CN113337760B - 一种提升5754合金o态电导率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提升5754合金O态电导率的方法，包括以下制备过程：按重量百分比含量组分配制所需的原料置于熔炼炉中进行熔炼，待熔炼炉内温度达到750‑760℃后，加入Al‑3B中间合金继续熔炼，待Al‑3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在730℃以上保温30‑50min得到合金熔体；添加Al‑3B的量为保证最终制得的铝合金基材中B的质量百分比含量为0.025‑0.035％；将合金熔体铸造成铝合金铸锭后进行均匀化热处理、热轧、冷轧处理后，在冷轧板材金属温度400‑430℃下保温4h，进行成品退火处理后得到铝合金基材；得到的铝合金基材具有良好的电导率。
Description
技术领域
本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种提升5754合金O态电导率的方法。
背景技术
螺旋焊接管具有较高的导电导热能力以及较强的电子屏蔽能力，被广泛应用于电力传输埋地管道。相关技术中，由于其特殊的工作环境，对使用材料的抗拉强度、耐腐蚀性能、焊接性能均提出了较高的要求，因此一般选用5754铝合金以制作螺旋焊接管。
申请公布号CN111500880A的中国发明专利申请，公开了一种螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法，该专利通过控制铝镁合金铸锭的晶粒度等级≥3级，以形成粗大晶粒组织，同时控制粗轧温度、铝镁合金热轧卷的厚度、终轧温度等工艺参数，保留粗大晶粒组织以生产出螺旋焊接管用高电导率铝镁合金。虽然该专利提供的方法能够生产出螺旋焊接管用高导电铝镁合金，但是该专利提供的方法仍有以下问题：1)、该专利其化学成分按GB/T3190-2008(铝及铝合金化学成分)标准不属于5754铝合金；2)、该专利中Mn含量小于等于0.001％，由于适量Mn可以提高5754合金的耐腐蚀性及减少焊缝裂纹倾向，因此其致制备出的铝镁合金的耐腐蚀性能较差且焊缝裂纹倾向大；3)、该专利未考虑B的添加量、冷轧加工率以及成品退火工艺对电导率的影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种有效的提升5754合金O态电导率的方法。
本发明的技术方案如下：
一种提升5754合金O态电导率的方法，包括以下制备过程：
S1、配料，按以下重量百分比含量组分配制原料备用：Si≤0.10％，Fe≤0.10％，Cu≤0.10％，Mn＝0.10-0.12％，Mg＝2.6-2.7％，Cr≤0.001％，Zn≤0.001％，Ti≤0.001％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
S2、熔炼精炼，将步骤S1中原料置于熔炼炉中进行熔炼，待熔炼炉内温度达到750-760℃后，加入Al-3B中间合金继续熔炼，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在730℃以上保温30-50min得到合金熔体；添加Al-3B的量为保证最终制得的铝合金基材中B的质量百分比含量为0.025-0.035％；
S3、铸造，将步骤S2制得的合金熔体经过除气除渣后铸造成铝合金铸锭；
S4、均匀化热处理，将步骤S3得到的铝合金铸锭经过锯切、铣面后置入加热炉中均匀化热处理，金属温度控制在510-530℃之间，保温12h；
S5、轧制，将经过均匀化热处理后的铝合金铸锭热轧至10mm得到热轧板材，再将热轧板材冷轧至8.0mm得到冷轧板材；
S6、成品退火，将步骤S5得到的冷轧板材金属温度控制在400-430℃之间，保温4h进行退火，退火处理后得到铝合金基材。
进一步，在进行步骤S2时，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在730℃以上保温40min得到合金熔体。
进一步，所述步骤S5中的热轧板材的冷轧加工率为20％。
