CN115896567A - 一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法 - Google Patents
一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115896567A CN115896567A CN202211520708.0A CN202211520708A CN115896567A CN 115896567 A CN115896567 A CN 115896567A CN 202211520708 A CN202211520708 A CN 202211520708A CN 115896567 A CN115896567 A CN 115896567A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- corrosion
- graphite powder
- resistant high
- strength aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 119
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 99
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 98
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 22
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 17
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 11
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M tetrapropylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CCC[N+](CCC)(CCC)CCC LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 5
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 sodium aluminum fluoride Chemical compound 0.000 claims description 5
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 5
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
本申请涉及新型航空铝合金材料领域,具体公开了一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法。一种耐腐蚀高强铝合金,由包含以下质量百分比的原料制成:镁0.55‑1.25%、铁0.08‑0.12%、铜1.3‑2.5%、锌0.15‑0.23%、铬0.07‑0.15%、钛0.05‑0.13%、镍0.03‑0.06%、硅0.32‑0.68%、锶0.06‑0.12%、锆0.05‑0.1%、改性石墨粉0.04‑0.06%、余量为铝;其制备方法为:先铝进行熔融,得到铝液,然后按比例加入其他组分原料进行熔炼,得到熔炼液;再向熔炼液中加入使用精炼剂进行精炼处理,经除渣和脱气处理后,浇注制成耐腐蚀高强铝合金。本申请的耐腐蚀高强铝合金具有优异的强度,且在海洋大气环境中具有优异的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本申请涉及新型航空铝合金材料领域,更具体地说,它涉及一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金在航空领域的应用有着很长的历史,这是因为铝合金经过热处理可以达到相当高的强度,但重量却很轻,它极易弯曲和机械加工,而且成本低廉,因此高强度重量比、优异的延展性和高耐腐蚀性,是铝合金得以成为航空工业常用合金的重要因素。
在公开号为CN112481531A的中国发明专利申请文件中公开了一种高强耐磨耐腐蚀铝合金及其制备方法,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,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。其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。
针对上述中的相关技术,发明人认为,上述铝合金应用于航空领域中,因其长期暴露于大气环境,特别是苛刻的海洋大气环境,耐腐蚀涂层与铝合金原料间的结合处容易被破坏,从而使铝合金原料与海洋大气里的腐蚀介质接触,加速了材料的失效而容易造成了巨大的经济损失和安全隐患,因此,目前亟需提出一种方案以解决上述技术问题。
发明内容
为了提高铝合金在海洋大气环境中的耐腐蚀性能,本申请提供一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法。
