一種應用於太陽能邊框的鋁合金型材的製作方法
2023-12-08 14:52:26 1
本發明涉及一種鋁合金型材，特別涉及一種應用於太陽能邊框的鋁合金型材，屬於建材技術領域。
背景技術：
隨著我國大規模的基建投資和工業化進程的快速推進，鋁型材全行業的產量和消費量迅猛增長，而我國也一躍成為世界上最大的鋁型材生產基地和消費市場，經過長達近10年的高速增長，我國鋁型材行業步入了新的發展階段，並展現出了諸多新的發展趨勢。2012年國內工業鋁型材市場需求將超過400萬噸。未來，鋁型材在工業領域的應用空間將十分巨大，在我國現有的124個產業部門中，有113個部門使用鋁製品，比重為91％。鋁型材是一種較年輕的金屬材料，在20世紀初才開始工業應用。第二次世界大戰期間，鋁型材主要用於製造軍用飛機。戰後，由於軍事工業對鋁型材的需求量驟減，鋁工業界便著手開發民用鋁型材，使其應用範圍由航空工業擴展到建築業、容器包裝業、交通運輸業、電力和電子工業、機械製造業和石油化工等國民經濟各部門，應用到人們的日常生活當中。現在，鋁型材的用量之多，範圍之廣，僅次於鋼鐵，成為第二大金屬材料。但是現有技術下，鋁合金所製造的太陽能邊框鋁型材在使用過程中容易變形，表面容易劃傷，耐腐蝕性能不足。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明提供一種應用於太陽能邊框的鋁合金型材。
本發明所採用的技術方案如下：
一種應用於太陽能邊框的鋁合金型材，其特徵在於，該鋁合金型材中各元素組成的質量百分比為：鋅6％～10％，銅0.1％～3％，鎂1％～3％，鐵0.3％～0.5％，矽0.5％～1％，錳0.3％～0.6％，鎳0.4％～0.8％，銀0.2％～0.4％，鈧0.03％～0.05％，鋯0.02％～0.04％，鉺0.02％～0.04％，鑭0.03％～0.05％，釔0.01％～0.03％，鈰0.01％～0.03％，鈦0.03％～0.06％，硼0.08％～0.1％，餘量為鋁。
所述鋁合金型材的製備方法為：
(1)按照所述鋁合金型材中各元素組成的質量百分比對各元素進行配料；將餘量鋁投入熔煉爐在750～780℃下進行熔煉，熔化後攪拌20～30min，檢測合金成分並調整；
(2)將步驟(1)所得到的合金混合熔液進行過濾，過濾掉合金混合熔液所混有的未熔化的雜質，得到相對純淨的合金混合熔液；
(3)採用金屬型水冷半連續鑄造技術，鋁液出爐溫度為730～750℃,鑄造溫度為650～700℃,鑄造速度為90～100mm/min,冷卻水壓為0.3～0.5MPa，得到鋁合金鑄錠；
(4)對鋁合金鑄錠進行多級熱處理：
第一級：升溫至290～310℃，保溫3～5h；
第二級：升溫至460～475℃，保溫4～8h；
第三級：降溫至240～260℃，保溫2～3h，空冷至室溫；
第四級：升溫至180～240℃，保溫2～3h；
第五級：升溫至480～500℃，保溫5～10h；
第六級：降溫至150～180℃，保溫1～2h，冷卻至室溫；
第七級：升溫至320～350℃，保溫2～3h，出爐空冷至室溫；
(5)擠壓成型：將擠壓模具預熱到440℃～460℃，模筒預熱到380℃～440℃，將步驟(3)得到的鋁合金鑄錠送入模筒中，將模筒放入擠壓模具內，以擠壓壓力為110N/mm2～120N/mm2、擠壓速度為0.5m/s～0.6m/s進行擠壓，得到鋁合金型材；
(6)鋁合金型材製品擠出出口後，立即進行淬火冷卻；型材淬火出口溫度控制在520℃～550℃；
