处 理，得到一定厚度的铝合金板材；（10)对铝合金板材在540°C下进行半小时的固溶处理，然 后水淬；（11)铝合金板材在180°C下进行5小时的人工时效；（12)将混合粉末C和V均匀涂抹 于铝合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝 合金板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理 过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为:激光功率2.5kw，扫描速率20mm/s，束 斑直径均为4_。（13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2:1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配 置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大 量去离子水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液 中浸泡12h，制备的样品在80°C下干燥30min; (14)冲压塑型。
[0071] 制成的安全护栏板材的抗拉强度、屈服强度、伸长率和布氏硬度分别为395.5MPa、 329.1MPa、21%、lllHB。合理调整各个元素重量百分比的比例，使得安全护栏中形成保持最 大时效强化能力的Mg 2Si相，增强安全护栏强度的同时增加其延伸率。加入适当比例的Cu元 素，降低自然时效对材料性能的不利影响，形成更细小、更多的Mg 2Si相(针状β〃相），同时避 免加入Cu元素后降低安全护栏抗蚀性。加入微量Μη和Cr，会产生弥散相，抑制合金再结晶， 提高合金强度，增加合金抗晶间腐蚀能力，改善合金性能。适量的稀土元素加入安全护栏 中，可以减少或消除熔铸过程中的气体和有害杂质、增加流动性、细化晶粒、加速时效过程， 而且适量的稀土元素与其他元素相互配合能够有效地改善合金的力学性能及腐蚀性能。
[0072] 减压状态下熔炼安全护栏可有效地降低熔炼温度，节省资源。同时为了保持加热 器内的压强，加热器在排出气体的同时需要灌入一定量的惰性气体，惰性气体首先直接通 入金属熔液中，形成气泡，带动金属熔液中的杂质向上移动，与气体共同排放，去除杂质，另 外惰性气体迫使熔炼过程中产生的有害气体随之排放，防止氧气等具有氧化性质的气体进 入加热器中氧化金属熔液。
[0073] 三种细化变质剂对安全护栏都有积极作用，但是单独使用时存在一定的局限性， 如单独加入Sr作变质处理，合金吸气倾向加剧，降低合金的致密性，易形成严重的柱状晶组 织，导致力学性能反而下降，稀土容易氧化，变质效果维持时间短等;而Al-5Ti-B细化剂的 抗衰减性能仍不能令人满意，而且易受Zr原子的毒化而失去细化晶粒的能力，无法充分发 挥其各自的优点。而将三者结合使用在克服其本身具有的缺陷的同时可充分发挥各自的优 点。由表格可知，相对于单一使用细化变质剂，同时使用三种细化变质剂可增强安全护栏的 抗拉强度、屈服强度、伸长率和布氏硬度，其中表中数据为添加细化变质剂后与不添加细化 变质剂后安全护栏在各种性能指标上的比较，同时使用三种细化变质剂的安全护栏的抗拉 强度增加8. 126%，屈服强度增加7.237%，伸长率增加22.0% %和布氏硬度增加了 11.594%。
[0074]
[0u/Dj 裕脉壯的筮屑淞说壮到匕铨视热芏^叫匕左七的邛柄屮仕川體作的求忏卜靜直 4h，可防止金属液体凝固过程中形成疏松结构的铸锭，从而影响安全护栏板材的强度，同时 在高压的条件下有利于形成致密结构的铸锭，增强安全护栏的强度。
[0076] 安全护栏在一定振幅下超声振动受压延伸，可减少乳制过程中受到的摩擦力，从 而降低摩擦力对安全护栏板材表面的影响，相对于静态冷乳，超声振动冷乳的安全护栏表 面更加光滑，有利于进行下一步骤的操作。
[0077] 将混合粉末C和V均匀涂抹于安全护栏板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对安 全护栏板材进行激光处理改性，能有效地使安全护栏板材表面形成纳米级压痕的同时将混 合粉末C和V熔融覆盖于安全护栏板材的表面，安全护栏板材表面形成纳米级的凹坑，增加 安全护栏板材的表面积，提高摩擦力的同时使得下一步骤的十八烷基三氯硅烷溶液更容易 进入安全护栏板材表面，在安全护栏表面形成多种形貌的微结构，然后在表面上自组装具 备防腐耐磨性能的硅烷膜，从而改变安全护栏板材的表面性质，而安全护栏板材表面形成 的C-V覆膜可有效地提高安全护栏板材在高温下的抗氧化性能，改变安全护栏板材的表面 性质。
[0078] 为了测定安全护栏表面生成膜层在盐溶液中的耐蚀性能，采用Tafel曲线和电化 学阻抗谱来评价薄膜的防腐性能，在进行电化学测试之前所有样品都在NaCl溶液中浸泡一 段时间，电化学阻抗谱和计划曲线在开路点位(0CP)稳定之后进行测量，得到安全护栏板材 的腐蚀电位(E? rr)和腐蚀电流密度（Ic^rr)的数值，一般认为腐蚀电位越高样品腐蚀的倾向 越小，而腐蚀电流密度越小表示样品的腐蚀速度越小，耐蚀性能越好。测量得到的安全护栏 板材的腐蚀电位(Ecorr)为-541.6mV，安全护栏板材的腐蚀电流密度（ω为1.385μΑαιΓ 2， 而未经过处理的安全护栏是-1057mV，未经处理的安全护栏的腐蚀电流密度（Ic^r)为4.303 yAcnf2,由此可知，本发明的安全护栏板材抗腐蚀性能相比于未经过处理的安全护栏有所提 升。