第一方面,本申请提供一种耐腐蚀高强铝合金,采用如下的技术方案:
一种耐腐蚀高强铝合金,其包含以下质量百分比的原料制成:
镁0.55-1.25%;
铁0.08-0.12%;
铜1.3-2.5%;
锌0.15-0.23%;
铬0.07-0.15%;
钛0.05-0.13%;
镍0.03-0.06%;
硅0.32-0.68%;
锶0.06-0.12%;
锆0.05-0.1%;
改性石墨粉0.04-0.06%;
余量为铝;
所述改性石墨粉由石墨粉按以下步骤制备得到:
S1、将石墨粉、氧化铝粉按质量比为1:(1.2-2.6)混合后在浓硝酸溶液中25-30℃下搅拌反应1.5-2.5h,然后加热至80-90℃搅拌反应20-30min,加去离子水稀释,过滤洗涤干燥,得到预处理石墨粉;
S2、取四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水按摩尔比为(3-5):(22-30):0.1:(650-750)混合,得到改性液;将预处理石墨粉浸没在改性液中,在150-180℃下反应5-8h,经过滤洗涤干燥后,得到改性石墨粉。
通过采用上述技术方案,石墨粉具有优异的耐高温定能和耐腐蚀性能,对石墨粉进行改性处理的过程中,能够在石墨表面形成结晶的硅铝酸盐,使石墨表面覆盖一层连续的膜结构,优化完善了石墨的表面结构,不仅相比最初的石墨粉,得到的改性石墨粉具有更加优异的耐腐蚀性能,还能够与铝合金的其他原料间具有良好的结合性能,能够保证得到铝合金成品的整体强度。因此,上述改性石墨粉的应用,能够保证其他原料所形成混合体系强度的稳定,并能够使得到的铝合金在海洋大气环境中具有优异的耐腐蚀性能,在航空工业中应用效果显著。
优选的,S1步骤中,四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水的摩尔比为4.4:25:0.1:700。
通过采用上述技术方案,上述比例原料混合得到的改性液,在石墨的改性过程中起到的效果最为优异,使石墨表面的膜结构更加均匀致密和连续,进而使得到的改性石墨粉在应用过程中起到的耐腐蚀性能最为优异,且对铝合金其他原料混合体系带来的强度影响最小。
优选的,所述耐腐蚀高强铝合金的原料中还加入有质量百分比为0.1-0.2%的混合稀土元素料,所述混合稀土元素料由铈和钪按重量比为1:(0.3-0.7)组成。
通过采用上述技术方案,铈在海洋大气环境中易与腐蚀性离子件发生反应,产生一层致密的含铈元素的氯化物或氧化物层,进而起到优异的保护作用;钪的应用使腐蚀析出相沿晶界弥散分布,不易形成腐蚀通道,进而提高合金的耐腐蚀性能;而铈和钪按特定比例组成的混合稀土元素料,在本申请铝合金体系中,相互复配,能够大大提高得到铝合金的耐腐蚀性能。同时,混合稀土元素料和改性石墨粉的混合使用,能够相互配合并共同作用,进而能够改善铝合金的结晶条件,细化了晶粒和结晶,提高了铝合金的强度和耐腐蚀性能。
优选的,所述混合稀土元素料由铈和钪按重量比为1:0.55组成。
通过采用上述技术方案,上述比例的铈和钪所组成的混合稀土元素料,在本申请铝合金混合体系中起到的效果最为优异,对铝合金整体的强度和耐腐蚀性能提升较为明显。
第二方面,本申请提供一种耐腐蚀高强铝合金的制备方法,采用如下的技术方案:
一种耐腐蚀高强铝合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)按配比准备包含镁、铁、铜、锌、铬、钛、镍、硅、锶、锆、改性石墨粉和铝的原料;
(2)将步骤(1)中的铝进行熔融,得到铝液,然后按比例加入其他组分原料进行熔炼,得到熔炼液;
(3)将步骤(2)得到熔炼液中加入使用精炼剂进行精炼处理,经除渣和脱气处理后,浇注制成耐腐蚀高强铝合金。
通过采用上述技术方案,本申请耐腐蚀高强铝合金的制备步骤较少,工艺简单,便于大规模生产。同时,铝进行熔融,再与其他各组分原料混合进行熔炼,以及后续进行精炼处理,过程易于进行品质管控,有利于保证得到耐腐蚀高强铝合金的品质。
优选的,步骤(2)中,熔炼温度为700-800℃,熔炼时间为2-3h。
通过采用上述技术方案,上述熔炼温度和熔炼时间,能够保证各组成原料的充分混合,使合金元素不易出现烧损,进而有利于最终得到品质优异稳定的铝合金。
优选的,步骤(3)中,精炼温度为820-880℃,精炼时间为20-30min。
通过采用上述技术方案,精炼是采用在熔炼液中添加精炼剂对其进行脱气和除渣处理,上述精炼温度和精炼时间,有利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出,进而使最终得到的铝合金具有优异的品质。
优选的,所述精炼剂包含以下重量份的原料:
氟化钙8-12份;
氯化钠10-15份;
氯化锌5-10份;
氟硅酸钠5-9份;
氟化铝钠3-5份;
硫酸钠2-6份。
通过采用上述技术方案,上述原料组成的精炼剂具有较强的除杂和除气能力,提高铝合金的均匀性,且对铝合金组织起到变质和细化作用,有效减小铝合金的枝晶间距,进而使最终得到铝合金的强度和耐腐蚀性能有所提高。
优选的,所述精炼剂的用量为熔炼液质量的0.1-0.2%。
通过采用上述技术方案,上述添加量的精炼剂即能够发挥出充分的除杂和除气效果。
优选的,步骤(3)的精炼过程中通入使用惰性气体,惰性气体为氮气和氩气中的任意一种或两种按任意质量比的混合气体。
