一種鋁包鎂合金線材及其製備方法
2023-05-15 21:52:06 1
專利名稱：一種鋁包鎂合金線材及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種線材，特別涉及一種鋁包鎂合金線材及其製備方法。
背景技術：
自上世紀90年代中期以來，隨著經濟的飛速發展，由於世界能源、資源危機與環境汙染等問題日趨嚴重，在迫切要求節能、減汙和節省地球有限資源的今天，鎂合金材料的開發和應用越來越受到世界各國的重視。鎂合金以其密度最小、比強度和比剛度高、資源豐富、電磁屏蔽性好、抗輻射、熱中子俘獲截面小、熱成形性好、以及易於機械加工及良好的機械性能和阻尼減振降噪能力等獨特的性能引起了人們普遍關注，全球掀起了鎂合金開發應用的熱潮。然而由於鎂合金自身存在耐腐蝕性能差、導電導熱差、在室溫和低溫條件下塑性較差、室溫變形較難等缺點，嚴重製約了其應用，解決鎂合金耐蝕性能及加工性能成為當今研究之急需。
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術制約鎂及鎂合金生產和應用的兩大關鍵問題即室溫塑性變形能力低和耐腐蝕性能差的不足，提供一種通過在鎂及鎂合金基材上包復鋁或鋁合金，利用鋁及鋁合金塑性變形優良和很好的耐腐蝕性能來改善鎂合金的塑性變形和增強線材的導電及散熱性能，並提高抗腐蝕性能的一種鋁包鎂合金線材及其製備方法。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種鋁包鎂合金線材，在鎂合金線材的外部包覆有鋁合金層；所述構成鋁合金層的鋁合金為純鋁或含O. 5-5#%鎂的鋁合金中的一種。由於鋁包鎂合金具有輕量化、耐蝕性高強度、耐壓性好、散熱佳、抗振動、能吸收電磁輻射、可再回收利用、加工工藝簡單、材料成本低廉及對環境汙染小等優點，特別是在有機能源越來越少的今天，節能和環保要求鎂合金在汽車、火車艦船、電子產品和兵器工業等有更廣闊的應用前景。鎂合金作為最輕的結構材料，很早就應用於航空、航天工業，隨著鎂及鎂合金研究、生產和應用技術的不斷進步，鋁包鎂合金的強度、韌性和塑性、抗腐蝕能力和高溫性能得到了較大改善，鎂合金在航天、航空、兵器等國防部門的應用也將擴大，在這些應用領域有望大規模取代鋁合金和鈦合金。優選的，所述鋁合金層的體積佔總體積的I 30%。優選的，所述鋁合金層由牌號為1080、1080A、1070、107000A (LI)、1370、1060 (L2)、1050U050A (L3)、1A50(LB2)、1350、1145、1035 (L4)、1A30(L4-1)、1100 (L5-1)、1200 (L_5)、1235純鋁系合金中的一種構成，純鋁系合金中鋁的含量為98. 8% 99. 7%。優選的，所述線材由牌號為MgMn2、MgA13Zn、MgA16Zn3、MgA18Zn、MgZn6Zr、AZ61A、AZ90A、AZ31B中的一種構成。 上述鋁包鎂合金線材的製備方法，其特徵在於包括以下步驟
a)、選材選擇符合要求的鎂合金線材作為鎂合金芯材，並選取適當的包覆層材料鋁合金層的材料，所述鋁合金層由純鋁或含O. 5-5wt%鎂的鋁合金中的一種構成；
b)、表面清整
選擇符合要求的鎂合金線材及鋁帶材，對材料進行清理，採用人工打磨或機械拋光的方式去除表面氧化及裂紋等缺陷；
