CN116851483A - 一种高强度铝材生产工艺及铝材 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝材生产技术领域，尤其是涉及一种高强度铝材生产工艺及铝材，铝材的生产工艺为：S11、融化处理；S12、挤压成型；S13、阳极氧化；S14、电泳涂装；本发明通过将铝材进行融化处理，通过对熔炼炉内分批投放原料，避免熔炼炉内由于原料过多导致熔炼时间延长降低熔炼效率；通过阳极氧化，可以使铝材表面形成一层均匀且致密的氧化层，从而使铝材的表面硬度达到(200‑300HV)，提升铝材的强度；同时通过挤压成型，利用溶体进行二次挤压成型，改变了传统中的挤压次数，有利于使铝材内的气泡完全排除，避免了铝材内残留有气泡降低了铝材的强度；最后通过电泳涂装，将有机树脂的胶体粒子沉积在铝材上形成透明或各种颜色的有机涂覆层，加强铝材的防腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝材生产技术领域，尤其是涉及一种高强度铝材生产工艺及铝材。
背景技术
铝材是由铝和其它合金元素制造的制品，主要金属元素是铝，再加上一些合金元素，能提高铝材的性能。铝材主要有建筑使用铝材、电气机器使用铝材，突出机器用、包卸容器用铝材等，其中建筑使用铝材应用最为广泛。
但传统的制备铝材的工艺熔化时间长，从而降低了制备效率，同时在进行挤压的过程中不利于使铝材中的气泡排除，从而降低了铝材的强度，同时现有的铝材的硬度、抗拉强度、弯曲度以及耐腐蚀性能较低，不能适用于一些要求较高的场景中。
发明内容
本发明目的在于提供一种高强度铝材生产工艺及铝材，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高强度铝材生产工艺，包括以下步骤：
S11、融化处理，选用制备铝材的组合材料，并计算出各组材料的成分用量，按照比例搭配调料，然后混合各组材料并加入催化剂进行熔炼、脱气、出渣和锻造处理；
S12、挤压成型，将锻造后的铝锭放入挤压机的特定模具中进行挤出，并将挤压后的铝材进行热处理工艺强化铝材强度；
S13、阳极氧化，经热处理后的铝材放置室温下8-10h，然后对铝材表面采用有机溶剂浸泡进行除油，并采用50℃-70℃的碱性溶液进行腐蚀处理，水洗干净后进行化学抛光，抛光结束后将铝材放在常温的中和试剂浸泡45-60秒中和ph值，再次水洗干净后利用电解原理对铝材进行阳极氧化生成氧化层，最后放置烤炉中烘干至水分蒸发；
S14、电泳涂装，将氧化后的铝材进行电镀涂装，采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在铝材上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层，并将其放置入烤炉中进行烘烤脱水成色，即得高强度铝材。
优选的，所述S11中的组合材料按重量份数由以下比例组成：铝粉30-50份、锌粉5-15份、硅0.5-1.5份、氧化镁10-15份、碳粉1-3份、氧化钛3-5份、锰5-8份、铬0.1-0.8份、氢化钙8-13份、防水剂3-6份、其他15-20份。
优选的，所述S11中所述催化剂为电解银、熔铁和氯化铁中的一种。
优选的，所述防水剂为PFHS(甲基)丙烯酸全氟己基乙基酯共聚物，所述其他还包括苯基环丙烷羧酸1-2份、聚丙烯酰胺2-5份。
所述S12中热处理工艺包括空冷淬火工艺和人工时效工艺，所述空冷淬火工艺的操作步骤为：
退火：将铝材加热到400℃-450℃，且保温至30-60min后冷却到室温；
淬火：重新将铝材加热至500℃-550℃并保持1-2h后，快速将铝材转移淬入到冷却水或油中，其中，淬火冷却速度为80-150℃/S,水温或者油温为30℃-60℃；
所述人工时效工艺的操作步骤为：将已淬火时效的铝材控制温度在200℃以下，并保持时长为4-6h，再快速进行水冷降至20℃-40℃。
优选的，所述淬火步骤中冷却水或油中可加入溶剂调节水的冷却能力，所述溶剂采用聚乙醇水溶液。
