地铁站吊顶用铝合金及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种地铁站吊顶用铝合金及其制备方法，其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Mg:0.45?0.6％、Si:0.3?0.5％、Mn:0.1?0.3％、Cr:0.1?0.2％、Zr:0.1?0.3％、Hf:0.1?0.3％、Ta:0.05?0.2％、Cu:0.05?0.15％、Zn≤0.05％、Fe≤0.20％、Ti≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al；该铝合金的制备方法是经熔炼、精炼、铸造和均匀化得到。本发明通过优化合金成分进行调整，添加微量Zr、Hf和Ta元素，能够显著提高铝合金的强度、散热性、抗腐蚀、耐潮湿、耐疲劳性、抗静电以及抗再结晶能力和断裂性能。
【专利说明】
地铁站吊顶用铝合金及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及铝合金的加工技术领域，具体涉及一种适用于地铁站吊顶的铝合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]地铁是一种独立的有轨交通系统，其正常运行不受地面道路拥挤的影响，能快捷、安全、舒适地运送旅客到达目的地。地铁是现代城市交通的主流和方向，其运量大，速度快，干扰小，能耗低，被誉为现代城市的大动脉，是一座城市融入国际大城市现代化交通的显著标志，它不仅是一个国家国力和科技水平的实力展现，而且是解决大城市交通紧张状况的最有效的方式。
[0003]目前，地铁站吊顶主要采用石膏板、矿棉板、PVC、铝扣板及软性天花等。吊顶的第一代产品为石膏板、矿棉板;第二代为PVC;第三代产品是金属天花。现在石膏板、矿棉板也在不断改进，有防水石膏板和吸音矿棉板。但它们板型单一，不易擦洗，为明架龙骨安装，多用于工程;PVC产品，塑钢产品抗氧化性差，不防潮、不防火，易变形，变色。铝合金材料具有非常出色的耐腐蚀性，可抵御各种潮湿环境，抗紫外线，环保，无毒无味，抗静电，不吸尘，易清洁，质轻、硬度高，防火，不粘污渍等优点，同时材料使用寿命长，且不易老化下沉、变色变形。适用于办公楼、商场、地铁站、加油站等建筑装饰工程的吊顶使用。而且铝合金能够提供多种规格的铝质天花、方通、方管、挂片。美观，大方，线条优美，有很好的透气性。是一种装饰性垂帘型吊顶天花，线条明快飘逸，整体通透，祥和，色泽丰富。选用适当的高度，以适当视觉角度，能产生幕布效果，使得设计变化万千，效果美观。
[0004]地铁站吊顶用铝合金需要有良好的强度、散热性、耐腐蚀、耐潮湿及抗静电性能。而氧化物等非金属夹杂物的存在会破坏铝合金基体的连续性，降低铝合金的塑性行、韧性、抗疲劳和耐蚀性，使铝合金的工艺性能和表面质量更差。溶解于铝合金中的氢会使铸锭产生气孔、疏松，进而使加工产品起泡及分层，甚至使铝合金产品产生氢脆。因此，对铝合金熔体进行净化处理，降低金属熔体中非金属夹杂物和去除溶解于铝熔体中的气体，特别是氢，获得高纯洁度的铝合金熔体，为铸造出高品质的铸锭创造条件，是铝合金熔炼的一个重要目的，也是生产地铁站顶吊用铝合金材料的关键步骤。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有良好的强度、散热性、耐腐蚀、耐潮湿、抗静电性能以及良好的加工性能的地铁站吊顶用铝合金及其制备方法。
[0006]本发明是这样实现的:
[0007]—种地铁站吊顶用铝合金，其特征在于，其化学组分按质量百分比为:Mg:0.45-
0.6% ^S1:0.3-0.5% ^Mn:0.1-0.3% ^Cr:0.1-0.2% ^Zr:0.1-0.3% ^Hf:0.1-0.3% ^Ta:
0.05-0.2%、Cu:0.05-0.15%、Zn<0.05%、Fe<0.20%、Ti<0.05%，其它杂质元素单个含量<0.05%，其它杂质元素总含量<0.15%，余量为Al。
[0008]本发明地铁站吊顶用铝合金的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造和均匀化，步骤如下:
[0009](I)熔炼:将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1 %往熔炼炉内加入精炼剂，铝液温度达到700 0C以上时，投入打渣剂，然后用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，打渣剂投入量为铝合金总量的0.01-0.1%,扒渣后再加入镁锭，镁锭采用铁笼投放入熔炼炉中，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，当铝液温度达到730-750 °C时转入保温炉；
[0010](2)精炼:经过熔炼的铝液转至保温炉进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定招液的液态氢含量，精炼完成后将招液静置5-10min后过滤除渣，除渣后的招液直接进行浇铸；
[0011 ] (3)铸造:采用半连续铸造生产铝合金铸锭，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，对铝合金铸坯表面进行喷水冷却至120°C以下，然后空气自然冷却至室温；
[0012](4)均匀化:将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，先将铝合金铸坯在440-450°C温度下保温15-20h，然后在450-500°C温度下保温5-10h。
[0013]进一步优选，所述铁笼投放镁锭为将镁锭整齐叠放于铁笼内，采用叉车及支撑杆将铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉炉体内缓慢移动，直到镁锭完全融化。
[0014]进一步优选，所述精炼剂包括以下重量分数的原料:KCl35-50份、LiCl 20-25份、Na3AlF6 10-15份、Mg3N2 5-10份、膨润土5-10份、Na2CO3 2-5份、C2Cl6 2-5份。
[0015]进一步优选，所述打渣剂包括以下重量分数的原料:NaCl 50-60份、Na3AlF6 10-20份、Na2SO4 5-10份、CaF2 5-10份、铝灰3-5份。
[0016]进一步优选，所述旋转喷吹除气装置吹头旋转速度为500-650r/min，氩气流量为
0.2-0.6m3/h，氩气压力200-350Kpa，氯气流量为0.05-0.2m3/h，氯气压力为50_150Kpa，精炼时间为5-1 Omin。
[0017]进一步优选，所述除渣采用三级除渣，第一级级除渣采用的是泡沫陶瓷过滤板除渣，第二级除渣采用的是电磁分离除渣，经过两级过滤后的铝液再进入管式过滤箱进行第三级过滤除渣。电磁分离除渣是利用铝液与非金属夹杂之间的导电性差异，在强大的电磁场下将它们分离的净化技术，可快速去除铝熔体中小于40μπι的微细夹杂物。
[0018]进一步优选，所述铸造的工艺参数为:浇铸温度为700-730 °C，铸造速度为30-100mm/min，冷却水水压为0.02-0.1OMPa。
[0019]本发明的突出的实质性特点和显著的进步是:
[0020]1、本发明通过优化合金成分进行调整，添加微量Zr、Hf和Ta元素，能够显著提高铝合金的强度、散热性、抗腐蚀、耐潮湿、耐疲劳性、抗静电以及抗再结晶能力和断裂性能;进一步提高铝合金吊顶的使用寿命，降低地铁站吊顶的制作成本。
[0021]2、本发明采用旋转喷吹除气装置和三级除渣装置清除铝液中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，使得铸锭中的H含量控制在0.05ml/100gAl以下，能够显著提高除气效率和除气质量，减少铝合金铸锭的裂纹、疏松、针状气孔、夹杂等铸造缺陷，使铸锭成品率达到96%以上。
[0022]3、本发明在熔炼过程中采用铁笼投放镁锭的方式，使得镁锭烧损率降低至6%-7%，极大节约了镁锭的使用量;并且铝合金成分的均匀性得到较大的改善;温度均匀性得到改善，解决了扒渣之后，熔体温度大幅度下降的现象;减少了员工在高温区操作时间，降低劳动强度;节约能源，避免铝渣带走过多热量。