进一步，在进行所述步骤S6时，冷轧板材金属温度控制在415℃±10℃之间，保温4h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明在进行熔炼的过程中加入Al-3B中间合金进行硼化处理，通过硼化处理能够使得5754铝合金中的Ti、V、Cr等杂质元素形成金属硼化物沉淀析出，从而有效净化熔体；因加入B元素含量的多少、选择合适的加入温度以及加入后的保温时间长短是提升B吸收率的主要参数，也是影响后期电导率的主要因素；因此，本发明控制B元素的含量在0.025-0.035％，并在730℃以上的温度保温30-50min，以使得过渡族金属元素与B元素反应彻底，并形成大尺寸沉淀颗粒，确保形成较多的硼化物沉淀，便于杂质的析出，从而提高成品铝合金基材的电导率；
2、因为加工率的选择以及退火温度和退火保温时间的选择，是影响5754铝合金完全退火态电导率的关键因素；而晶粒细化使导体中晶界大大增加，晶界处的晶格结构与晶粒内部结构差别较大，会使电导率下降，同时加入晶粒细化剂会降低材料的电导率，因此，本发明在轧制过程中，将热轧板材由10mm厚冷轧至8.0mm厚的冷轧板材，以控制冷轧加工率在20％，从而提高经过后续退火工艺处理得到较大的铝合金基材的晶粒尺寸，进而提高成品铝合金基材的电导率；
3、由于本发明中5754铝合金板材前期冷轧加工率较低，并且冷轧板材较厚，如果采用常规的340-360℃退火温度，则会出现铝合金基材厚度方向上边部形成再结晶组织，而中间出现纤维组织(即铝加工领域所说的“未退透”)，因此，本发明在进行退火工艺处理时，将8.0mm厚的冷轧板材在400-430℃下保温4h，进一步有效提高成品铝合金基材的电导率；
4、本发明在均匀化热处理时，将均匀化热处理的温度控制在510-530℃，并保温12h，经高温均匀化热处理后，使铝锭组织中的第二相更加细小均匀，利于提升经过后续处理后得到的铝合金基材的电导率；
5、本发明在配制原料时，将Mn元素的重量百分含量控制在0.10-0.12％，以保持制备出的铝合金基材具有良好的耐腐蚀性能的同时，在配合其后续的生产工艺使得制备出的铝合金基材具备良好的电导率；
总之，通过本发明提供的制备方法，能够有效提高5754合金O态电导率。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种提升5754合金O态电导率的方法，包括以下制备过程：
S1、配料，按以下重量百分比含量组分配制原料：Si≤0.10％，Fe≤0.10％，Cu≤0.10％，Mn＝0.10-0.12％，Mg＝2.6-2.7％，Cr≤0.001％，Zn≤0.001％，Ti≤0.001％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
S2、熔炼精炼，将步骤S1中的原料置于熔炼炉中进行熔炼，待熔炼炉内温度达到750℃后，加入Al-3B中间合金继续熔炼，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在730℃保温30min得到合金熔体；添加Al-3B的量为保证最终制得的铝合金基材中B的质量百分比含量为0.025％；
S3、铸造，将步骤S2制得的合金熔体经过除气除渣后铸造成铝合金铸锭；
S4、均匀化热处理，将步骤S3得到的铝合金铸锭经过锯切、铣面后置入加热炉中均匀化热处理，金属温度控制在510-530℃温度下进行均匀化热处理，保温12h；
S5、轧制，将经过均匀化热处理后的铝合金铸锭热轧至10mm得到热轧板材，再将热轧板材冷轧至8.0mm得到冷轧板材；
S6、成品退火，将步骤S5得到的冷轧板材金属温度控制在400℃，保温4h进行退火处理，退火处理后得到铝合金基材。
实施例2
一种提升5754合金O态电导率的方法，包括以下制备过程：
S1、配料，按以下重量百分比含量组分配制原料：Si≤0.10％，Fe≤0.10％，Cu≤0.10％，Mn＝0.10-0.12％，Mg＝2.6-2.7％，Cr≤0.001％，Zn≤0.001％，Ti≤0.001％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
S2、熔炼精炼，将步骤S1中的原料置于熔炼炉中进行熔炼，待熔炼炉内温度达到760℃后，加入Al-3B中间合金继续熔炼，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在740℃保温40min得到合金熔体；添加Al-3B的量为保证最终制得的铝合金基材中B的质量百分比含量为0.03％；
