一种用于金属门窗的铝合金的制作方法

文档序号:14923836发布日期:2018-07-13 09:14

本发明涉及金属门窗材料技术领域,具体涉及一种用于金属门窗的铝合金。



背景技术:

现有的铝合金其强度不是很高,用其制成的铝合金门窗在使用过程中受到风压和推拉或开合过程中产生的撞击的影响,同时,因铝合金型材的主要材料是铝,铝合金门窗在使用过程中会经历风吹日晒或者受到温度及湿度变化的影响,而在空气中极易氧化而受到腐蚀,致使门窗铝合金型材变色、变形,缩短了铝合金型材的使用寿命。因此,通常会对铝合金型材进行表面处理,现有的铝合金型材表面处理工艺有阳极氧化、电解着色、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂、拉丝等,这些表面处理工艺均起到一定的耐腐蚀效果,但是随着人们对铝合金型材的性能要求的提高,现有的铝合金型材其仍难满足现有建筑材料对使用寿命的要求。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种用于金属门窗的铝合金,该种铝合金材料力学强度高,耐腐蚀性能好,用其制成的门窗不易变形、变色,美观性能优越,应用领域广泛,使用寿命长久。

为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现的:

一种用于金属门窗的铝合金,该铝合金包括以下按重量百分比计的成分:Mg:3.2-6.4%、Mn:1.1-2.3%、Zn:6.8-10.2%、Fe:1.5-3.5%、Cu:2.4-4.0%、Sc:0.4-0.8%、Zr:0.3-0.7%、Co:0.1-0.3%、Sr:0.2-0.4%以及稀土元素:1-3%,其余为Al;

上述的用于金属门窗的铝合金按照以下工艺制得:

(1)熔炼:按配比将各原料进行熔炼,得到铸锭;

(2)挤压:将挤压模具和铸锭预热至420-440℃后置于挤压机上进行挤压,挤压结束后采用水雾冷冷却至48℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件;

(3)热处理:对所述挤压件进行热处理工艺;

(4)脱脂铬化:将热处理后的挤压件置于脱脂溶液中进行脱脂处理20-30min,然后在室温下利用铬化剂铬化处理15-25min,得铝合金半成品;

(5)喷粉固溶:将铝合金半成品水洗、干燥后进行粉末喷涂,最后经固溶热处理即可。

优选地,所述稀土元素按重量百分比计包括以下成分:Nd:15-25%、Gd:15-20%、Yb:15-20%、La:10-20%、Dy:5-15%和Ce:10-20%,以上稀土元素各成分之和为100%。

进一步地,所述熔炼是先将Al输送至熔炼炉中,同时通入氮气作为保护气体,控制熔炼炉温度为680-720℃,保持40-50min;然后将熔炼炉升温至730-760℃,放入稀土元素,保持25-35min;再将熔炼炉升温至950-1010℃,加入其余原料成分,保持30-40min,待合金元素完全熔化后,搅拌20-30min,保持680-720℃保温20-30min,再将合金液浇入到预热温度为440-480℃的金属模具中,得铸锭。

进一步地,所述热处理是将所述挤压件先在马弗炉中升温至480-520℃下保温15-25min,然后炉冷却至320-360℃保温20-30min,随炉空冷至150℃后,出炉空冷至室温。

优选地,所述脱脂溶液包括氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、四氯间苯二甲腈、N-乙酰甘氨酸和水;氢氧化钠的含量为80-120g/L,十二烷基苯磺酸钠的含量为10-20g/L,四氯间苯二甲腈的含量为30-50g/L,N-乙酰甘氨酸的含量为40-60g/L,余量为水。

优选地,所述铬化剂为硫酸铬溶液、三氯化铬溶液或硝酸铬溶液中的一种或一种以上。

进一步地,所述粉末喷涂过程中,喷枪电压为30-50KV,喷距为15-25cm,喷涂厚度为0.9-1.0mm。

进一步地,所述固溶热处理是将喷涂后的铝合金置于温度为215-235℃的固溶处理炉中保持6-10min。

本发明具有如下的有益效果:本发明的用于金属门窗的铝合金以Mg、Zn、Fe、Cu为主合金元素,通过添加控制Mn、Sc、Zr、Co、Sr以及稀土元素成分的比例,改善细化了合金的内部晶体结构,提高了铝合金的强度和韧性,其中,调节了成分中Zn的含量,改善了铝合金材料的韧性和抗剥落腐蚀性,并添加了Zr、Mn和Sc,在体系中形成了铝化物弥散相,多种铝化物弥散相协同后,具有细化铸态晶粒,强化钉扎位错的作用,从而显著提高了铝合金型材的再结晶温度,降低了晶粒的再结晶;加入Co、Sr以及稀土元素后,在体系中能与Zr、Mn和Sc的铝化物形成新的多元弥散相,这种新的多元弥散相能强烈钉扎位错和亚晶界,显著抑制基体的再结晶,保留了以小角度晶界为主的纤维状组织,从而改善了铝合金材料的腐蚀性能,提高其断裂韧性;在制备过程中,通过熔炼、挤压、热处理、脱脂铬化以及喷粉固溶等操作及改进,提高了固溶体的过饱和度,并减少了粗大未溶结晶相,调控了晶界析出相的大小和分布,提高了铝合金型材的强韧性和耐蚀性,之后进行的粉末喷涂处理,使得铝合金材料表面得到了平整的外膜,防止了腐蚀粒子进入铝合金内部,进一步改善了铝合金型材的耐腐蚀性和强度,改善了铝合金型材的性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述,以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。

