好的耐蚀性，以及较好的 流动成型性，材料抗耐蚀能力为中性盐雾测试＞48h，流动性大于90％，成型 优异。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供一种技术方案：一种耐蚀铝合金及其制备方法，包括Si、Mg、Fe、Sr、Sm、Ti、Mn、Ni、Er、Zr、Bi、B、Ti，各元素的重量含量为，Si： 0.5-1.5％，Mg：7-13％，Fe：0.3-0.49％，Sr：0.001-0.04，Sm：0.1-0.3，Ti： 0.2-0.4，Mn：0.8-1.2，Ni：0.01-0.1，Er：0.1-0.4，Zr：0.1-0.5，Bi： 0.05-0.2，B:0.001-0.05,Ti:0.005-0.03，余量为Al及杂质元素，所述铝合 金中的杂志元素合计小于0.1。

优选的，所述上述含量中Zn和Si、Mg、Fr、Ni、Zr采用Zn锭和Si锭 纯单质金属。

优选的，所述上述含量中Sc和Er采用铝钪合金和铝铒合金。

优选的，所述上述含量中还添加有精炼剂和变质剂，其含量按照待熔炼 金属总质量称量0.08％～0.2％精炼剂和0.05～0.07％变质剂。

一种用于制备权利要求1中的耐蚀铝合金的制备方法，包括如下步骤；

A、熔炼纯铝液：在惰性气氛保护下，将铝锭在温度为700～800℃的条件 下融化，在温度为700～800℃的条件下保温3～4h，加入精炼剂，精炼15～ 30min，得到纯铝液B，保温备用。

B、加入变质剂：将合金熔体A加入到纯铝液B中，再向其中加入变质剂， 对其进行均匀化搅拌处理，叫住成铝锭。

C、压铸成型：将铝锭熔融，在压铸机模具温度200-300摄氏度，压射2.5Q 压力时，铝液温度为760-780摄氏度时进行压铸成型。

实施例2

实施例2与实施例1不同之处在于各元素的含量不同，Si：0.5-1％，Mg： 9-12％，Fe：0.3-0.4％，Sr：0.03-0.04，Sm：0.2-0.3，Ti：0.2-0.4，Mn： 0.8-1，Ni：0.05-0.1，Er：0.1-0.3，Zr：0.4-0.5，Bi：0.05-0.2， B:0.001-0.05,Ti:0.01-0.03余量为Al及杂质元素，所述铝合金杂志元素合 计小于0.1。

上述的杂质元素可以是无公害、无辐射的任何金属元素。

该方案相对现有的核心区别在于：Mg能不仅可以提高铝合金的抗腐蚀性， 还能提高铝合金的强度；

钛与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊 缝组织的作用；

锆和铝形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒；钽可 以显著提高铝合金的耐腐蚀性能。

Mn和Cr：Mn、Cr可以固溶到Al合金基体中，强化基体性能，抑制初生 Si和α-Al的晶粒生长，使得初生Si含量弥散分布到各晶粒之间，起到弥散 强化的作用，提高材料的强度和韧性，增加材料流动性。对于Mn，大部分Mn 偏析到晶界处，与Fe结合，形成针状的AlFeMnSi相，可以提高材料的整体 强度，Mn含量过高时，大量针状组织会造成基体的割裂，材料韧性降低，不 利于产品性能。

Fe:Fe的存在可以降低压铸材料的粘膜性，但Fe的加入需要适量，当超 过一定含量时，此时的Fe会形成针状物，增加热传导。

Ti:一般认为Ti的作用可主要从三方面考虑:一是晶粒细化作用,铅合 金材料细化后可获得较高的强度和延伸率,热膨胀系数小,铸造性能好；二是 Ti可在合金中形成金属间化合物,使合金的组织发生复杂性变化；三是经过设 定的热处理工艺能使Ti一定程度溶入a-AI固溶体中,并在时效处理后产生沉 淀强化,提高合金的强度的同时改善耐蚀性。

Ni是一种过渡元素，被认为是提高铝合金高温力学性能最重要的元素之 一，其在铝合金的固溶度很小，容易在铝基体重饱和析出富Ni相颗粒，在耐 热铝合金中加入Ni元素能形成稳定性很高的化学成分和晶格结构复杂如 Al3Ni、Al7Cu4Ni、Al3CuNi等富镍相。同时Ni还能与Fe元素形成Al9FeNi 等沉淀相，有效地除去铝合金中的部分Fe杂质，提高材料耐蚀强度。