C)、清洗
為使結合面保持清潔以利於拉拔時異種金屬的結合，首先用重量百分比濃度為20% 100%的乙醇清洗鎂合金線材和鋁帶表面，再用重量百分比濃度為5% 25%的NaOH溶液清洗鎂合金線材和鋁帶表面，然後用溫度為50° 60°的水清洗清洗鎂合金線材和鋁帶表面，再用用重量百分比濃度為4% 20%的HNO3溶液清洗I 8分鐘，然後用清水衝洗，以除去有機類雜質和表面氧化物,並用冷風將其吹乾；
d)、打毛
用直徑為O. 3 O. 6mm的硬鋼絲刷對需要軋制複合的鋁帶和鎂合金線材的表面進行打磨處理，這樣做一方面可以進一步清潔結合面，更重要的是可以在材料表面形成砂面效果，活化金屬表面，有利於提高拉拔後的界面結合強度；
e)、預複合處理
拉拔複合前將已進行表面預處理的鋁合金帶將鎂合金線材包在其中間，並給予O. 3 IMPa的壓力製成複合線材坯件；
f)、熱軋焊合
在包復焊機上將預複合好的鋁包鎂合金線材在氬氣保護下進行氬弧焊接，將鋁焊接在一起，形成鋁合金層，即得直徑為6 80mm尺寸的線坯；
g)、拉拔減徑
在SO2保護氣氛下，用拉拔機對預先製備好的複合鋁包鎂材進行拉拔，拉拔溫度控制在260 400°C，溫拉拔前2 4道次的變形量控制在8%以下，接下來道次變形量控制在10 20% ;最後2道次變形量控制在5%以下，拉拔速度控制在O. 2 5. Om/s ；
h)、退火熱處理
鋁包鎂合金擴散退火工藝為180°C 330°C保溫O. 5 9小時，退火時採用SO2氣體保護，冷卻方式為空冷，冷卻後即得鋁包鎂合金線材。本發明一種鋁包鎂合金線材及其製備方法的有益效果是，可減少鎂線材拉拔過程的裂邊、壓漏、擦劃傷、斷帶等缺陷，提高複合鎂線材的冷變形能力；表面鋁層還可增強線材的導電及散熱性能；表面鋁包層具有優良的耐腐蝕性能，對鎂合金線起保護作用，可減少生產過程中對鎂合金線的表面防腐塗層處理過程。
圖I是本發明的結構示意 圖2是本發明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的說明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。實施例I
參見圖2，一種鋁包鎂合金線材，其特徵在於在鎂合金線材2的外部包覆有鋁合金層
I;所述構成鋁合金層I的鋁合金為純鋁。所述鋁合金層I的體積佔總體積的1%。所述鋁合金層I由牌號為1080純鋁構成，鋁的含量為98. 8%。所述線材2由牌號為MgMn2構成。
參見圖1，上述鋁包鎂合金線材的製備方法，其特徵在於包括以下步驟
a)、選材
選擇牌號為MgMn2鎂合金線材2作為鎂合金芯材，並選牌號為1080的鋁合金作為包覆層材料鋁合金層I的材料；
b)、表面清整
選擇符合要求的鎂合金線材及鋁帶材，對材料進行清理，採用人工打磨拋光去除表面氧化及裂紋等缺陷；
C)、清洗
為使結合面保持清潔以利於拉拔時異種金屬的結合，首先用重量百分比濃度為20%的乙醇清洗鎂合金線材和鋁帶表面，再用重量百分比濃度為5%%的NaOH溶液清洗鎂合金線材2和鋁帶表面，然後用溫度為50°C的水清洗清洗鎂合金線材2和鋁帶表面，再用用重量百分比濃度為4%的HNO3溶液清洗I分鐘，然後用清水衝洗，以除去有機類雜質和表面氧化物，並用冷風將其吹乾；
d)、打毛
