CN115338277B - 一种亮面金黄的铁铬铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种亮面金黄的铁铬铝合金材料及其制备方法，属于金属材料加工技术领域，方法包括：对热处理后的热轧盘条进行拉拔，得到合金丝；对所述合金丝进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料；其中，所述拉拔采用辊模拉拔；所述退火过程中，所述合金丝的表层和心部的温差≤20℃，通过使用辊模拉拔替代锥形模拉拔，避免了涂层与润滑剂的使用，因表面无涂层、润滑剂附着，进而减少NaOH、硝酸浸泡清洗，解决了涂层、润滑粉污物残留影响寿命的问题，同时也解决了润滑粉拉拔后的钢丝表面粗糙，最终成品表面积增大，在加热过程中氧化面积增加，氧化增重率高，导致的产品使用寿命相对低的问题。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，特别涉及一种亮面金黄的铁铬铝合金材料及其制备方法。
背景技术
针对大规格FeCrAl合金材料(业内普遍认为φ5.0mm及以上规格成品为大规格FeCrAl合金材料)采用独罐拉丝机使用锥形模具进行拉拔，该拉拔工艺如图1所示，需将热处理后的热轧盘条表面涂上元明粉涂层，150-200℃下充分干燥再使用润滑粉进行拉拔，拉拔后使用NaOH、硝酸分别进行浸泡清洗，最后使用连续式热处理炉(如图2所示)750-820℃进行金黄退火热处理。
传统大规格产品仅有麻面氧化色成品、麻面蓝色成品，不满足产品外观的要求，同时寿命也有一定的影响。
发明内容
申请人在发明过程中发现：元明粉涂层及润滑粉拉拔后钢丝残留污染物不易清洗，表面有较多涂层、润滑粉污物残留，导致传统工艺热处理后表面颜色不一致，残留污物也影响产品寿命；润滑粉拉拔后的钢丝表面粗糙，最终成品表面积增大，在加热过程中氧化面积增加，氧化增重率高，产品使用寿命相对低；传统生产方式在连续退火炉进行金黄退火时，钢丝直径超过5mm后，钢丝在热处理炉中表面及心部温度差过大，导致材料心部与表层再结晶组织不均匀，性能存在加大差异，导致用户使用时冷加工过程中易断裂。
本申请的目的在于提供一种亮面金黄的铁铬铝合金材料及其制备方法，以解决目前铁铬铝合金材料寿命短的问题。
本发明实施例提供了一种亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，所述方法包括：
对热处理后的热轧盘条进行拉拔，得到合金丝；
对所述合金丝进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料；
其中，所述拉拔采用辊模拉拔；
所述退火过程中，所述合金丝的表层和心部的温差≤20℃。
可选的，所述拉拔的道次≥2道次。
可选的，所述退火的温度为800-900℃。
可选的，所述退火采用井式退火炉。
可选的，所述对所述合金丝进行金黄退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料，具体包括，
把所述合金丝盘设成合金丝圈；
把所述合金丝圈置于所述井式退火炉，后进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料。
可选的，所述退火过程中，所述合金丝圈的内圈和外圈的温差≤10℃。
可选的，所述井式退火炉包括炉体和盖设于所述炉体的炉盖，所述炉盖设有供风装置，以提供氧气和控制所述合金丝圈的内圈和外圈的温差。
可选的，所述供风装置的流量为3000-4000m3/h。
可选的，所述合金丝的直径为5-10mm。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种亮面金黄的铁铬铝合金材料，所述铁铬铝合金材料采用如上所述的亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法制得。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，通过使用辊模拉拔替代锥形模拉拔，避免了涂层与润滑剂的使用，因表面无涂层、润滑剂附着，进而减少NaOH、硝酸浸泡清洗，解决了涂层、润滑粉污物残留影响寿命的问题，同时也解决了润滑粉拉拔后的钢丝表面粗糙，最终成品表面积增大，在加热过程中氧化面积增加，氧化增重率高，导致的产品使用寿命相对低的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是背景技术提供的传统拉拔工艺流程图；
图2是背景技术提供的连续式热处理炉的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的工艺流程图；