[0079]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应 当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实 质和范围。
【主权项】
1. 新型高强度抗腐蚀铝合金安全护栏，其特征在于，所述安全护栏按重量百分比包括 Mg0.2% ,Si 2.0% ,Cu4.0% ,Mn0.2% ,FeO .2% ,ZrO. 1 % ,ErO. 1 % ,CrO .01 % ,NiO.01 % , Ti0.1%，Al 余量。2. 根据权利要求1所述的新型高强度抗腐蚀铝合金安全护栏，其特征在于，所述安全护 栏为由以下步骤制成的： (1)于300°C下预热熔炼中使用的加热炉和纯铝1~2h; (2)预热后的纯铝在减压状态下 熔炼温度为750°C的加热炉中完全熔化后加入单晶硅颗粒，单晶硅颗粒熔化后加入铝铜中 间合金、错锰中间合金、错铬中间合金、铝镍中间合金、铝铁中间合金、铝锆中间合金以及少 量稀土元素铒，并保温一段时间至中间合金完全熔化，充分搅拌后将加热炉升温，加入铝钛 中间合金至铝钛中间合金完全熔化，降温至750°C，扒渣，加入纯镁，在真空的条件下保温30 ~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比 例为8:1: 3; (5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣，；（6)熔炼好的金属液浇注到已经预热至 300°C左右的坩埚中在lOOMPa的条件下静置2h，形成铸锭；（7)所述铸锭切割成合适尺寸后 于550°C的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；（8)所述铸锭升温至420°C后保温 3小时，进行五个道次的热乳，每个道次热乳完后在530°C保温半小时；（9)热乳后进行三个 道次的冷乳，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入乳机中，激振频率为 12kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷乳后对合金在240 °C下进行2个小时的退火处理，得到 一定厚度的铝合金板材；（10)对铝合金板材在540°C下进行半小时的固溶处理，然后水淬； (11)铝合金板材在180°C下进行5小时的人工时效；（12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝合金 板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金板材 表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程中使 用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为:激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均 为4_。（13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2:1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十 八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子 水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡 12h，制备的样品在80°C下干燥30min; (14)冲压塑型。
【专利摘要】本发明公开了新型高强度抗腐蚀铝合金安全护栏，所述安全护栏按重量百分比包括Mg0.2％，Si？2.0％，Cu4.0％，Mn0.2％，Fe0.2％，Zr0.1％，Er0.1％，Cr0.01％，Ni0.01％，Ti0.1％，Al余量。所述安全护栏经过(1)熔炼；(2)加入Al-5Ti-B、Al-lOSr和RE三种金属细化变质剂添加细化变质剂；(3)在100MPa的条件下静置2h形成铸锭；(4)五道热轧，在超声波振动下三道冷轧；(5)利用C和V激光改性和(6)十八烷基三氯硅烷溶液表面处理后得到成品。本发明利用多种手段对安全护栏的材料进行改性和处理，使得安全护栏在恶劣的工作条件下腐蚀仍能保持氧化膜的完整，避免金属失效，满足当今工业发展的要求。
【IPC分类】C23C24/10, B21B11/00, C22C1/03, C22F1/057, B05D1/18, C22C21/16
【公开号】CN105648292
【申请号】
【发明人】董超超
【申请人】董超超
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年4月8日