下表1为本实施例1-3中用于金属门窗的铝合金所包含的元素成分表(以重量百分比表示)

表1

实施例1

一种用于金属门窗的铝合金的制备工艺,按照以下步骤进行:

(1)熔炼:按配比预备各原料,先将Al输送至熔炼炉中,同时通入氮气作为保护气体,控制熔炼炉温度为680℃,保持40min;然后将熔炼炉升温至730℃,放入稀土元素,保持25min;再将熔炼炉升温至950℃,加入其余原料成分,保持30min,待合金元素完全熔化后,搅拌20min,保持680℃保温20min,再将合金液浇入到预热温度为440℃的金属模具中,得到铸锭;

(2)挤压:将挤压模具和铸锭预热至420℃后置于挤压机上进行挤压,挤压结束后采用水雾冷冷却至48℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件;

(3)热处理:将上述挤压件先在马弗炉中升温至480℃下保温15min,然后炉冷却至320℃保温20min,随炉空冷至150℃后,出炉空冷至室温;

(4)脱脂铬化:将热处理后的挤压件置于脱脂溶液中进行脱脂处理20min,然后在室温下利用硫酸铬溶液铬化剂铬化处理15min,得铝合金半成品;所用脱脂溶液包括氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、四氯间苯二甲腈、N-乙酰甘氨酸和水;氢氧化钠的含量为80g/L,十二烷基苯磺酸钠的含量为10g/L,四氯间苯二甲腈的含量为30g/L,N-乙酰甘氨酸的含量为40g/L,余量为水;

(5)喷粉固溶:将铝合金半成品水洗、干燥后进行粉末喷涂,其中,喷枪电压设定为30KV,喷距设置为15cm,喷涂厚度控制在0.9mm,喷涂结束后将铝合金置于温度为215℃的固溶处理炉中保持6min,出炉空冷后即制得本发明的用于金属门窗的铝合金。

实施例2

一种用于金属门窗的铝合金的制备工艺,按照以下步骤进行:

(1)熔炼:按配比预备各原料,先将Al输送至熔炼炉中,同时通入氮气作为保护气体,控制熔炼炉温度为700℃,保持45min;然后将熔炼炉升温至7450℃,放入稀土元素,保持30min;再将熔炼炉升温至980℃,加入其余原料成分,保持35min,待合金元素完全熔化后,搅拌25min,保持700℃保温25min,再将合金液浇入到预热温度为460℃的金属模具中,得到铸锭;

(2)挤压:将挤压模具和铸锭预热至430℃后置于挤压机上进行挤压,挤压结束后采用水雾冷冷却至48℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件;

(3)热处理:将上述挤压件先在马弗炉中升温至500℃下保温20min,然后炉冷却至340℃保温25min,随炉空冷至150℃后,出炉空冷至室温;

(4)脱脂铬化:将热处理后的挤压件置于脱脂溶液中进行脱脂处理25min,然后在室温下利用三氯化铬溶液铬化剂铬化处理20min,得铝合金半成品;所用脱脂溶液包括氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、四氯间苯二甲腈、N-乙酰甘氨酸和水;氢氧化钠的含量为100g/L,十二烷基苯磺酸钠的含量为15g/L,四氯间苯二甲腈的含量为40g/L,N-乙酰甘氨酸的含量为50g/L,余量为水;

(5)喷粉固溶:将铝合金半成品水洗、干燥后进行粉末喷涂,其中,喷枪电压设定为40KV,喷距设置为20cm,喷涂厚度控制在0.95mm,喷涂结束后将铝合金置于温度为225℃的固溶处理炉中保持8min,出炉空冷后即制得本发明的用于金属门窗的铝合金。

实施例3

一种用于金属门窗的铝合金的制备工艺,按照以下步骤进行:

(1)熔炼:按配比预备各原料,先将Al输送至熔炼炉中,同时通入氮气作为保护气体,控制熔炼炉温度为720℃,保持50min;然后将熔炼炉升温至760℃,放入稀土元素,保持35min;再将熔炼炉升温至1010℃,加入其余原料成分,保持40min,待合金元素完全熔化后,搅拌30min,保持720℃保温30min,再将合金液浇入到预热温度为480℃的金属模具中,得到铸锭;

(2)挤压:将挤压模具和铸锭预热至440℃后置于挤压机上进行挤压,挤压结束后采用水雾冷冷却至48℃以下后进行拉伸矫直得到挤压件;

(3)热处理:将上述挤压件先在马弗炉中升温至520℃下保温25min,然后炉冷却至360℃保温30min,随炉空冷至150℃后,出炉空冷至室温;

(4)脱脂铬化:将热处理后的挤压件置于脱脂溶液中进行脱脂处理30min,然后在室温下利用硝酸铬溶液铬化剂铬化处理25min,得铝合金半成品;所用脱脂溶液包括氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、四氯间苯二甲腈、N-乙酰甘氨酸和水;氢氧化钠的含量为120g/L,十二烷基苯磺酸钠的含量为20g/L,四氯间苯二甲腈的含量为50g/L,N-乙酰甘氨酸的含量为60g/L,余量为水;

(5)喷粉固溶:将铝合金半成品水洗、干燥后进行粉末喷涂,其中,喷枪电压设定为50KV,喷距设置为25cm,喷涂厚度控制在1.0mm,喷涂结束后将铝合金置于温度为235℃的固溶处理炉中保持10min,出炉空冷后即制得本发明的用于金属门窗的铝合金。性能检测

对实施例1-3制得的用于金属门窗的铝合金进行如下表2的性能检测;

表2

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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