CN112853167A - 一种新型铝合金挤压型材及其制备方法 - Google Patents

一种新型铝合金挤压型材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其涉及一种新型铝合金挤压型材及其制备方法。传统高温挤压加工工艺来生产厚度为1.4‑1.6mm的6005新型铝合金挤压型材，必须采用较慢的挤压速度18‑20m/min，才能保证挤压型材的表面质量和力学强度，产能较低。针对上述问题，本发明提供一种新型铝合金挤压型材，本发明通过对6005铝合金元素含量进行优选并加入非金属元素B和稀土元素Ce，同时改变传统6005新型铝合金挤压型材的加工工艺，使得优选出来的铝合金配方可以在30±1m/min的挤压速度下挤出，有效提高了产能，且获得的新型铝合金挤压型材的表面质量和力学性能均达到太阳能电池板支撑边框的使用标准。

Description

一种新型铝合金挤压型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其涉及一种新型铝合金挤压型材及其制备方法。
背景技术
早期市面上光伏产业中的太阳能电池板尺寸偏小，对用来支撑太阳能电池板的边框材质要求不是太高，较低强度、硬度、厚度(1.8-2.0mm)的6063新型铝合金挤压型材就可以满足要求。随着光伏市场对太阳能电池板的不断革新，现在被制造的太阳能电池板尺寸变得越来越大，那么原来使用的相同厚度的6063新型铝合金挤压型材的力学性能已经不能达到正常使用的标准。针对上述问题，很容易想到的解决办法是对作为太阳能电池板支撑边框的6063新型铝合金挤压型材加厚加大，但随之带来的后果是成本的增加。
近几年，通过对其他高强度牌号的新型铝合金挤压型材进行尝试，发现厚度为1.4-1.6mm的6005新型铝合金挤压型材作为太阳能电池板支撑边框的力学性能完全可以满足现在市面上大尺寸太阳能电池板的要求。但是采用传统高温挤压加工工艺来生产厚度为1.4-1.6mm的6005新型铝合金挤压型材，必须采用较慢的挤压速度18-20m/min(原来6063铝合金的挤压速度为28m/min)，才能保证挤压型材的表面质量和力学强度，产能较低，其产能相对于厚度为1.8-2.0mm的6063新型铝合金挤压型材作为太阳能电池板支撑边框时的产能下降20-25％，因此，在保证6005新型铝合金挤压型材力学性能不发生降低的情况下，提高6005铝合金的挤压速度才能有效提高产能。
针对以上问题，中国发明专利ZL202011477037.5提出了一种铝合金挤压型材及其制备方法，该专利在6005铝合金元素的基础上进行优选并改进原有的挤压工艺，在保证挤压型材的表面质量、力学强度和产能不降低的情况下，使其挤压速度提高至25m/min，获得了显著的效果。为了进一步提高新型铝合金挤压型材的产能，本发明在中国发明专利ZL202011477037.5的基础上又作了进一步改进，并获得了更好的技术效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：传统高温挤压加工工艺来生产厚度为1.4-1.6mm的6005新型铝合金挤压型材，必须采用较慢的挤压速度18-20m/min，才能保证挤压型材的表面质量和力学强度，产能较低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种新型铝合金挤压型材，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.53-0.56％
Si 0.62-0.65％
Ti 0.02-0.05％
B 0.005-0.01％
Ce： 0.03-0.05％
Fe ≤0.12％
Cu ≤0.01％
Mn ≤0.01％
Cr ≤0.01％
Zn ≤0.01％
其他单个 ≤0.03％
Al 余量。
具体地，所述的新型铝合金挤压型材，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.55％
Si 0.63％
Ti 0.04％
B 0.008％
Ce： 0.03％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
具体地，所述新型铝合金挤压型材，按照以下步骤制备：
(1)铸棒配料：按照配方量准备原料；
(2)铸棒熔炼：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在710℃-760℃，并使用熔炼剂进行精炼覆盖；投料30min-60min后，待炉内出现铝水时，开始搅拌，在进行精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，保温炉720℃-750℃条件下静置保持20-30min，然后利用氩气将铝液中的氢以及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量：
(3)铸棒铸造：采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃-720℃，铸造速度控制在26-42mm/min，铸造冷却水的流量控制在950-1250L/min；