(7)人工時效
將淬火後的鋁合金型材在時效爐內加熱至190℃～200℃，然後保溫2小時；通過硬度鉗對經過上述人工時效的鋁合金型材進行檢驗；
對一次時效不合格的產品進行二次時效，二次時效的溫度為160℃～170℃，保溫10小時；對二次時效仍不合格的產品加熱至250℃～300℃，保溫3～5分鐘，迅速冷卻至室溫；隨後將上述鋁合金產品加熱至100℃～120℃，保溫8小時；再將上述鋁合金產品加熱至130℃～150℃，保溫8小時；空冷至室溫，經表面處理、精整、檢查驗收、包裝即得成品。
進一步的，所述多級熱處理中，第一級以120～140℃/h升溫；第二級以65～75℃/h升溫；第三級以強風風冷降溫；第四級以80～120℃/h升溫；第五級以100～150℃/h升溫；第六級以140～180℃/h降溫至150～180℃，以水冷方式冷至室溫；第七級以100～150℃/h升溫至320～350℃，保溫2～3h，出爐空冷至室溫。
進一步的，步驟(3)中，所述冷卻水進水口溫度不高於25℃,出水口水溫不高於45℃。
進一步的，所述淬火處理通過將鋁合金型材緩慢通過水溫為50℃～55℃的水槽內進行。
進一步的，所述淬火處理通過開動全部淬火風機進行冷卻；所述鋁合金型材淬火時在通過風冷區尾風機時的溫度小於或等於200℃，配有牽引機的，及時開動牽引機。
進一步的，所述保溫過程中，為防止跑溫造成時效不合格，每隔30分鐘記錄一次溫度並經常查看儀表是否正常。
本發明的有益效果為：本發明採用鋁、鋅、鎂、銅為主要元素製成的鋁合金型材，加入適當比例的鋅和鎂，可大大提高鋁合金的強度，適當比例的銅的加入，可對合金產生附加的強化效果，提高合金的耐腐蝕和疲勞性能；通過加入微量鈧元素和鋯元素，在鋁合金中形成複合強化相，對晶界的釘扎作用更強，能更有效地抑制再結晶；採用微量鉺、鑭等稀土元素，在鋁合金中起到淨化、變質作用，同時細化鑄態組織，易填補鋁相表面缺陷，改善合金的熱塑性，提高鋁合金力學性能；添加錳元素可細化晶粒，降低合金淬火敏感性，提高鋁合金型材的應力腐蝕性能，提高材料的韌性；添加鈦、鐵、鎳等元素，可提高鋁合金型材的耐高溫性；在製造過程中，對熱處理及時效處理採用多級處理方式，可改善超高強度鋁合金型材的抗應力腐蝕性。綜上所述，本發明不僅保證了鋁合金型材具有優良的耐腐蝕性和耐高溫性，同時提高了鋁合金型材的綜合力學性能，延長了太陽能邊框的使用壽命。
具體實施方式
以下結合最佳實施例對本發明作進一步詳述。
實施例1
一種應用於太陽能邊框的鋁合金型材，該鋁合金型材中各元素組成的質量百分比為：鋅6％，銅0.1％，鎂1％，鐵0.3％，鎳0.4％，銀0.2％，矽0.5％，錳0.3％，鈧0.03％，鋯0.02％，鉺0.02％，鑭0.03％，釔0.01％，鈰0.01％，鈦0.03％，硼0.08％，餘量為鋁。
所述超高強度鋁合金型材的製備方法為：
(1)按照所述鋁合金型材中各元素組成的質量百分比對各元素進行配料；將餘量鋁投入熔煉爐在750℃下進行熔煉，熔化後攪拌20min，檢測合金成分並調整；
(2)將步驟(1)所得到的合金混合熔液進行過濾，過濾掉合金混合熔液所混有的未熔化的雜質，得到相對純淨的合金混合熔液；
(3)採用金屬型水冷半連續鑄造技術，鋁液出爐溫度為730℃,鑄造溫度為650℃,鑄造速度為90mm/min,冷卻水壓為0.3MPa，冷卻水進水口溫度不高於25℃,出水口水溫不高於45℃；得到鋁合金鑄錠；
(4)對鋁合金鑄錠進行多級熱處理：