S3、铸造，将步骤S2制得的合金熔体经过除气除渣后铸造成铝合金铸锭；
S4、均匀化热处理，将步骤S3得到的铝合金铸锭经过锯切、铣面后置入加热炉中均匀化热处理，金属温度控制在510-530℃温度下进行均匀化热处理，保温12h；
S5、轧制，将经过均匀化热处理后的铝合金铸锭热轧至10mm得到热轧板材，再将热轧板材冷轧至8.0mm得到冷轧板材；
S6、成品退火，将步骤S5得到的冷轧板材金属温度控制在420℃，保温4h进行退火处理，退火处理后得到铝合金基材。
实施例3
一种提升5754合金O态电导率的方法，包括以下制备过程：
S1、配料，按以下重量百分比含量组分配制原料：Si≤0.10％，Fe≤0.10％，Cu≤0.10％，Mn＝0.10-0.12％，Mg＝2.6-2.7％，Cr≤0.001％，Zn≤0.001％，Ti≤0.001％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
S2、熔炼精炼，将步骤S1中的原料置于熔炼炉中进行熔炼，待熔炼炉内温度达到750℃后，加入Al-3B中间合金继续熔炼，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在750℃保温50min得到合金熔体；添加Al-3B的量为保证最终制得的铝合金基材中B的质量百分比含量为0.035％；
S3、铸造，将步骤S2制得的合金熔体经过除气除渣后铸造成铝合金铸锭；
S4、均匀化热处理，将步骤S3得到的铝合金铸锭经过锯切、铣面后置入加热炉中均匀化热处理，金属温度控制在510-530℃温度下进行均匀化热处理，保温12h；
S5、轧制，将经过均匀化热处理后的铝合金铸锭热轧至10mm得到热轧板材，再将热轧板材冷轧至8.0mm得到冷轧板材；
S6、成品退火，将步骤S5得到的冷轧板材金属温度控制在415℃，保温4h进行退火处理，退火处理后得到铝合金基材。
实施例4
一种提升5754合金O态电导率的方法，包括以下制备过程：
S1、配料，按以下重量百分比含量组分配制原料：Si≤0.10％，Fe≤0.10％，Cu≤0.10％，Mn＝0.10-0.12％，Mg＝2.6-2.7％，Cr≤0.001％，Zn≤0.001％，Ti≤0.001％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
S2、熔炼精炼，将步骤S1中的原料置于熔炼炉中进行熔炼，待熔炼炉内温度达到755℃后，加入Al-3B中间合金继续熔炼，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在760℃保温45min得到合金熔体；添加Al-3B的量为保证最终制得的铝合金基材中B的质量百分比含量为0.03％；
S3、铸造，将步骤S2制得的合金熔体经过除气除渣后铸造成铝合金铸锭；
S4、均匀化热处理，将步骤S3得到的铝合金铸锭经过锯切、铣面后置入加热炉中均匀化热处理，金属温度控制在510-530℃温度下进行均匀化热处理，保温12h；
S5、轧制，将经过均匀化热处理后的铝合金铸锭热轧至10mm得到热轧板材，再将热轧板材冷轧至8.0mm得到冷轧板材；
S6、成品退火，将步骤S5得到的冷轧板材金属温度控制在410℃，保温4h进行退火处理，退火处理后得到铝合金基材。
对比例1
对比例1与实施例1的生产方法大致相同，不同之处在于在进行步骤S2时，添加Al-3B的量为保证最终制得的铝合金基材中B的质量百分比含量为0.01％。
对比例2
对比例2与实施例1的生产方法大致相同，不同之处在于在进行步骤S2时，待熔炼炉内温度达到730℃后，加入Al-3B中间合金继续熔炼。
对比例3
对比例3与实施例1的生产方法大致相同，不同之处在于在进行步骤S2时，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在730℃保温20min。
对比例4
对比例4与实施例1的生产方法大致相同，不同之处在于在进行步骤S2时，不添加Al-3B。
对比例5
对比例5与实施例1的生产方法大致相同，不同之处在于在进行步骤S5时，成品退火过程中，将冷轧板材的温度控制在340±10℃。