用直徑為O. 3mm的硬鋼絲刷對需要軋制複合的鋁帶和鎂合金線材2的表面進行打磨處理，進一步清潔結合面，在材料表面形成砂面效果，並活化金屬表面，有利於提高拉拔後的界面結合強度；
e)、預複合處理
拉拔複合前將已進行表面預處理的鋁合金帶將鎂合金線材2包在其中間，並給予
O.3-lMPa的壓力製成複合線材坯件；
f)、熱軋焊合
在包復焊機上將預複合好的鋁包鎂合金線材在氬氣保護下進行氬弧焊接，將鋁焊接在一起，形成鋁合金層1，即得直徑為6mm尺寸的線坯；
g)、拉拔減徑
在SO2保護氣氛下，用拉拔機對預先製備好的複合鋁包鎂材進行拉拔，拉拔溫度控制在260°C，溫拉拔前2道次的變形量控制在8%以下，接下來道次變形量控制在10% ;最後2道次變形量控制在5%以下，拉拔速度控制在O. 2m/s ；
h)、退火熱處理
鋁包鎂合金擴散退火工藝為180°C°C保溫O. 5小時，退火時採用SO2氣體保護，冷卻方式為空冷，冷卻後即得鋁包鎂合金線材。實施例2
參見圖2，一種鋁包鎂合金線材，其特徵在於在鎂合金線材2的外部包覆有鋁合金層Io所述構成鋁合金層I的鋁合金為含O. 5wt%鎂的鋁合金。所述鋁合金層I的體積佔總體積的30%。所述鋁合金層I由牌號為1080A的鋁構成，鋁的含量為99. 7%。所述線材2由牌號為MgA13Zn的Mg、Al合金構成。參見圖1，上述鋁包鎂合金線材的製備方法，其特徵在於包括以下步驟
a)、選材
選擇牌號為MgA13Zn鎂合金線材2作為鎂合金芯材，並選牌號為1080A的鋁合金作為包覆層材料鋁合金層I的材料；
b)、表面清整
選擇符合要求的鎂合金線材及鋁帶材，對材料進行清理，採用機械拋光方式去除表面氧化及裂紋等缺陷；
C)、清洗
為使結合面保持清潔以利於拉拔時異種金屬的結合，首先用重量百分比濃度為100%的乙醇清洗鎂合金線材和鋁帶表面，再用重量百分比濃度為25%的NaOH溶液清洗鎂合金線材2和鋁帶表面，然後用溫度為60°的水清洗清洗鎂合金線材2和鋁帶表面，再用用重量百分比濃度為20%的HNO3溶液清洗8分鐘，然後用清水衝洗，以除去有機類雜質和表面氧化物，並用冷風將其吹乾；
d)、打毛
用直徑為O. 6mm的硬鋼絲刷對需要軋制複合的鋁帶和鎂合金線材2的表面進行打磨處理，進一步清潔結合面，在材料表面形成砂面效果，並活化金屬表面，有利於提高拉拔後的界面結合強度；
e)、預複合處理
拉拔複合前將已進行表面預處理的鋁合金帶將鎂合金線材2包在其中間，並給予IMPa的壓力製成複合線材坯件；
f)、熱軋焊合
在包復焊機上將預複合好的鋁包鎂合金線材在氬氣保護下進行氬弧焊接，將鋁焊接在一起，形成鋁合金層1，即得直徑為80mm尺寸的線坯；
g)、拉拔減徑
在SO2保護氣氛下，用拉拔機對預先製備好的複合鋁包鎂材進行拉拔，拉拔溫度控制在400°C，溫拉拔前4道次的變形量控制在8%以下，接下來道次變形量控制在20% ;最後2道次變形量控制在5%以下，拉拔速度控制在5. Om/s ；
h)、退火熱處理
鋁包鎂合金擴散退火工藝為330°C保溫9小時，退火時採用SO2氣體保護，冷卻方式為空冷，冷卻後即得鋁包鎂合金線材。實施例3 其他同實施例1，
參見圖2，一種鋁包鎂合金線材，其特徵在於在鎂合金線材2的外部包覆有鋁合金層
Io