通过采用上述技术方案,通入惰性气体,利用气泡上述过程,即可以带出氢气,达到除气效果,又可以带出氧化杂质至熔炼液表面,有利于后续除渣,进而达到强化精炼的效果;而氮气和氩气无毒、无腐蚀性,且价格相对较低,所带来的效果也最为优异。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、对石墨粉进行改性处理,在石墨表面形成结晶的硅铝酸盐,使石墨表面覆盖一层连续的膜结构,优化完善了石墨的表面结构,进而使得到的改性石墨粉在应用后,能够保证其他原料所形成混合体系强度的稳定,并能够使得到的铝合金在海洋大气环境中具有优异的耐腐蚀性能;
2、通过铈和钪按特定比例组成的混合稀土元素料,并通过混合稀土元素料和改性石墨粉的混合使用,在应用过程中,能够改善铝合金的结晶条件,细化了晶粒和结晶,提高了铝合金的强度和耐腐蚀性能;
3、在铝合金制备的精炼过程中,使用特定原料按特比配比组成的精炼剂,发挥出优异的除杂和除气能力,并对铝合金组织起到变质和细化作用,进而使最终得到铝合金的强度和耐腐蚀性能有所提高。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的各实施例中所用的原料,除特殊说明之外,其他均为市售:
石墨粉规格325目,购自琳达矿产tl003型号。
改性石墨粉的制备例
制备例1
改性石墨粉由石墨粉按以下步骤制备得到:
S1、将石墨粉、氧化铝粉按质量比为1:1.9混合后在浓硝酸溶液中25℃下搅拌反应2h,然后加热至85℃搅拌反应25min,加去离子水稀释,过滤洗涤干燥,得到预处理石墨粉;
S2、取四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水按摩尔比为4.4:25:0.1:700混合,得到改性液;将预处理石墨粉浸没在改性液中,在165℃下反应6.5h,经过滤洗涤干燥后,得到改性石墨粉。
制备例2
改性石墨粉由石墨粉按以下步骤制备得到:
S1、将石墨粉、氧化铝粉按质量比为1:1.9混合后在浓硝酸溶液中25℃下搅拌反应2h,然后加热至85℃搅拌反应25min,加去离子水稀释,过滤洗涤干燥,得到预处理石墨粉;
S2、取四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水按摩尔比为4:26:0.1:700混合,得到改性液;将预处理石墨粉浸没在改性液中,在165℃下反应6.5h,经过滤洗涤干燥后,得到改性石墨粉。
制备例3
改性石墨粉由石墨粉按以下步骤制备得到:
S1、将石墨粉、氧化铝粉按质量比为1:1.9混合后在浓硝酸溶液中25℃下搅拌反应2h,然后加热至85℃搅拌反应25min,加去离子水稀释,过滤洗涤干燥,得到预处理石墨粉;
S2、取四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水按摩尔比为3:22:0.1:650混合,得到改性液;将预处理石墨粉浸没在改性液中,在165℃下反应6.5h,经过滤洗涤干燥后,得到改性石墨粉。
制备例4
改性石墨粉由石墨粉按以下步骤制备得到:
S1、将石墨粉、氧化铝粉按质量比为1:1.9混合后在浓硝酸溶液中25℃下搅拌反应2h,然后加热至85℃搅拌反应25min,加去离子水稀释,过滤洗涤干燥,得到预处理石墨粉;
S2、取四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水按摩尔比为5:30:0.1:750混合,得到改性液;将预处理石墨粉浸没在改性液中,在165℃下反应6.5h,经过滤洗涤干燥后,得到改性石墨粉。
制备例5
改性石墨粉由石墨粉按以下步骤制备得到:
S1、将石墨粉、氧化铝粉按质量比为1:1.2混合后在浓硝酸溶液中30℃下搅拌反应1.5h,然后加热至80℃搅拌反应30min,加去离子水稀释,过滤洗涤干燥,得到预处理石墨粉;
S2、取四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水按摩尔比为4.4:25:0.1:700混合,得到改性液;将预处理石墨粉浸没在改性液中,在150℃下反应8h,经过滤洗涤干燥后,得到改性石墨粉。
制备例6
改性石墨粉由石墨粉按以下步骤制备得到:
S1、将石墨粉、氧化铝粉按质量比为1:2.6混合后在浓硝酸溶液中27.5℃下搅拌反应2.5h,然后加热至90℃搅拌反应20min,加去离子水稀释,过滤洗涤干燥,得到预处理石墨粉;
S2、取四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水按摩尔比为4.4:25:0.1:700混合,得到改性液;将预处理石墨粉浸没在改性液中,在180℃下反应5h,经过滤洗涤干燥后,得到改性石墨粉。
实施例
实施例1
一种耐腐蚀高强铝合金,各组分及其相应的重量如表1所示,并通过如下步骤制备获得:
(1)按配比准备包含镁、铁、铜、锌、铬、钛、镍、硅、锶、锆、改性石墨粉和铝的原料;
(2)将步骤(1)中的铝进行熔融,得到铝液,然后按比例加入其他组分原料进行熔炼,熔炼温度为750℃,熔炼时间为2.5h,得到熔炼液;
(3)将步骤(2)得到熔炼液中加入使用精炼剂进行精炼处理,精炼温度为850℃,精炼时间为25min,经除渣和脱气处理后,浇注制成耐腐蚀高强铝合金。
注:上述步骤中的精炼剂包含以下重量份(kg/份)的原料:氟化钙10份;氯化钠12.5份;氯化锌7.5份;氟硅酸钠7份;氟化铝钠4份;硫酸钠4份;且精炼剂的用量为熔炼液质量的0.15%;改性石墨粉为制备例1中获得。