图4是本申请实施例提供的合金丝圈盘设于烧丝架的示意图；
图5是本申请实施例1和对比例1提供氧化增重对比结果图；
图6是本申请对比例1提供的铁铬铝合金材料的形貌图；
图7是本申请实施例1提供的铁铬铝合金材料的形貌图；
图8是本申请实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
申请在在发明过程中发现：目前铁铬铝金黄丝的生产只有少数公司，规格仅限φ1.2-4.75mm，钢丝表面为粗糙哑光表面，无φ5.0-10.0mm光面金黄成品，且未发现其国内外相关的文献。
本申请通过辊模拉拔进行冷加工生产，热处理方式是利用高温下铁铬铝丝表面与空气中的氧气发生充分氧化反应产生的氧化色。
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，所述方法包括：
S1.对热处理后的热轧盘条进行拉拔，得到合金丝；所述拉拔采用辊模拉拔；
为确保拉拔后成品表面光洁度，在一些实施例中，所述拉拔的道次≥2道次。
S2.对所述合金丝进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料。
采用以上设计，通过使用辊模拉拔替代锥形模拉拔，避免了涂层与润滑剂的使用，因表面无涂层、润滑剂附着，进而减少NaOH、硝酸浸泡清洗，解决了涂层、润滑粉污物残留影响寿命的问题，同时也解决了润滑粉拉拔后的钢丝表面粗糙，最终成品表面积增大，在加热过程中氧化面积增加，氧化增重率高，导致的产品使用寿命相对低的问题，通过该方法生产的大规格铁铬铝亮面金黄丝表面粗糙度由原1.5-2.5μm提升至0.1-0.5μm，表面更为光洁。
进一步的，申请人发现：辊模生产的亮面铁铬铝成品，因表面光洁度提高，抗氧化能力提高，使用传统工艺进行热处理表面颜色难以形成均匀黄色氧化层，无法满足部分用户对美观性的要求。
在一些实施例中，所述退火的温度为800-900℃，优选的，退火的温度为850℃±30℃，更优选的，退火的温度为850℃±10℃。
将原热处理工艺中温度控制750-820℃重新设计为850℃左右，保温时间为3小时左右，结果发现，最终成品丝表面呈现均匀金黄色，上色均匀且颜色亮丽，经后续各项检测，抗拉强度、延伸率、硬度等方面物理性能与普通铁铬铝产品无明显差异。
针对传统生产工艺中大规格材料在连续退火炉进行金黄退火时表层与心部性能差异较大的问题，在一些实施例中，所述退火采用井式退火炉。具体的，可配合采用烧丝架使用，烧丝架包括底盘和垂直设于底盘的中心杆，合金丝盘设于烧丝架上，然后将烧丝架连通合金丝一并放入退火炉，如图4所示，采用烧丝架不仅便于合金丝的装入和取出，同时也能够维持合金丝在退火时的分布状态，例如，在退火过程中，由于中心杆的存在，合金丝不会偏倒，更佳的，中心杆可采用U型设计，无需设计便于装入和取出的挂接口，同时也能对合金丝起到更好的支撑作用。
具体的，所述对所述合金丝进行金黄退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料，具体包括，
S2.1.把所述合金丝盘设成合金丝圈；
S2.2.把所述合金丝圈置于所述井式退火炉，后进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料。
为提高炉温均匀性，以及为材料表面形成均匀的金黄色氧化层提供足够的氧气，将传统井式退火炉炉盖增加风机强制对流吹入空气，使得炉内上、中、下，材料内外圈温度差在±10℃以内。具体的，所述井式退火炉包括炉体和盖设于所述炉体的炉盖，所述炉盖设有供风装置，以提供氧气和控制所述合金丝圈的内圈和外圈的温差。
更进一步的，所述供风装置的流量为3000-4000m3/h。
在一些实施例中，所述合金丝的直径为5-10mm。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种亮面金黄的铁铬铝合金材料，所述铁铬铝合金材料采用如上所述的亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法制得。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的亮面金黄的铁铬铝合金材料及其制备方法进行详细说明。
实施例1
一种亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，所述方法包括：
S1.对热处理后的热轧盘条进行拉拔，得到合金丝；所述拉拔采用辊模拉拔；
本步骤中，拉拔的道次≥2道次。