[0023]4、采用本发明的铝合金制作的吊顶具重量轻，钢性好、强度高;耐候性和耐腐蚀性好;工艺性好，可以加工成多种规格的铝质天花、方通、方管、挂片，美观大方，线条优美，有很好的透气性;不易玷污，便于清洁保养;安装施工方便快捷，铝合金吊顶在工厂成型，施工现场不需裁切只需简单固定;结构精巧，装拆简捷;开透，抗震，防潮，防火;可回收再利用，有利环保。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025]本发明铝合金的化学组分按质量百分比为:
[0026]Mg:0.45%、S1:0.3%、Mn:0.1%、Cr:0.1%、Zr:0.1%、Hf:0.1%、Ta:0.05%、Cu:
0.05%、211<0.05%、？6<0.20%、11<0.05%，其它杂质元素单个含量<0.05%，其它杂质元素总含量<0.15%，余量为Al。
[0027]实施例2
[0028]本发明铝合金的化学组分按质量百分比为:
[0029]Mg: 0.6% ^S1: 0.5 % ^Mn: 0.3 % ^Cr: 0.2 % ^Zr: 0.3 % ^Hf: 0.3% ^Ta: 0.2% ^Cu:
0.15%、Zn彡0.05%、Fe彡0.20%、Ti彡0.05%，其它杂质元素单个含量彡0.05%，其它杂质元素总含量<0.15%，余量为Al。
[0030]实施例3
[0031]本发明铝合金的化学组分按质量百分比为:
[0032]Mg:0.50% ^S1:0.35% ^Mn:0.15% ^Cr:0.15% ^Zr:0.2% ^Hf:0.2% ^Ta:0.1% ^Cu:0.1%、Ζη彡0.05%、Fe彡0.20%、Ti彡0.05%，其它杂质元素单个含量彡0.05%，其它杂质元素总含量<0.15%，余量为Al。
[0033]实施例4
[0034]本发明铝合金的化学组分按质量百分比为:
[0035]Mg:0.45-0.6%^S1:0.3-0.5%^Mn:0.1-0.3%^Cr:0.1-0.2%^Zr:0.1-0.3%^Hf:0.1-0.3%、丁&:0.05-0.2%、01:0.05-0.15%、211彡0.05%、卩6彡0.20%、11彡0.05%，其它杂质元素单个含量<0.05%，其它杂质元素总含量<0.15%，余量为Al。
[0036]上述实施例1-4的制备方法为:
[0037](I)熔炼:将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1 %往熔炼炉内加入精炼剂，铝液温度达到700 0C以上时，投入打渣剂，然后用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，打渣剂投入量为铝合金总量的0.01-0.1%,扒渣后再加入镁锭，镁锭采用铁笼投放入熔炼炉中，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，当铝液温度达到730-750 °C时转入保温炉;所述铁笼投放镁锭为将镁锭整齐叠放于铁笼内，采用叉车及支撑杆将铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉炉体内缓慢移动，直到镁锭完全融化；
[0038](2)精炼:经过熔炼的铝液转至保温炉进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定招液的液态氢含量，精炼完成后将招液静置5-10min后过滤除渣，除渣后的招液直接进行浇铸；
[0039]旋转喷吹除气装置吹头旋转速度为500-650r/min，氩气流量为0.2-0.6m3/h，氩气压力200-350Kpa，氯气流量为0.05-0.2m3/h，氯气压力为50_150Kpa，精炼时间为5_10min。
[0040]除渣采用三级除渣，第一级级除渣采用的是泡沫陶瓷过滤板除渣，第二级除渣采用的是电磁分离除渣，经过两级过滤后的铝液再进入管式过滤箱进行第三级过滤除渣。[0041 ] (3)铸造:采用半连续铸造生产铝合金铸锭，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，对铝合金铸坯表面进行喷水冷却至120°C以下，然后空气自然冷却至室温；
[0042]铸造的工艺参数为:浇铸温度为700-730°C，铸造速度为30-100mm/min，冷却水水压为 0.02-0.1OMPa。