对比例6
对比例6与实施例1的生产方法大致相同，不同之处在于在进行步骤S5时，成品退火过程中，将冷轧板材的温度控制在450℃。
通过对实施例1-4和对比例1-6制得的铝合金基材的导电性能检测结果如下表：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 抗拉强度MPa | 223 | 220 | 222 | 221 |
| 屈服强度MPa | 106 | 100 | 109 | 107 |
| 延伸率％ | 35 | 35 | 36 | 36 |
| 电导率20℃(％IACS) | 40.0 | 41.0 | 41.2 | 41.5 |
通过上述实验数据可知：
对比例1-3分别控制加入B元素的量、加入Al-3B时熔炼炉内的温度、精炼炉的保温时间不同于实施例1的步骤S2中向对应的参数，可以看出加入B含量的多少、选择合适的加入温度及加入后的保温时间长短是提升B吸收率的主要参数，也是影响后期电导率的主要因素；由于添加Al-3B中间合金时搅拌会引起熔炼炉内30-40℃的温度下降，因此控制熔炼炉温度在750-760℃之间时再加入Al-3B中间合金，并在730℃以上的温度保温30-50min，以使得过渡族金属元素与B元素反应彻底，并形成大尺寸沉淀颗粒，进而提高铝合金基材的电导率；
通过对比例4可以看出，不加入B元素进行硼化处理时制备出的铝合金基材的电导率明显低于加入B元素进行硼化处理时制备出的铝合金基材的电导率；
通过对比例5可以看出，在对成品退火时，由于退火温度偏低，出现“未退透”的情况，未完全结晶的铝合金基材的电导率明显低于完全退火后的铝合金基材的电导率；
通过对比例5可以看出，成品退火温度过高，会造成合金中杂质元素再次固溶到铝合金基材中，造成铝合金基材内部发生畸变，自由电子散射增加，从而导致成品铝合金基材的电导率降低。
综上所示，采用本发明提供的制备5754合金O态基材的方法，通过改进B元素的添加比例、添加Al-3B时熔炼炉的温度、精炼时的保温时间、以及对冷轧板材进行退火时的退火温度，能够有效提高制得的铝合金基材的电导率。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种提升5754合金O态电导率的方法，其特征在于，包括以下制备过程：
S1、配料，按以下重量百分比含量组分配制原料备用：Si≤0.10％,Fe≤0.10％，Cu≤0.10％，Mn＝0.10-0.12％，Mg＝2.6-2.7％,Cr≤0.001％，Zn≤0.001％,Ti≤0.001％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％；
S2、熔炼精炼，将步骤S1中的原料置于熔炼炉中进行熔炼，待熔炼炉内温度达到750-760℃后，加入Al-3B中间合金继续熔炼，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在730℃以上保温30-50min得到合金熔体；添加Al-3B的量为保证最终制得的铝合金基材中B的质量百分比含量为0.025-0.035％；
S3、铸造，将步骤S2制得的合金熔体经过除气除渣后铸造成铝合金铸锭；
S4、均匀化热处理，将步骤S3得到的铝合金铸锭经过锯切、铣面后置入加热炉中均匀化热处理，金属温度控制在510-530℃之间，保温12h；
S5、轧制，将经过均匀化热处理后的铝合金铸锭热轧至10mm得到热轧板材，再将热轧板材冷轧至8.0mm得到冷轧板材，热轧板材的冷轧加工率为20％；
S6、成品退火，将步骤S5得到的冷轧板材金属温度控制在400-430℃之间，保温4h进行退火，退火处理后得到铝合金基材。
2.根据权利要求1所述的提升5754合金O态电导率的方法，其特征在于：在进行步骤S2时，待Al-3B中间合金熔化后得到熔体，接着将所述熔体导入精炼炉中，将精炼炉温度控制在730℃以上保温40min得到合金熔体。
3.根据权利要求1所述的提升5754合金O态电导率的方法，其特征在于：在进行所述步骤S6时，冷轧板材金属温度控制在415℃±10℃之间，保温4h。
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