B能够同铝合金中的杂质Ti、V及Cr等结合形成TiB2、V2B3、 Cr2B等硼化物沉淀，消除杂质元素对铝合金导热性能的影响,B的作用是与合 金中的杂质元素形成高熔点难融化合物，然后通过除渣将其从铝液中除去。 起到了净化熔体作用从而提高材料耐蚀性能

AlSi铸造铝合金中添加适量的Sr对共晶硅进行变质处理，均可以大幅 提高合金的热导率和力学性能。同时添加Sr变质共晶硅对材料耐蚀能力提升 有较大贡献

Sm：Sm的加入改善了铝合金中αAl形貌，Sm固溶到αAl中，使得αAl 有雪花状变成均匀颗粒状，不仅对材料的强度及韧性有很大的改善，同时增 加了材料的导热及耐蚀。

Sc是一种铝合金熔炼中常添加的常用稀土元素，与Al形成Al3Sc相，对 铝合金的变质具有显著的作用，显著提高铝合金的综合性能，耐蚀性改善尤 其明显。

本发明采用Sc+Er组合方案替代Sc方案，在热处理过程中会形成Al3Sc 和AlEr强化相，还可以与合金中的Zr元素形成Al(ZrEr)复合相，该相比Al3Sc 有更好的热稳定性，因此通过该方法制备的铝合金具有高强度，其中抗拉强 度超过500MPa，满足大部分行业的需求；由于Er的成本远低于Sc，因此采 用该方法制备的铝合金成本显著降低；Sc和Er元素改善了该铝合金的综合性 能，合金的可焊性和耐腐蚀性均显著提高。

上述核心区别点带来哪些好的效果及原因：普通铝合金在不进行表面处 理的情况下耐蚀能力不超过48h。

为了使结论更加的准确，现做如下实验，测试材料在抛光条件下，放置 到盐雾箱中，72小时内不发生腐蚀即为耐蚀性优异；

沉降盐液浓度：(50±5)g/L

试验箱温度：(35±2)℃

盐雾沉降率：(1.5±0.5)mL/h

收集溶液的pH值：6.5-7.2

参比试样质量损失：(70±20)g/m2

试样放置角度：(20±5)

材料流动性测试

将测试材料及ADC12材料在相同工艺下进行压铸，对两者流动长度进行 对比，大于ADC12长度的百分之90即可成型，且比分比越大表示材料流动性 越优异。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系 列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有 的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。

Claims (5)

1.一种耐蚀铝合金，包括Si、Mg、Fe、Sr、Sm、Ti、Mn、Ni、Er、Zr、Bi、B、Ti，其特征在于：各元素的重量含量为，Si：0.5-1.5％，Mg：7-13％，Fe：0.3-0.49％，Sr：0.001-0.04，Sm：0.1-0.3，Ti：0.2-0.4，Mn：0.8-1.2，Ni：0.01-0.1，Er：0.1-0.4，Zr：0.1-0.5，Bi：0.05-0.2，B:0.001-0.05,Ti:0.005-0.03，余量为Al及杂质元素，所述铝合金中的杂志元素合计小于0.1。

2.根据权利要求1所述的一种耐蚀铝合金，其特征在于：所述上述含量中Zn和Si、Mg、Fr、Ni、Zr采用Zn锭和Si锭纯单质金属。

3.根据权利要求2所述的一种耐蚀铝合金及其制备方法，其特征在于：所述上述含量中Sc和Er采用铝钪合金和铝铒合金。

4.根据权利要求2所述的一种耐蚀铝合金及其制备方法，其特征在于：所述上述含量中还添加有精炼剂和变质剂，其含量按照待熔炼金属总质量称量0.08％～0.2％精炼剂和0.05～0.07％变质剂。

5.一种用于制备权利要求1中的耐蚀铝合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤；

A、熔炼纯铝液：在惰性气氛保护下，将铝锭在温度为700～800℃的条件下融化，在温度为700～800℃的条件下保温3～4h，加入精炼剂，精炼15～30min，得到纯铝液B，保温备用。

B、加入变质剂：将合金熔体A加入到纯铝液B中，再向其中加入变质剂，对其进行均匀化搅拌处理，叫住成铝锭。

C、压铸成型：将铝锭熔融，在压铸机模具温度200-300摄氏度，压射2.5Q压力时，铝液温度为760-780摄氏度时进行压铸成型。