优选的，所述S13中表面除油使用的有机溶剂为松节油，浸泡时间为10-20min，所述碱性溶液为5％碳酸钙溶液，所述中和试剂为硫酸、氯化铁、硝酸和水的混合液，所述硫酸的浓度为98％，其质量百分比为3-5％，所述氯化铁的质量百分比为1-3％，所述硝酸的浓度为65％，其质量百分比为30-35％。
所述S14中的电化学方法是在电解质水溶液中加入铝材、带正电的水溶性树脂粒子以及吸附着色的染料，在电解质水溶液中发生电沉积，带正电的水溶性树脂粒子移动到铝材表面放电，形成不溶于水的沉积层，经烘烤后形成漆膜。
第二方面，本申请提供一种铝材，由上述生产工艺制得。
综上所述，本发明的有益效果为:
1.本发明通过将铝材进行融化处理，通过对熔炼炉内分批投放原料，避免了熔炼炉内由于原料过多导致熔炼时间的延长，降低了熔炼效率；通过阳极氧化处理，可以使铝材表面形成一层均匀且致密的氧化层(Al2O3-6H2O俗名钢玉)这种氧化膜能使铝材的表面硬度达到(200-300HV)，从而提升铝材的强度；同时通过挤压成型处理，利用溶体进行二次挤压成型，改变了传统中的挤压次数，有利于使铝材内的气泡完全排除，避免了铝材内残留有气泡降低了铝材的强度；最后通过电泳涂装，采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在铝材上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层，使得铝材的样式丰富，还能够加强铝材的防腐蚀性能。
2.本发明中通过增添防水剂，防水剂能够在铝材生产过程中结合并在铝材表面形成一层防水膜层，进而能够提升铝材的防水防锈性能。
具体实施方式
下面对本发明的一种高强度铝材生产工艺及铝材举出若干实施例。
实施例一
一种高强度铝材生产工艺，包括以下步骤：
S11、融化处理，选用制备铝材的组合材料，并计算出各组材料的成分用量，按照比例搭配调料，然后混合各组材料并加入催化剂进行熔炼、脱气、出渣和锻造处理；
S12、挤压成型，将锻造后的铝锭放入挤压机的特定模具中进行挤出，并将挤压后的铝材进行热处理工艺强化铝材强度，热处理工艺包括空冷淬火工艺和人工时效工艺，空冷淬火工艺的操作步骤为：
退火：将铝材加热到400℃-450℃，且保温至30-60min后冷却到室温；
淬火：重新将铝材加热至500℃-550℃并保持1-2h后，快速将铝材转移淬入到冷却水或油中，其中，淬火冷却速度为80-150℃/S,水温或者油温为30℃-60℃；
所述人工时效工艺的操作步骤为：将已淬火时效的铝材控制温度在200℃以下，并保持时长为4-6h，再快速进行水冷降至20℃-40℃。
S13、阳极氧化，经热处理后的铝材放置室温下8-10h，然后对铝材表面采用有机溶剂浸泡进行除油，并采用50-70℃的碱性溶液进行腐蚀处理，水洗干净后进行化学抛光，抛光结束后将铝材放在常温的中和试剂浸泡45-60秒中和ph值，再次水洗干净后利用电解原理对铝材进行阳极氧化生成氧化层，最后放置烤炉中烘干至水分蒸发；
S14、电泳涂装，将氧化后的铝材进行电镀涂装，采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在铝材上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层，并将其放置入烤炉中进行烘烤脱水成色，即得高强度铝材。
基于上述步骤S11中的组合材料按重量份数由以下比例组成：铝粉30-50份、锌粉5-15份、硅0.5-1.5份、氧化镁10-15份、碳粉1-3份、氧化钛3-5份、锰5-8份、铬0.1-0.8份、氢化钙8-13份、防水剂3-6份、其他15-20份。
基于上述步骤S11中催化剂为电解银、熔铁和氯化铁中的一种，防水剂为PFHS(甲基)丙烯酸全氟己基乙基酯共聚物。
基于上述步骤S12中淬火步骤中冷却水或油中可加入溶剂调节水的冷却能力，所述溶剂采用聚乙醇水溶液。
基于上述步骤S13中表面除油使用的有机溶剂为松节油，浸泡时间为10-20min，所述碱性溶液为5％碳酸钙溶液，所述中和试剂为硫酸、氯化铁、硝酸和水的混合液，所述硫酸的浓度为98％，其质量百分比为3-5％，所述氯化铁的质量百分比为1-3％，所述硝酸的浓度为65％，其质量百分比为30-35％。
基于上述步骤S14中的电化学方法是在电解质水溶液中加入铝材、带正电的水溶性树脂粒子以及吸附着色的染料，在电解质水溶液中发生电沉积，带正电的水溶性树脂粒子移动到铝材表面放电，形成不溶于水的沉积层，经烘烤后形成漆膜。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例二
一种高强度铝材生产工艺，包括以下步骤：
S11、融化处理，选用制备铝材的组合材料，并计算出各组材料的成分用量，按照比例搭配调料，然后混合各组材料并加入催化剂进行熔炼、脱气、出渣和锻造处理；
S12、挤压成型，将锻造后的铝锭放入挤压机的特定模具中进行挤出，并将挤压后的铝材进行热处理工艺强化铝材强度，热处理工艺包括空冷淬火工艺和人工时效工艺；
其中上述步骤S12中，空冷淬火工艺的操作步骤为：
退火：将铝材加热到450℃-500℃，且保温至30-60min后冷却到室温；
淬火：重新将铝材加热至550℃-600℃并保持1-2h后，快速将铝材转移淬入到冷却水或油中，其中，淬火冷却速度为80-150℃/S,水温或者油温为30℃-60℃；
所述人工时效工艺的操作步骤为：将已淬火时效的铝材控制温度在100℃以下，并保持时长为4-6h，再快速进行水冷降至20℃-40℃。
S13、阳极氧化，经热处理后的铝材放置室温下8-10h，然后对铝材表面采用有机溶剂浸泡进行除油，并采用50-70℃的碱性溶液进行腐蚀处理，水洗干净后进行化学抛光，抛光结束后将铝材放在常温的中和试剂浸泡45-60秒中和ph值，再次水洗干净后利用电解原理对铝材进行阳极氧化生成氧化层，最后放置烤炉中烘干至水分蒸发；
S14、电泳涂装，将氧化后的铝材进行电镀涂装，采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在铝材上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层，并将其放置入烤炉中进行烘烤脱水成色，即得高强度铝材。
基于上述步骤S11中的组合材料按重量份数由以下比例组成：铝粉20-40份、锌粉8-16份、硅0.8-2份、氧化镁5-13份、碳粉0.8-2.5份、氧化钛1-3份、锰5-8份、铬0.3-0.5份、氢化钙12-15份、防水剂2-5份、其他10-15份。
基于上述步骤S11中催化剂为电解银、熔铁和氯化铁中的一种，防水剂为PFHS(甲基)丙烯酸全氟己基乙基酯共聚物。
基于上述步骤S12中淬火步骤中冷却水或油中可加入溶剂调节水的冷却能力，所述溶剂采用聚乙醇水溶液。
基于上述步骤S13中表面除油使用的有机溶剂为松节油，浸泡时间为10-20min，所述碱性溶液为5％碳酸钙溶液，所述中和试剂为硫酸、氯化铁、硝酸和水的混合液，所述硫酸的浓度为98％，其质量百分比为3-5％，所述氯化铁的质量百分比为1-3％，所述硝酸的浓度为65％，其质量百分比为30-35％。
基于上述步骤S14中的电化学方法是在电解质水溶液中加入铝材、带正电的水溶性树脂粒子以及吸附着色的染料，在电解质水溶液中发生电沉积，带正电的水溶性树脂粒子移动到铝材表面放电，形成不溶于水的沉积层，经烘烤后形成漆膜。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例三
一种高强度铝材生产工艺，包括以下步骤：
S11、融化处理，选用制备铝材的组合材料，并计算出各组材料的成分用量，按照比例搭配调料，然后混合各组材料并加入催化剂进行熔炼、脱气、出渣和锻造处理；
S12、挤压成型，将锻造后的铝锭放入挤压机的特定模具中进行挤出，并将挤压后的铝材进行热处理工艺强化铝材强度，热处理工艺包括空冷淬火工艺和人工时效工艺；
其中上述步骤S12中，空冷淬火工艺的操作步骤为：
退火：将铝材加热到500℃-550℃，且保温至30-60min后冷却到室温；
淬火：重新将铝材加热至600℃-650℃并保持1-2h后，快速将铝材转移淬入到冷却水或油中，其中，淬火冷却速度为80-150℃/S,水温或者油温为30℃-60℃；
所述人工时效工艺的操作步骤为：将已淬火时效的铝材控制温度在200℃以下，并保持时长为4-6h，再快速进行水冷降至20℃-40℃。
S13、阳极氧化，经热处理后的铝材放置室温下8-10h，然后对铝材表面采用有机溶剂浸泡进行除油，并采用50-70℃的碱性溶液进行腐蚀处理，水洗干净后进行化学抛光，抛光结束后将铝材放在常温的中和试剂浸泡45-60秒中和ph值，再次水洗干净后利用电解原理对铝材进行阳极氧化生成氧化层，最后放置烤炉中烘干至水分蒸发；
S14、电泳涂装，将氧化后的铝材进行电镀涂装，采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在铝材上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层，并将其放置入烤炉中进行烘烤脱水成色，即得高强度铝材。
基于上述步骤S11中的组合材料按重量份数由以下比例组成：铝粉30-50份、锌粉6-13份、硅1-3份、氧化镁5-10份、碳粉3-5份、氧化钛2-4份、锰3-5份、铬0.3-0.6份、氢化钙0-5份、防水剂2-5份、其他20-25份。
基于上述步骤S11中催化剂为电解银、熔铁和氯化铁中的一种，防水剂为PFHS(甲基)丙烯酸全氟己基乙基酯共聚物。
基于上述步骤S12中淬火步骤中冷却水或油中可加入溶剂调节水的冷却能力，所述溶剂采用聚乙醇水溶液。
基于上述步骤S13中表面除油使用的有机溶剂为松节油，浸泡时间为10-20min，所述碱性溶液为5％碳酸钙溶液，所述中和试剂为硫酸、氯化铁、硝酸和水的混合液，所述硫酸的浓度为98％，其质量百分比为3-5％，所述氯化铁的质量百分比为1-3％，所述硝酸的浓度为65％，其质量百分比为30-35％。
基于上述步骤S14中的电化学方法是在电解质水溶液中加入铝材、带正电的水溶性树脂粒子以及吸附着色的染料，在电解质水溶液中发生电沉积，带正电的水溶性树脂粒子移动到铝材表面放电，形成不溶于水的沉积层，经烘烤后形成漆膜。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例四
与实施例1的区别在于，步骤S11中催化剂替换为氧化铝，各组分含量如下表1-2所示。
实施例五
与实施例1的区别在于，淬火步骤中冷却水或油中可加入溶剂调节水的冷却能力，溶剂替换为醋酸钠溶液，各组分含量如下表1-2所示。
实施例六
与实施例1的区别在于，防水剂替换为硫化铁、三氯化铁、无水氧化铝、三氯亚铁、硫酸铝、盐酸和水的混合物，各组分含量如下表1-2所示。
实施例七
与实施例1的区别在于，表面除油使用的有机溶剂替换为三氯乙烯，浸泡时间为5-10min，各组分含量如下表1-2所示。
实施例八
与实施例1的区别在于，碱性溶液替换为25％过氧化氢溶液，各组分含量如下表1-2所示。
表1-1组分含量表
表1-2组分含量表
性能测试实验
根据本申请实施例1-8的制备方法分别制得铝材试件，并将铝材试件切削成用于测试的棒状和块状试样进行拉伸以及硬度检测，同时选用普通生产工艺得铝材作为对比例，检测结果如下表1-3所示；
表1-3性能测试表
基于上述，本发明的优点在于：本发明通过将铝材进行融化处理，通过对熔炼炉内分批投放原料，避免了熔炼炉内由于原料过多导致熔炼时间的延长，降低了熔炼效率；通过阳极氧化处理，可以使铝材表面形成一层均匀且致密的氧化层(Al2O3-6H2O俗名钢玉)这种氧化膜能使铝材的表面硬度达到(200-300HV)，从而提升铝材的强度；同时通过挤压成型处理，利用溶体进行二次挤压成型，改变了传统中的挤压次数，有利于使铝材内的气泡完全排除，避免了铝材内残留有气泡降低了铝材的强度；最后通过电泳涂装，采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在铝材上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层，使得铝材的样式丰富，还能够加强铝材的防腐蚀性能；另外，通过增添防水剂，防水剂能够在铝材生产过程中结合并在铝材表面形成一层防水膜层，进而能够提升铝材的防水防锈性能。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个及以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高强度铝材生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S11、融化处理，选用制备铝材的组合材料，并计算出各组材料的成分用量，按照比例搭配调料，然后混合各组材料并加入催化剂进行熔炼、脱气、出渣和锻造处理；
