一種防火鋁合金的製作方法

2023-12-08 14:58:41

本發明涉及鋁合金金屬材料領域，具體涉及一種防火鋁合金。
背景技術：
：鋁是產量僅次於鋼鐵的第二大類金屬材料，由於性能好，用途廣，需量大，且回收成本低，被譽為「萬能金屬」。統計表明：我國現有124個產業中有113個行業使用鋁製品，產業關聯度高達91％，因而鋁產業是國民經濟持續發展的重要支柱性原材料產業之一。其中鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械製造、船舶及化學工業中已大量應用。鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業上廣泛使用，使用量僅次於鋼。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類：變形鋁合金能承受壓力加工。可加工成各種形態、規格的鋁合金材。主要用於製造航空器材、建築用門窗等。形變鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金。不可熱處理強化型不能通過熱處理來提高機械性能，只能通過冷加工變形來實現強化，它主要包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁以及防鏽鋁等。可熱處理強化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。形變鋁合金的應用範圍極廣，具有良好的可塑性，可以加工製成滿足人們需要的各種形狀，且具有一定的強度，當前人們對防火性能的需求越來越多，尤其在突發火災上，人們迫切需求一種具有鋁合金性能又能防火的新型鋁合金，傳統具有防火的合金大多都是採用塗布防火塗層的方式，不僅防火能力有限，還會因為磨損剝落等不可避免的損傷失去防火作用。技術實現要素：為了解決
背景技術：
中當前鋁合金材料的短板問題，本發明提供了一種防火鋁合金，其燃燒性能達到了A級標準。本發明是通過以下技術方案實現的：一種防火鋁合金，該防火鋁合金以質量百分比計含有，Mg：2.5-2.7%、Ni：0.9-1.1%、Si：5.8-5.9%、Cl：0.003-0.004%、S：0.025-0.028%、Mn：0.8-0.9%、Fe：1.5-2.0%、Mo：1.2-1.3%、Cr：0.5-0.8%、Zn：1.3-1.5%、Cu：1.4-1.6%、Ti：0.15-0.18%、石墨纖維0.03-0.05%、餘量的鋁和不可避免的雜質，所述石墨纖維是由聚醯亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得。作為對上述方案的進一步描述，該防火鋁合金製備方法為：（1）將新制電解鋁加到中頻爐中加熱至680-720℃，待鋁料完全融化後逐步加入其它金屬及非金屬，完全熔煉成液後，快速攪拌10-15分鐘，扒渣後檢測合金成分並作調整；（2）向上述合金液中加入配製好的精煉劑，攪拌25-30分鐘，撈出渣滓，再放入石墨纖維，攪拌均勻，得到熔融合金液；（3）將熔融合金液倒入到壓鑄機的壓室內，以75-80m/秒的高速充填到壓鑄模具的型腔，並使合金液在壓力下凝固而形成鑄件，之後以每小時100-150℃的速度降溫，直至降為60-80℃，進行缺陷修復即得鋁合金製品。作為對上述方案的進一步描述，所述石墨纖維合成方法為：將質量分數為55-65%的聚醯亞胺纖維和35-45%的聚丙烯腈纖維共紡，經過500-600℃預氧化後，在1500-1600℃下高溫碳化，置於2400-2600℃氬氣氛圍中石墨化所得，形成的六方晶格石墨結構包覆熔點極高的金屬元素。作為對上述方案的進一步描述，步驟（1）中加入其它金屬及非金屬的原則為：先加入熔點低的，再加入熔點高的。