第一級：以120℃/h升溫至290℃，保溫3h；
第二級：以65℃/h升溫至460℃，保溫4h；
第三級：以強風風冷至240℃，保溫2h，空冷至室溫；
第四級：以80℃/h升溫至180℃，保溫2h；
第五級：以100℃/h升溫至480℃，保溫5h；
第六級：以140℃/h降溫至150℃，保溫1h，水冷至室溫；
第七級：以100℃/h升溫至320℃，保溫2h，出爐空冷至室溫；
(5)擠壓成型：將擠壓模具預熱到440℃，模筒預熱到380℃，將步驟(3)得到的鋁合金鑄錠送入模筒中，將模筒放入擠壓模具內，以擠壓壓力為110N/mm2、擠壓速度為0.5m/s進行擠壓，得到厚度為30mm的鋁合金型材；
(6)鋁合金型材製品擠出出口後，立即進行淬火處理，所述淬火處理通過開動全部淬火風機進行冷卻；所述鋁合金型材淬火時在通過風冷區尾風機時的溫度小於或等於200℃，配有牽引機的，及時開動牽引機；型材淬火出口溫度控制在520℃～550℃；
(7)人工時效
將淬火後的鋁合金型材在時效爐內加熱至190℃，然後保溫2小時；通過硬度鉗對經過上述人工時效的鋁合金型材進行檢驗；
對一次時效不合格的產品進行二次時效，二次時效的溫度為160℃，保溫10小時；對二次時效仍不合格的產品加熱至250℃℃，保溫3分鐘，迅速冷卻至室溫；隨後將上述鋁合金產品加熱至100℃，保溫8小時；再將上述鋁合金產品加熱至130℃，保溫8小時；在保溫過程中，為防止跑溫造成時效不合格，每隔30分鐘記錄一次溫度並經常查看儀表是否正常。空冷至室溫，經表面處理、精整、檢查驗收、包裝即得成品。
實施例2
一種應用於太陽能邊框的鋁合金型材，該鋁合金型材中各元素組成的質量百分比為：鋅10％，銅3％，鐵0.5％，鎳0.8％，銀0.4％，鎂3％，矽1％，錳0.6％，鈧0.05％，鋯0.04％，鉺0.04％，鑭0.05％，釔0.03％，鈰0.03％，鈦0.06％，硼0.1％，餘量為鋁。
所述超高強度鋁合金型材的製備方法為：
(1)按照所述鋁合金型材中各元素組成的質量百分比對各元素進行配料；將餘量鋁投入熔煉爐在780℃下進行熔煉，熔化後攪拌30min，檢測合金成分並調整；
(2)將步驟(1)所得到的合金混合熔液進行過濾，過濾掉合金混合熔液所混有的未熔化的雜質，得到相對純淨的合金混合熔液；
(3)採用金屬型水冷半連續鑄造技術，鋁液出爐溫度為750℃,鑄造溫度為700℃,鑄造速度為100mm/min,冷卻水壓為0.5MPa，冷卻水進水口溫度不高於25℃,出水口水溫不高於45℃；得到鋁合金鑄錠；
(4)對鋁合金鑄錠進行多級熱處理：
第一級：以140℃/h升溫至310℃，保溫5h；
第二級：以75℃/h升溫至475℃，保溫8h；
第三級：以強風風冷至260℃，保溫3h，空冷至室溫；
第四級：以120℃/h升溫至240℃，保溫3h；
第五級：以150℃/h升溫至500℃，保溫10h；
第六級：以180℃/h降溫至180℃，保溫2h，水冷至室溫；
第七級：以150℃/h升溫至350℃，保溫3h，出爐空冷至室溫；
(5)擠壓成型：將擠壓模具預熱到460℃，模筒預熱到440℃，將步驟(3)得到的鋁合金鑄錠送入模筒中，將模筒放入擠壓模具內，以擠壓壓力為120N/mm2、擠壓速度為0.6m/s進行擠壓，得到厚度為40mm的鋁合金型材；
(6)鋁合金型材製品擠出出口後，立即進行淬火處理，所述淬火處理通過開動全部淬火風機進行冷卻；所述鋁合金型材淬火時在通過風冷區尾風機時的溫度小於或等於200℃，配有牽引機的，及時開動牽引機；型材淬火出口溫度控制在520℃～550℃；