实施例2-3
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,各组分及其相应的重量如表1所示。
表1实施例1-3中各组分及其重量百分比(%)
实施例4
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,精炼剂包含以下重量份(kg/份)的原料:氟化钙8份;氯化钠10份;氯化锌5份;氟硅酸钠5份;氟化铝钠3份;硫酸钠2份。
实施例5
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,精炼剂包含以下重量份(kg/份)的原料:氟化钙12份;氯化钠15份;氯化锌10份;氟硅酸钠9份;氟化铝钠5份;硫酸钠6份。
实施例6
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,精炼剂的用量为熔炼液质量的0.1%。
实施例7
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,精炼剂的用量为熔炼液质量的0.2%。
实施例8
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,步骤(2)中,熔炼温度为700℃,熔炼时间为3h。
实施例9
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,步骤(2)中,熔炼温度为800℃,熔炼时间为2h。
实施例10
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,步骤(3)中,精炼温度为820℃,精炼时间为30min。
实施例11
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,步骤(3)中,精炼温度为880℃,精炼时间为20min。
实施例12
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,步骤(1)的原料中还加入有质量百分比为0.15%的混合稀土元素料,混合稀土元素料由铈和钪按重量比为1:0.55组成。
实施例13
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,原料中混合稀土元素料的加入量为0.1%。
实施例14
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,原料中混合稀土元素料的加入量为0.2%。
实施例15
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,混合稀土元素料由铈和钪按重量比为1:0.7组成。
实施例16
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,混合稀土元素料由铈和钪按重量比为1:0.5组成。
实施例17
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,混合稀土元素料由铈和钪按重量比为1:0.3组成。
实施例18
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,混合稀土元素料仅选用为铈。
实施例19
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,混合稀土元素料仅选用为钪。
实施例20
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,步步骤(3)的精炼过程中通入使用惰性气体,惰性气体的流量为6L/h,且惰性气体为氮气。
实施例21
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例20的不同之处在于,惰性气体为氩气。
实施例22
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例20的不同之处在于,惰性气体为氮气和氩气按质量比为4:1的混合气体。
实施例23
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,改性石墨粉为制备例2中获得。
实施例24
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,改性石墨粉为制备例3中获得。
实施例25
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,改性石墨粉为制备例4中获得。
实施例26
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,改性石墨粉为制备例5中获得。
实施例27
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,改性石墨粉为制备例6中获得。
实施例28
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,步骤(3)中所使用的精炼剂等质量替换为市售世达SATA-PF-330型精炼剂。