作為對上述方案的進一步描述，步驟（2）中，步驟（2）中所述精煉劑按重量份計由下列原料混合壓塊而成：氯化鈉9.5-10.0份、氯化鉀8.5-9.5份、海泡石粉5.5-6.5份、氟化鋁鈉1.0-1.2份、二氧化鋅0.8-1.0份、氟硼酸鉀3.0-3.2份、竹炭粉2.0-2.3份、氮化鋁1.2-1.4份、二硼化釩1.0-1.2份、碳化矽2.0-2.2份，該精煉劑增加與熔融物的接觸面積，提高了收得率。作為對上述方案的進一步描述，步驟（3）中，填充壓力為45-65MPa，結晶凝固壓力為75-100MPa。本發明的有益效果：本發明中添加的合金成分改變了傳統鋁合金鑄造性能和耐腐蝕性能較差的不足，加入的石墨纖維起到了提高防火性能以及強度性能的作用，由聚醯亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得，能夠與熔點極高的Mo及Cr形成微孔結構，在一千多度高溫下不燃燒、不熔化、不收縮、不變形、無毒氣、無濃煙，可以耐1500℃的高溫，面對火災，耐火時間可達3小時，並且隔熱、隔煙、抗壓、抗老化、耐磨蝕等各項功能良好。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明做進一步描述。實施例1一種防火鋁合金，該防火鋁合金以質量百分比計含有，Mg：2.5%、Ni：0.9%、Si：5.8%、Cl：0.003%、S：0.025%、Mn：0.8%、Fe：1.5%、Mo：1.2%、Cr：0.5%、Zn：1.3%、Cu：1.4%、Ti：0.15%、石墨纖維0.03%、餘量的鋁和不可避免的雜質，所述石墨纖維是由聚醯亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得。作為對上述方案的進一步描述，該防火鋁合金製備方法為：（1）將新制電解鋁加到中頻爐中加熱至680℃，待鋁料完全融化後逐步加入其它金屬及非金屬，完全熔煉成液後，快速攪拌10分鐘，扒渣後檢測合金成分並作調整；（2）向上述合金液中加入配製好的精煉劑，攪拌25分鐘，撈出渣滓，再放入石墨纖維，攪拌均勻，得到熔融合金液；（3）將熔融合金液倒入到壓鑄機的壓室內，以75m/秒的高速充填到壓鑄模具的型腔，並使合金液在壓力下凝固而形成鑄件，之後以每小時100℃的速度降溫，直至降為60℃，進行缺陷修復即得鋁合金製品。作為對上述方案的進一步描述，所述石墨纖維合成方法為：將質量分數為55%的聚醯亞胺纖維和45%的聚丙烯腈纖維共紡，經過500℃預氧化後，在1500℃下高溫碳化，置於2400℃氬氣氛圍中石墨化所得，形成的六方晶格石墨結構包覆熔點極高的金屬元素。作為對上述方案的進一步描述，步驟（1）中加入其它金屬及非金屬的原則為：先加入熔點低的，再加入熔點高的。作為對上述方案的進一步描述，步驟（2）中，步驟（2）中所述精煉劑按重量份計由下列原料混合壓塊而成：氯化鈉9.5份、氯化鉀8.5份、海泡石粉5.5份、氟化鋁鈉1.0份、二氧化鋅0.8份、氟硼酸鉀3.0份、竹炭粉2.0份、氮化鋁1.2份、二硼化釩1.0份、碳化矽2.0份，該精煉劑增加與熔融物的接觸面積，提高了收得率。作為對上述方案的進一步描述，步驟（3）中，填充壓力為45MPa，結晶凝固壓力為75MPa。實施例2一種防火鋁合金，該防火鋁合金以質量百分比計含有，Mg：2.6%、Ni：1.0%、Si：5.85%、Cl：0.0035%、S：0.0265%、Mn：0.85%、Fe：1.75%、Mo：1.25%、Cr：0.65%、Zn：1.4%、Cu：1.5%、Ti：0.165%、石墨纖維0.04%、餘量的鋁和不可避免的雜質，所述石墨纖維是由聚醯亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得。作為對上述方案的進一步描述，該防火鋁合金製備方法為：（1）將新制電解鋁加到中頻爐中加熱至700℃，待鋁料完全融化後逐步加入其它金屬及非金屬，完全熔煉成液後，快速攪拌12分鐘，扒渣後檢測合金成分並作調整；（2）向上述合金液中加入配製好的精煉劑，攪拌27分鐘，撈出渣滓，再放入石墨纖維，攪拌均勻，得到熔融合金液；（3）將熔融合金液倒入到壓鑄機的壓室內，以77m/秒的高速充填到壓鑄模具的型腔，並使合金液在壓力下凝固而形成鑄件，之後以每小時125℃的速度降溫，直至降為65℃，進行缺陷修復即得鋁合金製品。