所述構成鋁合金層I的鋁合金為含2. 5wt%鎂的鋁合金。所述鋁合金層I的體積佔總體積的15%。所述鋁合金層I由牌號為1070的純鋁構成，鋁的含量為99. 3。所述線材2由牌號為MgMn2構成。參見圖1，上述鋁包鎂合金線材的製備方法，其特徵在於包括以下步驟
a)、選材
選擇牌號為MgMn2鎂合金線材2作為鎂合金芯材，並選牌號為1070的鋁合金作為包覆層材料鋁合金層I的材料；
b)、表面清整
選擇符合要求的鎂合金線材及鋁帶材，對材料進行清理，採用機械拋光的去除表面氧化及裂紋等缺陷；
C)、清洗
為使結合面保持清潔以利於拉拔時異種金屬的結合，首先用重量百分比濃度為45%的乙醇清洗鎂合金線材和鋁帶表面，再用重量百分比濃度為15%的NaOH溶液清洗鎂合金線材
2和鋁帶表面，然後用溫度為55°C的水清洗清洗鎂合金線材2和鋁帶表面，再用用重量百分比濃度為15%的HNO3溶液清洗5分鐘，然後用清水衝洗，以除去有機類雜質和表面氧化物，並用冷風將其吹乾；
d)、打毛
用直徑為O. 5mm的硬鋼絲刷對需要軋制複合的鋁帶和鎂合金線材2的表面進行打磨處理，進一步清潔結合面，在材料表面形成砂面效果，並活化金屬表面，有利於提高拉拔後的界面結合強度；
e)、預複合處理
拉拔複合前將已進行表面預處理的鋁合金帶將鎂合金線材2包在其中間，並給予
O.6MPa的壓力製成複合線材坯件；
f)、熱軋焊合
在包復焊機上將預複合好的鋁包鎂合金線材在氬氣保護下進行氬弧焊接，將鋁焊接在一起，形成鋁合金層1，即得直徑為40mm尺寸的線坯；
g)、拉拔減徑
在SO2保護氣氛下，用拉拔機對預先製備好的複合鋁包鎂材進行拉拔，拉拔溫度控制在300°C，溫拉拔前3道次的變形量控制在8%以下，接下來道次變形量控制在15% ;最後2道次變形量控制在5%以下，拉拔速度控制在25m/s ；
h)、退火熱處理
鋁包鎂合金擴散退火工藝為250°C保溫4. 5小時，退火時採用SO2氣體保護，冷卻方式為空冷，冷卻後即得鋁包鎂合金線材。實施例4
其他同實施例2，只是鋁合金層I由牌號為107000A(L1)的鋁構成。實施例5
其他同實施例2，其他同實施例2，只是鋁合金層I由牌號為1370的鋁構成。實施例6其他同實施例2，其他同實施例2，只是鋁合金層I由牌號為1060 (L2)鋁構成。實施例7
其他同實施例2，其他同實施例2，只是鋁合金層I由牌號為1A50(LB2)鋁構成。實施例8
其他同實施例2，其他同實施例2，只是鋁合金層I由牌號為1350鋁構成。實施例9
其他同實施例2，其他同實施例2，只是鋁合金層I由牌號為1A30(L4-1)鋁構成。實施例10
其他同實施例2，其他同實施例2，只是鋁合金層I由牌號為1100 (L5-1)鋁構成。實施例11
其他同實施例2，其他同實施例2，只是鋁合金層I由牌號為1235鋁構成。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種鋁包鎂合金線材，其特徵在於在鎂合金線材(2)的外部包覆有鋁合金層(I)；所述構成鋁合金層(I)的鋁合金為純鋁或含O. 5-5#%鎂的鋁合金中的一種。
2.根據權利要求I所述的鋁包鎂合金線材，其特徵在於所述鋁合金層(I)的體積佔總體積的I 30%。