对比例
对比例1
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,步骤(1)的原料中不含有改性石墨粉。
对比例2
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,步骤(1)的原料中不含有改性石墨粉。
对比例3
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例1的不同之处在于,改性石墨粉等质量替换为未改性前的石墨粉。
对比例4
一种耐腐蚀高强铝合金,与实施例12的不同之处在于,改性石墨粉等质量替换为未改性前的石墨粉。
性能检测试验试验样品:采用实施例1-28中获得的耐腐蚀高强铝合金作为试验样品1-28,采用对比例1-4中获得的耐腐蚀高强铝合金作为对照样品1-4。
试验方法:
(1)晶间腐蚀试验:将试验样品1-28和对照样品1-4分别截取10个20mm×30mm×3mm的小块试样,试验溶液选用含57g/L氯化钠和10ml/L过氧化氢的水溶液,然后将各样品对应的10个小块试样分别单独置于试验溶液中,面容比为15mm2/ml,试验温度为35℃,腐蚀时间为48h,最后经腐蚀的小块试样在垂直主形变方向一端切去一块进行金相显微观察,记录各小块试样的腐蚀深度,取平均值即为对应试验样品或对照样品的腐蚀深度,记入表2中;
(2)拉伸强度试验:将试验样品1-28和对照样品1-4分别按GB6397-86《金属拉伸试验试样》中的要求加工成标准试样,然后采用拉伸试验机进行拉伸测试,每种样品分别制作三个标准试样进行测试,取测试结果的平均值为对应试验样品或对照样品的拉伸强度,记入表2中。
表2试验样品1-28和对照样品1-4的测试结果
结合实施例1和对比例1、对比例3并结合表2可以看出,本申请使用改性石墨粉结合其他金属原料制成的铝合金,相比使用未改性石墨粉结合其他金属原料制成的铝合金,对表现出的耐腐蚀性能,提升效果较为显著。同时,未改性石墨粉的加入虽能带来耐腐蚀性能的提升,却会导致铝合金整体拉伸强度的降低,而改性石墨粉的使用,既能提升耐腐蚀性能,还能够稳定铝合金混合体系的拉伸强度。由此可见,对石墨粉进行改性得到的改性石墨粉在应用后,不仅能够保证其他原料所形成混合体系强度的稳定,即试验中拉伸强度的稳定,还够使得到的铝合金在海洋大气环境中具有优异的耐腐蚀性能,即试验中腐蚀深度较低。
结合实施例1和实施例12-17并结合表2可以看出,加入由铈和钪按特定比例组成的混合稀土元素料,能够大大提高铝合金的耐腐蚀性能和拉伸强度,其中当铈和钪的质量混合比为1:0.55时,发挥的效果较为优异。再结合实施例18-19时,可以看出,单独使用铈或钪,带来的提升效果均有限,且远远不及铈和钪配合使用带来的提升效果优异。
结合实施例1和实施例20-22并结合表2可以看出,在精炼过程中,通入惰性气体,利用气泡上述过程,强化除气和除渣效果,可提高铝合金的耐腐蚀性能和拉伸强度,而氮气和氩气均能够带来良好的应用效果。
结合实施例1和实施例28并结合表2可以看出,相比现有市售精炼剂,本申请采用特定组分原料按特定比例配合组成的精炼剂,在应用过程中,对铝合金耐腐蚀性能和拉伸强度的提升效果较为突出。
结合实施例1和实施例12、对比例1-2并结合表2可以看出,本申请中的改性石墨粉和混合稀土元素料在共同使用时,相互之间能够起到良好的复配增效作用,使铝合金的耐腐蚀性能和拉伸强度大大提高;而单独使用改性石墨粉或混合稀土元素料,对铝合金耐腐蚀性能的提升效果远不如二者复配使用带来的提升效果优异;且在不含有改性石墨粉的前提下,使用混合稀土元素料对铝合金拉伸强度的提升,则不如改性石墨粉和混合稀土元素料共同使用对铝合金拉伸强度带来的提升效果优异。再结合实施例12和对比例4可以看出,未改性的石墨粉在与混合稀土元素料配合使用时,虽能带来耐腐蚀性能和拉伸强度的提升效果,但远不如改性石墨粉与混合稀土元素料配合应用带来的效果优异。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀高强铝合金,其特征在于,所述耐腐蚀高强铝合金由包含以下质量百分比的原料制成:
镁 0.55-1.25%;
铁 0.08-0.12%;
铜 1.3-2.5%;
锌 0.15-0.23%;
铬 0.07-0.15%;
钛 0.05-0.13%;
镍 0.03-0.06%;
硅 0.32-0.68%;
锶 0.06-0.12%;
锆 0.05-0.1%;
改性石墨粉 0.04-0.06%;
余量为铝;
所述改性石墨粉由石墨粉按以下步骤制备得到:
S1、将石墨粉、氧化铝粉按质量比为1:(1.2-2.6)混合后在浓硝酸溶液中25-30℃下搅拌反应1.5-2.5h,然后加热至80-90℃搅拌反应20-30min,加去离子水稀释,过滤洗涤干燥,得到预处理石墨粉;
S2、取四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水按摩尔比为(3-5):(22-30):0.1:(650-750)混合,得到改性液;将预处理石墨粉浸没在改性液中,在150-180℃下反应5-8h,经过滤洗涤干燥后,得到改性石墨粉。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀高强铝合金,其特征在于:S1步骤中,四丙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠和去离子水的摩尔比为4.4:25: 0.1:700。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀高强铝合金,其特征在于:所述耐腐蚀高强铝合金的原料中还加入有质量百分比为0.1-0.2%的混合稀土元素料,所述混合稀土元素料由铈和钪按重量比为1:(0.3-0.7)组成。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀高强铝合金,其特征在于:所述混合稀土元素料由铈和钪按重量比为1:0.55组成。
5.权利要求1所述的耐腐蚀高强铝合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按配比准备包含镁、铁、铜、锌、铬、钛、镍、硅、锶、锆、改性石墨粉和铝的原料;
(2)将步骤(1)中的铝进行熔融,得到铝液,然后按比例加入其他组分原料进行熔炼,得到熔炼液;
(3)将步骤(2)得到熔炼液中加入使用精炼剂进行精炼处理,经除渣和脱气处理后,浇注制成耐腐蚀高强铝合金。
6.根据权利要求5所述的耐腐蚀高强铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,熔炼温度为700-800℃,熔炼时间为2-3h。
7.根据权利要求5所述的耐腐蚀高强铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,精炼温度为820-880℃,精炼时间为20-30min。
8.根据权利要求5所述的耐腐蚀高强铝合金的制备方法,其特征在于:所述精炼剂包含以下重量份的原料:
氟化钙 8-12份;
氯化钠 10-15份;
氯化锌 5-10份;
氟硅酸钠 5-9份;
氟化铝钠 3-5份;
硫酸钠 2-6份。
9.根据权利要求8所述的耐腐蚀高强铝合金的制备方法,其特征在于:所述精炼剂的用量为熔炼液质量的0.1-0.2%。
10.根据权利要求5述的耐腐蚀高强铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(3)的精炼过程中通入使用惰性气体,惰性气体为氮气和氩气中的任意一种或两种按任意质量比的混合气体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211520708.0A CN115896567B (zh) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211520708.0A CN115896567B (zh) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115896567A true CN115896567A (zh) | 2023-04-04 |
CN115896567B CN115896567B (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=86472595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211520708.0A Active CN115896567B (zh) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115896567B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005015827A (ja) * | 2003-06-24 | 2005-01-20 | Toshiba Corp | アルミニウム摺動部材およびその製造方法 |
CN109136672A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-04 | 贵州航天风华精密设备有限公司 | 一种耐腐蚀高强铝合金及制备方法 |
US20190161834A1 (en) * | 2017-11-24 | 2019-05-30 | Sj Tech Co., Ltd | High-strength aluminum alloy for die casting having excellent corrosion resistance and thermal conductivity, method for producing the same, and method for producing aluminum alloy casting using the same |
CN110408826A (zh) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 东莞市润华铝业有限公司 | 一种用于散热器的铝合金型材及其制备方法 |
US20210238715A1 (en) * | 2020-02-03 | 2021-08-05 | Delta Electronics, Inc. | Aluminum alloy composition and manufacturing method thereof |