(4)均匀化处理：均匀化处理要在均质炉内进行，温度在550±10℃之间，保温10h；
(5)铸棒表面处理：铸棒表面车皮10mm，外表粗糙度Ra不低于6.3μm；
(6)铸棒加热：铸棒在热剪炉中加热，铸棒在炉中加热温度为480-510℃，保温时间1-2h；
(7)模具加热：模具在模具加热炉中420-460℃下保温2-3h；
(8)挤压前铸棒温度调节：铸棒从热剪炉剪切下来后，置于大气环境中自然冷却至铸棒表皮温度为415-430℃才能进入后续的挤压工序；
(9)挤压生产：步骤(8)获得的铸棒、步骤(7)获得的模具预热完成后，开始挤压，挤压速度为30±1m/min；
(10)在线淬火：挤压型材出模具口的温度为510-530℃，之后进入淬火区，淬火方式是强风冷，保证基体获得高的过饱和的固溶体；
(11)型材时效：在挤压结束后4h内进行时效，时效温度为180±5℃，保温时间为4h，即获得厚度为1.4-1.6mm的新型铝合金挤压型材。
本发明的有益效果是：
本发明通过对6005铝合金元素含量进行优选并加入非金属元素B和稀土元素Ce，同时改变传统6005新型铝合金挤压型材的加工工艺，使得优选出来的铝合金配方可以在30±1m/min的挤压速度下挤出，有效提高了产能，且获得的新型铝合金挤压型材的表面质量和力学性能均达到太阳能电池板支撑边框的使用标准。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明以下实施例的新型铝合金挤压型材，按照以下步骤制备：
(1)铸棒配料：按照配方量准备原料；
(2)铸棒熔炼：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在710℃-760℃，并使用熔炼剂进行精炼覆盖；投料30min-60min后，待炉内出现铝水时，开始搅拌，在进行精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，保温炉720℃-750℃条件下静置保持20-30min，然后利用氩气将铝液中的氢以及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量：
(3)铸棒铸造：采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃-720℃，铸造速度控制在26-42mm/min，铸造冷却水的流量控制在950-1250L/min；
(4)均匀化处理：均匀化处理要在均质炉内进行，温度在550±10℃之间，保温10h；
(5)铸棒表面处理：铸棒表面车皮10mm，外表粗糙度Ra不低于6.3μm；
(6)铸棒加热：铸棒在热剪炉中加热，铸棒在炉中加热温度为480-510℃，保温时间1-2h；
(7)模具加热：模具在模具加热炉中420-460℃下保温2-3h；
(8)挤压前铸棒温度调节：铸棒从热剪炉剪切下来后，置于大气环境中自然冷却至铸棒表皮温度为415-430℃才能进入后续的挤压工序；
(9)挤压生产：步骤(8)获得的铸棒、步骤(7)获得的模具预热完成后，开始挤压，挤压速度为30±1m/min；
(10)在线淬火：挤压型材出模具口的温度为510-530℃，之后进入淬火区，淬火方式是强风冷，保证基体获得高的过饱和的固溶体；
(11)型材时效：在挤压结束后4h内进行时效，时效温度为180±5℃，保温时间为4h，即获得厚度为1.4-1.6mm的新型铝合金挤压型材。
实施例1
新型铝合金挤压型材，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.53％
Si 0.62％
Ti 0.02％
B 0.005％
Ce 0.05％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
实施例2
新型铝合金挤压型材，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.55％
Si 0.63％
Ti 0.04％
B 0.008％
Ce： 0.03％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
实施例3
新型铝合金挤压型材，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.56％
Si 0.65％
Ti 0.05％
B 0.01％
Ce 0.04％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
实施例4
新型铝合金挤压型材，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.54％
Si 0.63％
Ti 0.035％
B 0.006％
Ce 0.035％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
实施例5
新型铝合金挤压型材，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.53％
Si 0.64％
Ti 0.04％
B 0.005％
Ce 0.045％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