作為對上述方案的進一步描述，所述石墨纖維合成方法為：將質量分數為60%的聚醯亞胺纖維和40%的聚丙烯腈纖維共紡，經過550℃預氧化後，在1550℃下高溫碳化，置於2500℃氬氣氛圍中石墨化所得，形成的六方晶格石墨結構包覆熔點極高的金屬元素。作為對上述方案的進一步描述，步驟（1）中加入其它金屬及非金屬的原則為：先加入熔點低的，再加入熔點高的。作為對上述方案的進一步描述，步驟（2）中，步驟（2）中所述精煉劑按重量份計由下列原料混合壓塊而成：氯化鈉9.75份、氯化鉀9.0份、海泡石粉6.0份、氟化鋁鈉1.1份、二氧化鋅0.9份、氟硼酸鉀3.1份、竹炭粉2.15份、氮化鋁1.3份、二硼化釩1.1份、碳化矽2.1份，該精煉劑增加與熔融物的接觸面積，提高了收得率。作為對上述方案的進一步描述，步驟（3）中，填充壓力為55MPa，結晶凝固壓力為85MPa。實施例3一種防火鋁合金，該防火鋁合金以質量百分比計含有，Mg：2.7%、Ni：1.1%、Si：5.9%、Cl：0.004%、S：0.028%、Mn：0.9%、Fe：2.0%、Mo：1.3%、Cr：0.8%、Zn：1.5%、Cu：1.6%、Ti：0.18%、石墨纖維0.05%、餘量的鋁和不可避免的雜質，所述石墨纖維是由聚醯亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得。作為對上述方案的進一步描述，該防火鋁合金製備方法為：（1）將新制電解鋁加到中頻爐中加熱至720℃，待鋁料完全融化後逐步加入其它金屬及非金屬，完全熔煉成液後，快速攪拌15分鐘，扒渣後檢測合金成分並作調整；（2）向上述合金液中加入配製好的精煉劑，攪拌30分鐘，撈出渣滓，再放入石墨纖維，攪拌均勻，得到熔融合金液；（3）將熔融合金液倒入到壓鑄機的壓室內，以80m/秒的高速充填到壓鑄模具的型腔，並使合金液在壓力下凝固而形成鑄件，之後以每小時150℃的速度降溫，直至降為80℃，進行缺陷修復即得鋁合金製品。作為對上述方案的進一步描述，所述石墨纖維合成方法為：將質量分數為65%的聚醯亞胺纖維和35%的聚丙烯腈纖維共紡，經過600℃預氧化後，在1600℃下高溫碳化，置於2600℃氬氣氛圍中石墨化所得，形成的六方晶格石墨結構包覆熔點極高的金屬元素。作為對上述方案的進一步描述，步驟（1）中加入其它金屬及非金屬的原則為：先加入熔點低的，再加入熔點高的。作為對上述方案的進一步描述，步驟（2）中，步驟（2）中所述精煉劑按重量份計由下列原料混合壓塊而成：氯化鈉10.0份、氯化鉀9.5份、海泡石粉6.5份、氟化鋁鈉1.2份、二氧化鋅1.0份、氟硼酸鉀3.2份、竹炭粉2.3份、氮化鋁1.4份、二硼化釩1.2份、碳化矽2.2份，該精煉劑增加與熔融物的接觸面積，提高了收得率。作為對上述方案的進一步描述，步驟（3）中，填充壓力為65MPa，結晶凝固壓力為100MPa。防火性試驗適用本發明的鋁合金製品和傳統鋁合金製品（作為對照組）進行防火性能試驗，所取鋁合金厚度均為2-3釐米，用噴火器對準試驗用鋁合金，記錄各溫度下耐火時長，將試驗結果記錄如表1所示：表1實施例和對照組防火試驗結果記錄表項目550℃下800℃下1000℃下1500℃下實施例112小時11小時6小時15分鐘實施例213小時12小時7小時20分鐘實施例312小時11小時6.5小時16分鐘對照組1小時20分鐘即刻融化燃燒通過比較發現：本發明的鋁合金防火效果極好，在噴出溫度高達1500℃的火焰下，還能歷時20分鐘不融化，表明其防火效果是普通鋁合金的幾十倍，防火效果可以達到A級防火材料標準，屬於不燃性防火合金，在醫療、軍事、建築等方面將有廣泛的應用前景。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp