CN1176237C - 一种高镁低硅富含锰铬的耐蚀铝合金 - Google Patents
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Abstract
一种高镁低硅富含锰铬的耐蚀铝合金，涉及铝合金设计技术领域。其特征在于：Mg/Si比大于1.73，并含有Mn、Cr合金化元素，其化学成分为：Mg：0.6～1.0wt%；Si：0.2～0.6wt%；Mn：0.1～1.0wt%；Cr：0.1～0.4wt%；Fe：0～0.3wt%；Cu：0～0.2wt%；Zn：0～0.25wt%，其它元素单项为0～0.05wt%，其余为Al。按本发明提出的合金成分、工艺特征制备的型材具有优异的耐蚀性能和力学性能匹配。该合金性能高，成本底，可用在各种腐蚀环境条件下，并可获得长期的耐蚀使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种高镁低硅富含锰铬的耐蚀铝合金，属铝合金设计技术领域。
背景技术
迄今，在加工各类建筑铝型材或工业铝型材时多选用6063合金。6063合金具有优良的综合力学性能和加工工艺性能，能满足建筑业和工业型材的一般要求。6063合金属Al-Mg-Si系合金，在选择其Mg、Si含量时一般均使Mg、Si含量分别小于0.6wt％，并使Mg/Si比小于1.73、让Si稍稍过剩(即超过形成Mg2Si所需的Si)，使热处理后的组织为α-Al+Mg2Si+Si。此外，在加工该合金时，一般有意识地限制杂质元素Mn、Cr等的含量，以避免造成偏析、并在挤压淬火时省去均匀化工序。
然而，现行生产的6063合金型材在应用于耐蚀性要求高的工业环境(如石化、石油、海洋等环境)时，常常不能满足用户要求。例如用现有的6063合金型材(裸材，未阳极氧化)进行盐雾腐蚀试验时，在12小时内即出现点蚀，在24小时内即出现大面积腐蚀斑；因此，当要求长时间耐蚀时，就需要对6063合金型材进行阳极氧化处理并用铬酸盐等进行封孔处理，但这样一来，除增加了使用成本外，还对环境保护造成了压力。
另一方面，如果不用6063等铝合金而用铝锰系(3000系)合金和铝镁系(5000系)合金(并称为防锈铝合金)来加工断面形状复杂及需要一定强韧性匹配的型材时，也存在一些问题。铝锰系合金耐蚀性与工业纯铝相近，但是用其加工上述型材时，因硬度大，变形时容易开裂，合金在冷变形状态下有剥落腐蚀倾向。铝镁系合金与铝锰系合金一样属热处理不可强化合金，其强度比铝锰系合金高，但该系合金有晶间腐蚀与应力腐蚀倾向，尤其在镁含量高时更是如此。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高镁低硅富含锰铬的耐蚀铝合金，使所发明的铝合金比现有的6063合金或6000系铝合金更耐腐蚀，同时还兼有优良的加工工艺性能及力学性能。如通过添加适量的Mn，促进针状β-AlFeSi网状组织转化成球状不连续的α-AlFeSi组织，从而提高合金耐蚀性；通过添加适量的Cr，抑制Mg2Si相在晶界的析出，进而提高耐蚀性。
本发明提出的一种高镁低硅富含锰铬的耐蚀铝合金，含有Mg、Si合金化元素，其特征在于：Mg/Si比大于1.73，并含有Mn、Cr合金化元素，其化学成分为：Mg：0.6～1.0wt％；Si：0.2～0.6wt％；Mn：0.1～1.0wt％；Cr：0.1～0.4wt％；Fe：0～0.3wt％；Cu：0～0.2wt％；Zn：0～0.25wt％，其它元素单项为0～0.05wt％，其余为Al。
按不同要求，本发明提出的铝合金的较佳化学成分可为：
Mg：0.6～0.8wt％；Si：0.2～0.4wt％；Mn：0.1～0.5wt％；Cr：0.1～0.2wt％；Fe：0～0.3wt％；Cu：0～0.2wt％；Zn：0～0.25wt％，其它元素单项为0～0.05wt％，其余为Al，。
本发明提出的铝合金的较佳化学成分也可为：
Mg：0.7～0.9wt％；Si：0.3～0.5wt％；Mn：0.3～0.7wt％；Cr：0.2～0.3wt％；Fe：0～0.3wt％；Cu：0～0.2wt％；Zn：0～0.25wt％，其它元素单项为0～0.05wt％，其余为Al。
本发明提出的铝合金的较佳化学成分还可为：
Mg：0.8～1.0wt％；Si：0.4～0.6wt％；Mn：0.5～1.0wt％；Cr：0.3～0.4wt％；Fe：0～0.3wt％；Cu：0～0.2wt％；Zn：0～0.25wt％，其它元素单项为0～0.05wt％，其余为Al。
由于本发明Mg含量比6063合金通常实际采用的Mg含量高，且Mg/Si比大于1.73，并富含Mn、Cr等主加合金元素。通过添加适量的Mn，显著促进了针状β-AlFeSi网状组织转化成球状不连续的α-AlFeSi组织；加入适量Mn后，还使Mg2Si相沉淀均匀，从而提高了合金耐蚀性，特别是抗应力腐蚀开裂的能力，此外还提高了再结晶温度，抑制了晶粒长大。另外通过添加适量的Cr，抑制了Mg2Si相在晶界的析出，使再结晶后的晶粒呈细长状，因而提高了耐蚀性。
具体实施方式
根据本发明提出的合金成分要求，其制备加工半连铸铸锭时，首先于流槽中加入晶粒细化剂，对锯切锭均匀化处理后进行水冷，在挤出口后改空冷为水冷，挤压淬火后一小时内立即进行人工时效处理。
按本发明提出的合金成分、工艺特征挤压好型材后，型材(裸材)具有优异的耐蚀性能和力学性能匹配。可用作石化、石油、海洋等各种腐蚀环境条件下的工业建筑铝型材、工业铝型材、各种电器外壳外保护等，可获得长期的耐蚀使用寿命。
实施例1～10如下表1所示。其中试件挤压淬火后均采取人工时效，腐蚀试验条件均按国标GB2423.17-81。
表1.实施例
| 序号 | 主加合金元素含量(wt％) | 力学性能 | 耐蚀性能(盐雾腐蚀试验后的表面形貌) | |
| σb(MPa) | δ(％) | |||
| 1 | 0.28％Si，0.77％Mg，0.80％Mn，0.1％Cr | 200 | 13 | 72小时盐雾腐蚀后试件表面仅一角上有少许腐蚀斑纹 |
| 2 | 0.35％Si，0.83％Mg，0.80％Mn，0.10％Cr | 230 | 13 | 72小时盐雾腐蚀后试件表面无明显点蚀 |
| 3 | 0.36％Si，0.70％Mg，0.71％Mn，0.10％Cr | 270 | 13 | 72小时盐雾腐蚀后仅试件边沿(约1/4圆周)有少许片状斑纹 |
| 4 | 0.37％Si，0.78％Mg， | 250 | 14 | 72小时盐雾腐蚀后 |
| 0.78％Mn，0.20％Cr | 试件表面仅出现少许点蚀 | |||
| 5 | 0.40％Si，0.73％Mg，0.74％Mn，0.20％Cr | 250 | 13.5 | 72小时盐雾腐蚀后试件表面仅一角上有少许腐蚀斑纹 |
| 6 | 0.49％Si，0.89％Mg，0.20％Mn，0.20％Cr | 270 | 14 | 72小时盐雾腐蚀后试件表面无腐蚀 |
| 7 | 0.54％Si，0.98％Mg，0.20％Mn，0.20％Cr | 270 | 15 | 72小时盐雾腐蚀后试件表面无腐蚀 |
| 8 | 0.32％Si，0.64％Mg，0.52％Mn，0.31％Cr | 200 | 12 | 72小时盐雾腐蚀后试件表面无腐蚀 |
| 9 | 0.52％Si，0.96％Mg，0.50％Mn | 280 | 15 | 72小时盐雾腐蚀后试件表面仅出现少许点蚀 |
| 10 | 0.48％Si，0.92％Mg，0.31％Cr | 270 | 13 | 72小时盐雾腐蚀后试件表面仅一角上有少许腐蚀斑纹 |
Claims (4)
1、一种高镁低硅富含锰铬的耐蚀铝合金，含有Mg、Si合金化元素，其特征在于：Mg/Si比大于1.73，并含有Mn、Cr合金化元素中的任意一种或它们的组合，其化学成分为：Mg：0.6～1.0wt％；Si：0.2～0.6wt％；Mn：0.1～1.0wt％；Cr：0.1～0.4wt％；Fe：0～0.3wt％；Cu：0～0.2wt％；Zn：0～0.25wt％，其它元素单项为0～0.05wt％，其余为Al。
2、如权利要求1中所述的铝合金，其特征在于，其化学成分为：
Mg：0.6～0.8wt％；Si：0.2～0.4wt％；Mn：0.1～0.5wt％；Cr：0.1～0.2wt％；Fe：0～0.3wt％；Cu：0～0.2wt％；Zn：0～0.25wt％，其它元素单项为0～0.05wt％，其余为Al。
3、如权利要求1中所述的铝合金，其特征在于，其化学成分为：
Mg：0.7～0.9wt％；Si：0.3～0.5wt％；Mn：0.3～0.7wt％；Cr：0.2～0.3wt％；Fe：0～0.3wt％；Cu：0～0.2wt％；Zn：0～0.25wt％，其它元素单项为0～0.05wt％，其余为Al。
4、如权利要求1中所述的铝合金，其特征在于，其化学成分为：
Mg：0.8～1.0wt％；Si：0.4～0.6wt％；Mn：0.5～1.0wt％；Cr：0.3～0.4wt％；Fe：0～0.3wt％；Cu：0～0.2wt％；Zn：0～0.25wt％，其它元素单项为0～0.05wt％，其余为Al。
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