3.根據權利要求I或2所述的鋁包鎂合金線材，其特徵在於所述鋁合金層(I)由牌號為 1080、1080A、1070、107000A(LI)、1370、1060(L2)、1050、1050A(L3)、1A50(LB2)、1350、1145、1035 (L4)、1A30 (L4-1)、1100 (L5-1)、1200 (L-5)、1235 純鋁系合金中的一種構成，純鋁系合金中鋁的含量為98. 8% 99. 7%。
4.根據權利要求I或2所述的鋁包鎂合金線材，其特徵在於所述線材(2)由牌號為MgMn2、MgA13Zn、MgA16Zn3、MgA18Zn、MgZn6Zr、AZ61A、AZ90A、AZ31B 中的一種構成。
5.權利要求I所述鋁包鎂合金線材的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 a)、選材 選擇符合要求的鎂合金線材(2)作為鎂合金芯材，並選取適當的包覆層材料鋁合金層(O的材料，所述鋁合金層(I)由純鋁或含O. 5 5wt%鎂的鋁合金中的一種構成； b)、表面清整 選擇符合要求的鎂合金線材及鋁帶材，對材料進行清理，採用人工打磨或機械拋光的方式去除表面氧化及裂紋等缺陷； C)、清洗 為使結合面保持清潔以利於拉拔時異種金屬的結合，首先用重量百分比濃度為20% 100%的乙醇清洗鎂合金線材和鋁帶表面，再用重量百分比濃度為5% 25%的NaOH溶液清洗鎂合金線材(2)和鋁帶表面，然後用溫度為50°C 60°C的水清洗清洗鎂合金線材(2)和鋁帶表面，再用用重量百分比濃度為4% 20%的HNO3溶液清洗I 8分鐘，然後用清水衝洗，以除去有機類雜質和表面氧化物，並用冷風將其吹乾； d)、打毛 用直徑為O. 3 O. 6mm的硬鋼絲刷對需要軋制複合的鋁帶和鎂合金線材(2)的表面進行打磨處理； e)、預複合處理 拉拔複合前將已進行表面預處理的鋁合金帶將鎂合金線材(2)包在其中間，並給予O.3 IMPa的壓力製成複合線材坯件； f)、熱軋焊合 在包復焊機上將預複合好的鋁包鎂合金線材在氬氣保護下進行氬弧焊接，將鋁焊接在一起，形成鋁合金層(I )，即得直徑為6 80mm尺寸的線坯； g)、拉拔減徑 在SO2保護氣氛下，用拉拔機對預先製備好的複合鋁包鎂材進行拉拔，拉拔溫度控制在260 400°C，拉拔前2 4道次的變形量控制在8%以下，接下來道次變形量控制在10 20% ;最後2道次變形量控制在5%以下，拉拔速度控制在O. 2 5. Om/s ； h)、退火熱處理 鋁包鎂合金擴散退火工藝為在180°C 330°C的溫度下保溫O. 5 9小時，退火時採用SO2氣體保護，冷卻方式為空冷，冷卻後即得鋁包鎂合金線材。
全文摘要
本發明公開了一種鋁包鎂合金線材及其製備方法，在鎂合金線材的外部包覆有鋁合金層。製備方法包括以下步驟a)、選材；b)、表面清整；c)、清洗；d)、打毛；e)、預複合處理；f)、熱軋焊合；g)、拉拔減徑；h)、退火熱處理。本發明可減少鎂線材拉拔過程的裂邊、壓漏、擦劃傷、斷帶等缺陷，提高複合鎂線材的冷變形能力；表面鋁層還可增強線材的導電及散熱性能；表面鋁包層具有優良的耐腐蝕性能，對鎂合金線起保護作用，可減少生產過程中對鎂合金線的表面防腐塗層處理過程。
文檔編號B32B15/01GK102642344SQ201210119060
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者張十慶, 李方, 王宏, 鄒興政 申請人:重慶材料研究院