JP2022048993A (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 三協立山株式会社 | アルミニウム合金 |
-
2022
- 2022-11-30 CN CN202211520708.0A patent/CN115896567B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005015827A (ja) * | 2003-06-24 | 2005-01-20 | Toshiba Corp | アルミニウム摺動部材およびその製造方法 |
US20190161834A1 (en) * | 2017-11-24 | 2019-05-30 | Sj Tech Co., Ltd | High-strength aluminum alloy for die casting having excellent corrosion resistance and thermal conductivity, method for producing the same, and method for producing aluminum alloy casting using the same |
CN110408826A (zh) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 东莞市润华铝业有限公司 | 一种用于散热器的铝合金型材及其制备方法 |
CN109136672A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-04 | 贵州航天风华精密设备有限公司 | 一种耐腐蚀高强铝合金及制备方法 |
US20210238715A1 (en) * | 2020-02-03 | 2021-08-05 | Delta Electronics, Inc. | Aluminum alloy composition and manufacturing method thereof |
JP2022048993A (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 三協立山株式会社 | アルミニウム合金 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115896567B (zh) | 2024-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100557053C (zh) | 高强高韧耐蚀Al-Zn-Mg-(Cu)合金 | |
CN111187950B (zh) | 6系铝合金及其制备方法,移动终端 | |
CA1228251A (en) | Aluminium alloys | |
CN108060324B (zh) | 一种高强耐蚀耐磨阀件用铜合金棒材及其制备方法 | |
CN106756227A (zh) | 一种高弹性、耐海水腐蚀的铜合金 | |
CN110724863A (zh) | 一种高镁稀土铝合金大规格铸锭及其制备方法 | |
CN115747563B (zh) | 一种海洋工程用Cu-15Ni-8Sn基合金及其制备方法 | |
CN105369077A (zh) | 一种铝合金导体材料及其制备方法 | |
CN110951989B (zh) | 一种高强韧铜锌铝形状记忆合金及其制备方法 | |
CN115896567B (zh) | 一种耐腐蚀高强铝合金及其制备方法 | |
CN102676877B (zh) | 一种铁白铜合金及其制备方法 | |
CN103131982B (zh) | 一种多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料 | |
CN114032418B (zh) | 一种高流动性压铸锌合金及其制备方法 | |
CN109706352A (zh) | 一种铝合金挤压管材及其制备方法 | |
CN110629081B (zh) | 新型耐热高强度高塑性耐腐蚀Al-Cu-Mg-Zn-Ti系铝合金及其制备方法 | |
CN110951983B (zh) | 一种细化2618铝合金铸态晶粒组织的方法 | |
CN114703409A (zh) | 一种高强度耐腐蚀铝合金及其铸造方法 | |
CN112695234A (zh) | 一种耐蚀铝合金及其制备方法 | |
CN112695235A (zh) | 一种高合金化Al-Zn-Mg-Cu-Ce合金的单级均匀化热处理方法 | |
CN113462914A (zh) | 耐腐蚀铝锭及其制备方法 | |
CN107460378B (zh) | 一种Al-Si-Fe-Mg-Cu合金导体材料及其制备方法 | |
CN111020325A (zh) | 一种耐腐蚀镁锂合金 | |
CN111330999A (zh) | 一种中强高弹性模量钛合金无缝管及其制备方法 | |
CN111041306A (zh) | 一种优良焊接性的2xxx系铝合金及其制备方法 | |
CN105779836B (zh) | 一种耐腐蚀的镁合金及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |