CN106191555A

CN106191555A - 一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金及其制备方法

Info

Publication number: CN106191555A
Application number: CN201610588429.6A
Authority: CN
Inventors: 罗布湾
Original assignee: Cixi City Yi Meijia Aluminum Co Ltd
Current assignee: Cixi City Yi Meijia Aluminum Co Ltd
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2016-12-07

Abstract

本发明公开了一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金，所述高硅铝合金元素的重量百分比组成为：硅25‑30%、镁2‑4%、锰0.2‑0.3%、铬1‑2%、钼 1‑2%、钒 0.2‑0.3%、钡0.3‑0.5%、铋 0.02‑0.03%、镱0.1‑0.3%、铕0.01‑0.02%，余量为铝和杂质。本发明通过调整合金的成分的组成、配比以及制备工艺，制得的高硅铝合金极大改善了铝合金的力学性能和耐腐蚀性，与现有的高硅合金相比，其抗磨损能力和抗腐蚀能力强，综合性能好，具有良好的应用前景。

Description

一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金材料技术领域，尤其涉及一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金的密度低，但是其强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。但是，目前大多暴露在室外的铝制产品的耐磨性能、抗腐蚀性能均不是很理想，尤其是人们日常生活中所使用的铝制门窗、公共场所的铝制栏杆、扶手等等始终处在风吹日晒雨淋的环境中，被腐蚀、氧化进而断裂损坏的情况很严重，极大缩短了其使用寿命。

而高硅铝硅合金具有其他铝合金不可比拟的高比强度、高耐磨耐蚀性、低热膨胀性及良好的尺寸稳定性，广泛应用于建筑装饰、导轨、轨道交通、集装箱等领域，因而它能取得显著的社会经济效益，如专利CN101333614A公开了一种含镁高硅铝合金的结构材料及其制备方法；专利CN104831132A公开了一种高硅铝合金及其制备方法；专利CN103290274A公开了一种耐磨耐碱蚀铝合金；以及专利CN105177366 A也公开了一种耐磨抗腐蚀的铝合金；然而目前高硅变形铝合金普遍存在硅颗粒较粗大且分布不均匀，铝基体再结晶晶粒混晶现象严重的问题，在高摩擦、强酸碱的使用条件下，容易被腐蚀、氧化进而断裂损坏，极大缩短了其使用寿命。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金，所述高硅铝合金元素的重量百分比组成为：硅25-30%、镁2-4%、锰0.2-0.3%、铬1-2%、钼 1-2%、钒 0.2-0.3%、钡0.3-0.5%、铋 0.02-0.03%、镱0.1-0.3%、铕0.01-0.02%，余量为铝和杂质。

进一步地，所述高硅铝合金元素的重量百分比组成为硅27-28%、镁2.5-3%、锰0.25-0.28%、铬1.4-1.6%、钼1.5-1.7%、钒0.22-0.24%、钡0.35-0.45%、铋 0.024-0.027%、镱0.15-0.2%、铕0.015-0.018%，余量为铝和杂质。

进一步地，所述高硅铝合金元素的重量百分比组成为硅27.6%、镁2.7%、锰0.27%、铬1.5%、钼1.6%、钒0.23%、钡0.4%、铋 0.026%、镱0.18%、铕0.016%，余量为铝和杂质。

进一步地，制备合金所用的原料中Al为99.9％的纯铝，Si是工业纯硅，Mg是工业纯镁，Mn是锰剂，其余为中间合金。

进一步地，所述杂质包括微量的碳、磷、硫，其含量均小于0.05%。

本发明的第二个方面是提供一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按上述重量百分比，准备各组分原料，各组分原料均为纯锭材料或中间合金；

步骤2，将铝锭、镁锭加入炉中升温至760-770℃下熔化，待铝锭完全熔化后，加入纯硅和锰剂，再升温至790-800℃加入各中间合金充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，并在750-760℃下保温40-50min，得到铝合金液；

步骤3，在640-660℃条件下对步骤2得到的铝合金液进行铸造，得到高硅铝合金铸锭；

步骤4，将步骤3得到的高硅铝合金铸锭在510-520℃范围内固溶处理2-3h，然后在15-20℃的冷却水中快速淬火，得到固溶处理后的铝合金铸锭；

步骤5，将步骤4固溶处理后的铝合金铸锭在160-180℃范围内进行时效处理5-7h，得到时效处理后的高硅铝合金铸锭；

步骤6，先将步骤5时效处理后的铝合金铸锭在温度570-590℃下进行两次热轧，待温度自然冷却至室温时再进行冷轧定型，既得耐磨抗腐蚀的高硅铝合金。

进一步地，所述步骤2中加入纯硅和锰剂后，添加总炉料重量的1-1.5%的覆盖剂，保温直至Si完全溶解后，再升温至790-800℃加入各中间合金。所述覆盖剂的添加量为总炉料重量的1.3%。

进一步地，所述覆盖剂的重量百分比组成为：Na₂SiF₆ 15-25%、MgCl₂ 40-50%、KCl30-40%。

优选地，所述覆盖剂的重量百分比组成为：Na₂SiF₆ 20%、MgCl₂ 45%、KCl 35%。

进一步地，所述步骤2中的精炼剂的加入量为总炉料重量的0.3-0.5%，按重量百分比计所述精炼剂由六氯乙烷70-80%和氟硅酸钠20-30%配置而成。

优选地，所述步骤2中的精炼剂的加入量为总炉料重量的0.4%，按重量百分比计所述精炼剂由六氯乙烷75%和氟硅酸钠25%配置而成。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的高硅铝合金通过调整合金的成分的组成及配比，不仅添加了锰、镁、硅等元素，还添加了铬、钒、钼、钡、铋、镱和铕等元素，通过高温熔炼，能够形成稳定的强化相，极大改善了铝合金的力学性能和耐蚀性，耐碱蚀，腐蚀速率由原来的0.027-0.03g/(m²·h)降至0.002g/(m²·h)以下，硬度由原来的490左右提高到750左右；采用本发明方法制备的高硅铝合金，其硬度高，耐磨性好，改善了产品的使用性，相比现有的高硅合金提高了抗磨损能力和抗腐蚀能力强，综合性能好，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1 耐磨抗腐蚀的高硅铝合金的制备

步骤1，按重量百分比组成为：硅25%、镁2%、锰0.2%、铬2%、钼 1%、钒 0.2%、钡0.3%、铋0.02%、镱0.1%、铕0.01%，余量为铝和杂质，准备各组分原料，各组分原料均为纯锭材料或中间合金；

步骤2，将铝锭、镁锭加入炉中升温至760℃下熔化，待铝锭完全熔化后，加入纯硅和锰剂，再升温至790℃加入各中间合金充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，精炼剂的加入量为总炉料重量的0.3%，并在760℃下保温50min，得到铝合金液；其中

步骤3，在640℃条件下对步骤2得到的铝合金液进行铸造，得到高硅铝合金铸锭；

步骤4，将步骤3得到的高硅铝合金铸锭在510℃范围内固溶处理2.5h，然后在15℃的冷却水中快速淬火，得到固溶处理后的铝合金铸锭；

步骤5，将步骤4固溶处理后的铝合金铸锭在160℃范围内进行时效处理5h，得到时效处理后的高硅铝合金铸锭；

步骤6，先将步骤5时效处理后的铝合金铸锭在温度580℃下进行两次热轧，待温度自然冷却至室温时再进行冷轧定型，既得耐磨抗腐蚀的高硅铝合金。

实施例2 耐磨抗腐蚀的高硅铝合金的制备

步骤1，按重量百分比组成为：硅30%、镁4%、锰0.3%、铬2%、钼 2%、钒0.3%、钡0.5%、铋0.03%、镱0.3%、铕0.02%，余量为铝和杂质，准备各组分原料，各组分原料均为纯锭材料或中间合金；

步骤2，将铝锭、镁锭加入炉中升温至770℃下熔化，待铝锭完全熔化后，加入纯硅和锰剂，再升温至800℃加入各中间合金充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，精炼剂的加入量为总炉料重量的0.5%，并在760℃下保温50min，得到铝合金液；其中