对比例1同实施例1，不同之处在于：对比例1中未添加Ce，其合金成分，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.53％
Si 0.62％
Ti 0.02％
B 0.005％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
对比例2同实施例1，不同之处在于：对比例2中Ce添加的质量百分含量为0.1％，其合金成分，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.53％
Si 0.62％
Ti 0.02％
B 0.005％
Ce 0.1％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
对比例3同实施例1，不同之处在于：对比例3不存在挤压前铸棒温度调节的步骤，铸棒从热剪炉剪切下来后直接进入后续的挤压工序。
对比例4同实施例1，不同之处在于：对比例4中将Ce替换成La。
对比例5同实施例1，不同之处在于：对比例5中未添加B，其合金成分，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.53％
Si 0.62％
Ti 0.02％
Ce 0.05％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
对比例6同实施例1，不同之处在于：对比例6中B的添加量为0.05％，其合金成分，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Mg 0.53％
Si 0.62％
Ti 0.02％
B 0.05％
Ce 0.05％
Fe 0.12％
Cu 0.01％
Mn 0.01％
Cr 0.01％
Zn 0.01％
其他单个 0.03％
Al 余量。
性能测试：
本发明实施例1-3和对比例1-6所制备新型铝合金挤压型材的力学性能按照GB/T6892-2006进行测试，其力学性能和产率如表1所示：
表1
Figure BDA0002876248730000101
注：行业标准规定作为太阳能电池板支撑边框的新型铝合金挤压型材的非比例延伸强度Rp0.2≥240N/mm2，抗拉强度Rm≥260N/mm2，断后伸长率A50mm≥8％，表面硬度≥15HW。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种新型铝合金挤压型材，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Figure FDA0002876248720000011
2.根据权利要求1所述的新型铝合金挤压型材，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下金属元素成分：
Figure FDA0002876248720000012
Figure FDA0002876248720000021
3.根据权利要求1或2所述新型铝合金挤压型材，其特征在于，按照以下步骤制备：
(1)铸棒配料：按照配方量准备原料；
(2)铸棒熔炼：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在710℃-760℃，并使用熔炼剂进行精炼覆盖；投料30min-60min后，待炉内出现铝水时，开始搅拌，在进行精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，保温炉720℃-750℃条件下静置保持20-30min，然后利用氩气将铝液中的氢以及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量：
(3)铸棒铸造：采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃-720℃，铸造速度控制在26-42mm/min，铸造冷却水的流量控制在950-1250L/min；
(4)均匀化处理：均匀化处理要在均质炉内进行，温度在550±10℃之间，保温10h；
(5)铸棒表面处理：铸棒表面车皮10mm，外表粗糙度Ra不低于6.3μm；
(6)铸棒加热：铸棒在热剪炉中加热，铸棒在炉中加热温度为480-510℃，保温时间为1-2h；
(7)模具加热：模具在模具加热炉中420-460℃下保温2-3h；
(8)挤压前铸棒温度调节：铸棒从热剪炉剪切下来后，置于大气环境中自然冷却至铸棒表皮温度为415-430℃才能进入后续的挤压工序；
(9)挤压生产：步骤(8)获得的铸棒、步骤(7)获得的模具预热完成后，开始挤压，挤压速度为30±1m/min；
(10)在线淬火：挤压型材出模具口的温度为510-530℃，之后进入淬火区，淬火方式是强风冷，保证基体获得高的过饱和的固溶体；
(11)型材时效：在挤压结束后4h内进行时效，时效温度为180±5℃，保温时间为4h，即获得厚度为1.4-1.6mm的新型铝合金挤压型材。
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