[0043](4)均匀化:将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，先将铝合金铸坯在440-450°C温度下保温15-20h，然后在450-500°C温度下保温5-10h。
[0044]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种地铁站吊顶用铝合金，其特征在于，其化学组分按质量百分比为:Mg:0.45-0.6% ^S1:0.3-0.5% ^Mn:0.1-0.3% ^Cr:0.1-0.2% ^Zr:0.1-0.3% ^Hf:0.1-0.3% ^Ta:0.05-0.2%、Cu:0.05-0.15%、Zn<0.05%、Fe<0.20%、Ti<0.05%，其它杂质元素单个含量<0.05%，其它杂质元素总含量<0.15%，余量为Al。2.如权利要求1所述的地铁站吊顶用铝合金的制备方法，其特征在于:包括熔炼、精炼、铸造和均匀化，步骤如下: (1)熔炼:将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%往熔炼炉内加入精炼剂，铝液温度达到7000C以上时，投入打渣剂，然后用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，打渣剂投入量为铝合金总量的0.01-0.1 %，扒渣后再加入镁锭，镁锭采用铁笼投放入熔炼炉中，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，当铝液温度达到730-750°(:时转入保温炉； (2)精炼:经过熔炼的铝液转至保温炉进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定招液的液态氢含量，精炼完成后将招液静置5-10min后过滤除渣，除渣后的招液直接进行浇铸； (3)铸造:采用半连续铸造生产铝合金铸锭，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，对铝合金铸坯表面进行喷水冷却至120°C以下，然后空气自然冷却至室温； (4)均匀化:将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，先将铝合金铸坯在440-450°C温度下保温15-20h，然后在450-500°C温度下保温5-10h。3.根据权利要求2所述的地铁站吊顶用铝合金的制备方法，其特征在于:所述铁笼投放镁锭为将镁锭整齐叠放于铁笼内，采用叉车及支撑杆将铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉炉体内缓慢移动，直到镁锭完全融化。4.根据权利要求2所述的地铁站吊顶用铝合金的制备方法，其特征在于:所述精炼剂包括以下重量分数的原料:KCl 35-50份、LiCl 20-25份、Na3AlF6 10-15份、Mg3N2 5-10份、膨润土5-10份、Na2CO3 2-5份、C2Cl6 2-5份。5.根据权利要求2所述的地铁站吊顶用铝合金的制备方法，其特征在于:所述打渣剂包括以下重量分数的原料:NaCl 50-60份、Na3AlF6 10-20份、Na2SO4 5-10份、CaF2 5-10份、铝灰3-5份。6.根据权利要求2所述的地铁站吊顶用铝合金的制备方法，其特征在于:所述旋转喷吹除气装置吹头旋转速度为500-650r/min，氩气流量为0.2-0.6m3/h，氩气压力200_350Kpa，氯气流量为0.05-0.2m3/h，氯气压力为50_150Kpa，精炼时间为5_10min。7.根据权利要求2所述的地铁吊顶用铝合金的制备方法，其特征在于:所述除渣采用三级除渣，第一级级除渣采用的是泡沫陶瓷过滤板除渣，第二级除渣采用的是电磁分离除渣，经过两级过滤后的铝液再进入管式过滤箱进行第三级过滤除渣。8.根据权利要求2所述的地铁吊顶用铝合金的制备方法，其特征在于:所述铸造的工艺参数为:浇铸温度为700-730°C，铸造速度为30-100mm/min，冷却水水压为0.02-0.1OMPa0
【文档编号】C22F1/047GK106086488SQ201610559060
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】雷素萍, 李彬, 李永弟, 秦龙飞, 杨婷婷, 罗金凤
【申请人】南南铝业股份有限公司