S2.对所述合金丝进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料。
本步骤中，退火采用井式退火炉，井式退火炉炉盖风机应确保开启，风机流量为3000-4000m3/h，退火的温度为850℃，亮面金黄的铁铬铝合金材料直径为5.6mm。
实施例2
一种亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，所述方法包括：
S1.对热处理后的热轧盘条进行拉拔，得到合金丝；所述拉拔采用辊模拉拔；
本步骤中，拉拔的道次≥2道次。
S2.对所述合金丝进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料。
本步骤中，退火采用井式退火炉，井式退火炉炉盖风机应确保开启，风机流量为3000-4000m3/h，退火的温度为860℃，亮面金黄的铁铬铝合金材料直径为5.6mm。
实施例3
一种亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，所述方法包括：
S1.对热处理后的热轧盘条进行拉拔，得到合金丝；所述拉拔采用辊模拉拔；
本步骤中，拉拔的道次≥2道次。
S2.对所述合金丝进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料。
本步骤中，退火采用井式退火炉，井式退火炉炉盖风机应确保开启，风机流量为3000-4000m3/h，退火的温度为840℃，亮面金黄的铁铬铝合金材料直径为5.6mm。
对比例1
一种铁铬铝合金材料的制备方法，所述方法包括：
将热处理后的热轧盘条表面涂上元明粉涂层，150-200℃下充分干燥再使用润滑粉进行拉拔，拉拔后使用NaOH、硝酸分别进行浸泡清洗，最后使用连续式热处理炉(图2)750-820℃进行金黄退火热处理。
实验例
将实施例1和对比例1制得的铁铬铝合金材料进行氧化增重测试，结果如图5所示。
由图5可得，采用本方法制得的铁铬铝合金材料氧化增重率降低50％，钢丝使用寿命提高。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的方法生产的铁铬铝丝金黄色表面主要由Cr2O3-Fe2O3等复合氧化物组成。该氧化物密度较大，能够很好的包裹在铁铬铝丝表面，且通过工艺控制使得氧化色在整个盘条表面均匀覆盖，这样在后续的机械加工过程中金黄色表面与内部铁铬铝丝延展率保持一致，不会出现脱落的状况。该金黄色表面虽然为氧化层，却能够阻隔空气和内部铁铬铝丝，防止氧气进一步的氧化，有效避免了客户长时间存放，尤其是阴雨天气下长时间存放光亮表面易出现铁锈的情况。能够减少用户复杂的操作程序，不仅美观大方，还能够提高了产品的使用寿命。
最后，还需要说明的是，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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对热处理后的热轧盘条进行拉拔，得到合金丝；
对所述合金丝进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料；
其中，所述拉拔采用辊模拉拔，且不使用涂层和润滑剂；
所述退火过程中，所述合金丝的表层和心部的温差≤10℃，所述退火采用井式退火炉，所述井式退火炉包括炉体和盖设于所述炉体的炉盖，所述炉盖设有供风装置，以提供氧气和控制所述合金丝圈的内圈和外圈的温差，所述供风装置的流量为3000-4000m3/h，所述拉拔的道次≥2道次，所述亮面金黄的铁铬铝合金材料的表面粗糙度提升至0.1-0.5μm，所述退火的温度为800-900℃。
2.根据权利要求1所述的亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述对所述合金丝进行金黄退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料，具体包括，
把所述合金丝盘设成合金丝圈；
把所述合金丝圈置于所述井式退火炉，后进行退火，以使所述合金丝表面氧化上色，得到亮面金黄的铁铬铝合金材料。
3.根据权利要求1所述的亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述合金丝的直径为5-10mm。
4.一种亮面金黄的铁铬铝合金材料，其特征在于，所述铁铬铝合金材料采用权利要求1至3中任意一项所述的亮面金黄的铁铬铝合金材料的制备方法制得。
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