(7)人工時效
將淬火後的鋁合金型材在時效爐內加熱至200℃，然後保溫2小時；通過硬度鉗對經過上述人工時效的鋁合金型材進行檢驗；
對一次時效不合格的產品進行二次時效，二次時效的溫度為170℃，保溫10小時；對二次時效仍不合格的產品加熱至300℃，保溫5分鐘，迅速冷卻至室溫；隨後將上述鋁合金產品加熱至120℃，保溫8小時；再將上述鋁合金產品加熱至150℃，保溫8小時；在保溫過程中，為防止跑溫造成時效不合格，每隔30分鐘記錄一次溫度並經常查看儀表是否正常。空冷至室溫，經表面處理、精整、檢查驗收、包裝即得成品。
實施例3
一種應用於太陽能邊框的鋁合金型材，該鋁合金型材中各元素組成的質量百分比為：鋅8％，銅1.5％，鎂1.5％，鐵0.4％，鎳0.6％，銀0.3％，矽0.7％，錳0.45％，鈧0.04％，鋯0.03％，鉺0.03％，鑭0.04％，釔0.02％，鈰0.02％，鈦0.05％，硼0.09％，餘量為鋁。
所述超高強度鋁合金型材的製備方法為：
(1)按照所述鋁合金型材中各元素組成的質量百分比對各元素進行配料；將餘量鋁投入熔煉爐在770℃下進行熔煉，熔化後攪拌25min，檢測合金成分並調整；
(2)將步驟(1)所得到的合金混合熔液進行過濾，過濾掉合金混合熔液所混有的未熔化的雜質，得到相對純淨的合金混合熔液；
(3)採用金屬型水冷半連續鑄造技術，鋁液出爐溫度為740℃,鑄造溫度為675℃,鑄造速度為95mm/min,冷卻水壓為0.4MPa，冷卻水進水口溫度不高於25℃,出水口水溫不高於45℃；得到鋁合金鑄錠；
(4)對鋁合金鑄錠進行多級熱處理：
第一級：以130℃/h升溫至300℃，保溫4h；
第二級：以70℃/h升溫至470℃，保溫6h；
第三級：以強風風冷至250℃，保溫2.5h，空冷至室溫；
第四級：以100℃/h升溫至210℃，保溫2.5h；
第五級：以125℃/h升溫至490℃，保溫7.5h；
第六級：以160℃/h降溫至165℃，保溫1.5h，水冷至室溫；
第七級：以125℃/h升溫至340℃，保溫2.5h，出爐空冷至室溫；
(5)擠壓成型：將擠壓模具預熱到450℃，模筒預熱到410℃，將步驟(3)得到的鋁合金鑄錠送入模筒中，將模筒放入擠壓模具內，以擠壓壓力為115N/mm2、擠壓速度為0.55m/s進行擠壓，得到厚度為35mm的鋁合金型材；
(6)鋁合金型材製品擠出出口後，立即進行淬火處理，所述淬火處理通過開動全部淬火風機進行冷卻；所述鋁合金型材淬火時在通過風冷區尾風機時的溫度小於或等於200℃，配有牽引機的，及時開動牽引機；型材淬火出口溫度控制在520℃～550℃；
(7)人工時效
將淬火後的鋁合金型材在時效爐內加熱至195℃，然後保溫2小時；通過硬度鉗對經過上述人工時效的鋁合金型材進行檢驗；
對一次時效不合格的產品進行二次時效，二次時效的溫度為165℃，保溫10小時；對二次時效仍不合格的產品加熱至275℃，保溫3～5分鐘，迅速冷卻至室溫；隨後將上述鋁合金產品加熱至110℃，保溫8小時；再將上述鋁合金產品加熱至140℃，保溫8小時；在保溫過程中，為防止跑溫造成時效不合格，每隔30分鐘記錄一次溫度並經常查看儀表是否正常。空冷至室溫，經表面處理、精整、檢查驗收、包裝即得成品。
以上對本發明的三個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。