步骤3，在660℃条件下对步骤2得到的铝合金液进行铸造，得到高硅铝合金铸锭；

步骤5，将步骤4固溶处理后的铝合金铸锭在180℃范围内进行时效处理7h，得到时效处理后的高硅铝合金铸锭；

步骤6，先将步骤5时效处理后的铝合金铸锭在温度590℃下进行两次热轧，待温度自然冷却至室温时再进行冷轧定型，既得耐磨抗腐蚀的高硅铝合金。

实施例3 耐磨抗腐蚀的高硅铝合金的制备

步骤1，按重量百分比组成为：硅27.6%、镁2.7%、锰0.27%、铬1.5%、钼1.6%、钒0.23%、钡0.4%、铋 0.026%、镱0.18%、铕0.016%，余量为铝和杂质，准备各组分原料，各组分原料均为纯锭材料或中间合金；

步骤2，将铝锭、镁锭加入炉中升温至765℃下熔化，待铝锭完全熔化后，加入纯硅和锰剂，再升温至795℃加入各中间合金充分混合后，通入精炼剂进行精炼、扒渣，精炼剂的加入量为总炉料重量的0.4%，并在755℃下保温45min，得到铝合金液；其中

步骤3，在650℃条件下对步骤2得到的铝合金液进行铸造，得到高硅铝合金铸锭；

步骤4，将步骤3得到的高硅铝合金铸锭在515℃范围内固溶处理3h，然后在15℃的冷却水中快速淬火，得到固溶处理后的铝合金铸锭；

步骤5，将步骤4固溶处理后的铝合金铸锭在170℃范围内进行时效处理6h，得到时效处理后的高硅铝合金铸锭；

耐腐蚀性实验：将实施例1-3制备的高硅合金浸入腐蚀介质1%NaOH，浸渍1个月，对比实验采用具有相同硅、镁含量的Si-Mg-Al合金，具体检测结果如下表所示：

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金，其特征在于，所述高硅铝合金元素的重量百分比组成为：硅25-30%、镁2-4%、锰0.2-0.3%、铬1-2%、钼 1-2%、钒 0.2-0.3%、钡0.3-0.5%、铋0.02-0.03%、镱0.1-0.3%、铕0.01-0.02%，余量为铝和杂质。

2.根据权利要求1所述的耐磨抗腐蚀的高硅铝合金，其特征在于，所述高硅铝合金元素的重量百分比组成为硅27-28%、镁2.5-3%、锰0.25-0.28%、铬1.4-1.6%、钼1.5-1.7%、钒0.22-0.24%、钡0.35-0.45%、铋 0.024-0.027%、镱0.15-0.2%、铕0.015-0.018%，余量为铝和杂质。

3.根据权利要求1所述的耐磨抗腐蚀的高硅铝合金，其特征在于，所述高硅铝合金元素的重量百分比组成为硅27.6%、镁2.7%、锰0.27%、铬1.5%、钼1.6%、钒0.23%、钡0.4%、铋0.026%、镱0.18%、铕0.016%，余量为铝和杂质。

4.根据权利要求1所述的耐磨抗腐蚀的高硅铝合金，其特征在于，制备合金所用的原料中Al为99.9％的纯铝，Si是工业纯硅，Mg是工业纯镁，Mn是锰剂，其余为中间合金。

5.根据权利要求1所述的耐磨抗腐蚀的高硅铝合金，其特征在于，所述杂质包括微量的碳、磷、硫，其含量均小于0.05%。

6.一种如权利要求1-5任一项所述耐磨抗腐蚀的高硅铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的耐磨抗腐蚀的高硅铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2中加入纯硅和锰剂后，添加总炉料重量的1-1.5%的覆盖剂，保温直至Si完全溶解后，再升温至790-800℃加入各中间合金。

8.根据权利要求7所述的耐磨抗腐蚀的高硅铝合金的制备方法，其特征在于，所述覆盖剂的重量百分比组成为：Na₂SiF₆ 15-25%、MgCl₂ 40-50%、KCl 30-40%。

9.根据权利要求6所述的耐磨抗腐蚀的高硅铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的精炼剂的加入量为总炉料重量的0.3-0.5%，按重量百分比计所述精炼剂由六氯乙烷70-80%和氟硅酸钠20-30%配置而成。