S12、挤压成型，将锻造后的铝锭放入挤压机的特定模具中进行挤出，并将挤压后的铝材进行热处理工艺强化铝材强度；
S13、阳极氧化，经热处理后的铝材放置室温下8-10h，然后对铝材表面采用有机溶剂浸泡进行除油，并采用50-70℃的碱性溶液进行腐蚀处理，水洗干净后进行化学抛光，抛光结束后将铝材放在常温的中和试剂浸泡45-60秒中和ph值，再次水洗干净后利用电解原理对铝材进行阳极氧化生成氧化层，最后放置烤炉中烘干至水分蒸发；
S14、电泳涂装，将氧化后的铝材进行电镀涂装，采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在铝材上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层，并将其放置入烤炉中进行烘烤脱水成色，即得高强度铝材。
2.根据权利要求1所述的高强度铝材生产工艺，其特征在于，所述S11中的组合材料按重量份数由以下比例组成：铝粉30-50份、锌粉5-15份、硅0.5-1.5份、氧化镁10-15份、碳粉1-3份、氧化钛3-5份、锰5-8份、铬0.1-0.8份、氢化钙8-13份、防水剂3-6份、其他15-20份。
3.根据权利要求2所述的高强度铝材生产工艺，其特征在于，所述S11中所述催化剂为电解银、熔铁和氯化铁中的一种。
4.根据权利要求2所述的高强度铝材生产工艺，其特征在于，所述防水剂为PFHS(甲基)丙烯酸全氟己基乙基酯共聚物，所述其他还包括苯基环丙烷羧酸1-2份、聚丙烯酰胺2-5份。
5.根据权利要求1所述的高强度铝材生产工艺，其特征在于，所述S12中热处理工艺包括空冷淬火工艺和人工时效工艺，所述空冷淬火工艺的操作步骤为：
退火：将铝材加热到400℃-450℃，且保温至30-60min后冷却到室温；
淬火：重新将铝材加热至500℃-550℃并保持1-2h后，快速将铝材转移淬入到冷却水或油中，其中，淬火冷却速度为80-150℃/S,水温或者油温为30℃-60℃；
所述人工时效工艺的操作步骤为：将已淬火时效的铝材控制温度在200℃以下，并保持时长为4-6h，再快速进行水冷降至20℃-40℃。
6.根据权利要求5所述的高强度铝材生产工艺，其特征在于，所述淬火步骤中冷却水或油中可加入溶剂调节水的冷却能力，所述溶剂采用聚乙醇水溶液。
7.根据权利要求1所述的高强度铝材生产工艺，其特征在于，所述S13中表面除油使用的有机溶剂为松节油，浸泡时间为10-20min，所述碱性溶液为5％碳酸钙溶液，所述中和试剂为硫酸、氯化铁、硝酸和水的混合液，所述硫酸的浓度为98％，其质量百分比为3-5％，所述氯化铁的质量百分比为1-3％，所述硝酸的浓度为65％，其质量百分比为30-35％。
8.根据权利要求1所述的高强度铝材生产工艺，其特征在于，所述S14中的电化学方法是在电解质水溶液中加入铝材、带正电的水溶性树脂粒子以及吸附着色的染料，在电解质水溶液中发生电沉积，带正电的水溶性树脂粒子移动到铝材表面放电，形成不溶于水的沉积层，经烘烤后形成漆膜。
9.根据权利要求1-8任一项所述的生产工艺制备得到的铝材。
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| CN202310590572.9A Pending CN116851483A (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种高强度铝材生产工艺及铝材 |
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