专利名称：可高速挤压成型的铝合金材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及铝合金，特别是一种适用于高速挤压的铝合金材料及制备方法。
背景技术：
在用于挤压生产的铝合金中，用途最为广泛的是6063合金。但是，该合金由于脆 性相β -AlFeSi、粗大的Mg2Si、过剩的Mg或Si、等存在，导致对速度敏感的各类挤压材表面 缺陷极易产生，如凹点、麻面、模痕等，因此，不得不用较低的挤压速度，换取满意的挤压材 表面。这样使得生产效率很低，产品的生产成本很高。
发明内容
本发明的目的是针对现有6063铝合金存在的上述缺陷，在现有6063铝合金的基 础上，通过改变元素含量，制备出一种可高速挤压成型、并且高速挤压获得的型材能满足相 应要求的铝合金材料。本发明可高速挤压成型的铝合金材料是在现有6063铝合金的基础上，通过增加 Mn和Cu，并对Mg、Si的含量进行调整而制得的，按重量计，其含有0. 11 0. 15% Mn， 0. 11 0. 15% Cu，0. 38 0. 46 % Si， 0. 47 0. 55 % Mg,0 0.25% Fe， 0 0.02% Cr，0 0.02% Zn， 0 0.02% Ti，余量为Al。上述可高速挤压成型的铝合金材料的制备方法，包括以下步骤a、在熔炉内加入铝锭，熔化，使熔液的温度达到750°C 士 10°C ；b、按权利要求1中的配比依次加入Si、Cu、Mn、Mg或它们的中间合金；c、搅拌10分钟左右，加入打渣剂，再次搅拌10 15分钟，扒渣；d、对炉内熔液进行成分分析，若熔液成分满足权利要求1中的成分要求则执行步 骤e，否则调整相应元素的含量并转至步骤c ；e、将熔液转入精炼炉，加精炼剂，在740°C 士5°C下精炼15 20分钟；f、扒渣，静置30 60分钟；g、铸造；h、高温均勻化处理，将铸造制得的铸棒放入高温炉，升温至580°C 士 10°C，保持该 温度1. 5小时，然后以不小于350°C /小时的速度冷却，铸棒温度降至室温后，出炉，即制得 铝合金棒材。在步骤g的铸造工序中，在熔液流经流槽时，加入AlTiB丝。ALTIB丝中的AL3TI、 TIB2在铝凝固时形成异质晶核的形核基底，同时引起凝固过程的成分过冷，大大增加了形 核率，提高了形核速度，使结晶组织更为细化。用上述制得的铝合金棒材挤压铝合金型材时，挤压前对铝合金棒材加热使铝合金
3棒材温度为450 500°C，加热时间为3 30分钟。Mn的加入，大大加速了铸棒均勻化处理时β -AlFeSi向α -AlFeSi的转化过程，转 化率大幅提高，减少了脆性相的存在。Cu的加入，可降低挤压时的变形抗力，并抵消由于Mn加入导致材料的各向异性。Mg、Si比例的调整，使合金中M&Si的量控制在一定范围内，Si适当过剩，以平衡 Fe、Mn、Cu的影响。平衡的Mg、Si量，无Mg、Si的过剩，或有少量的Si过剩，不会降低Mg < Si的固溶能力，不易形成粗大的Mg2Si相。由于合金材料的脆性相、粗大相减少，变形抗力降低，挤压性能改善，速度敏感性 的表面缺陷如凹点、麻点、模痕等减少，挤压速度提高。经实验证明，用本发明铝合金材料挤压成型断面号为AD2359的型材，铸棒加热温 度480°C，挤压速度40m/min，挤压制得型材的表面无明显的挤压痕、粗糙、凹点、麻面等表 面缺陷，氧化后具有良好的金属光泽，质量符合要求。而采用原6063铝合金挤压成型断面 号为AD2359的型材，铸棒加热温度480°C，只有挤压速度不超过25m/min才能保证挤压制得 型材的表面质量符合要求。可见，与现有6063铝合金相比，用本发明铝合金材料挤压型材 的速度能够极大地提高，能够大幅提高铝合金型材的生产效率。
具体实施例方式本发明铝合金的成分配比见表1。表1合金成分配比表(表中含量均为重量百分含量) 本发明铝合金的制备方法包括熔铸和高温均勻化处理。其中，熔铸可以采用铝型材厂通用的熔铸工艺装炉一熔化一加入合金元素一搅 拌一扒渣一取样、分析一调整成分一转炉一精炼一静置一加铝钛硼丝并铸造。装炉时，回炉 料要先加，回炉料的合金元素含量应不高于表1规定的合金元素含量，回炉料的加入量，应 不高于装炉总量的30%。当铝液的温度达到750°C 士 10°C时，依次加入Si、Cu、Mn、Mg合 金元素或它们的中间合金。由于Mg极易烧损，一定要尽量后加。合金加入后，要进行10分 钟左右的搅拌。搅拌后如熔液温度在730°C以上，则加入打渣剂并再次搅拌10 15分钟。 搅拌后进行扒渣，尽量扒净表面浮渣。扒渣后进行成分分析，看是否满足表1要求，如不满 足则需进行调整、再次搅拌、取样分析，直至成分合格。成分分析合格后，熔液转入精炼炉， 边加入精炼剂边进行精炼，精炼温度应控制在740°C 士5°C，精炼时间15 20分钟。精炼 后进行扒渣，然后静置30 60分钟。静置完成后便可以进行铸造，熔液流经流槽时加入 AlTiB丝。其中，铝源可以采用符合GB/T1196-2008要求的AL99. 00 AL99. 90型号的铝 锭。打渣剂和精炼剂可采用现有6063铝合金生产工艺中使用的各种打渣剂和精炼剂，如 深圳派瑞科公司生产的Dl型号的打渣剂，它是一种氟化钙和冰晶石混合的粉状制剂，加入
4时，应均勻撒在熔体表面，并充分搅拌。正邦冶金材料公司生产的IFlO型号的精炼剂，它是 一种以氯盐为主要成分的粉状制剂。需要说明的是，加入AlTiB丝是为了使结晶组织更为 细化，加入量很少(以重量计，一般只有0. 008% 0.015%，在下述的实施例中具体加入量 为0. 01 % )，且AlTiB丝中Ti和B的含量很小，以重量计Ti的含量仅5%，B的含量仅1 %， 以至于在成品铝铸棒中，B的含量无法检测。高温均勻化处理工艺过程铸棒进炉一升温一保温一冷却一出炉。保温温度为 5800C 士 10°C，保温时间1.5小时。要特别注意保温温度和时间的控制，这是确保α化的一 个重要环节。冷却速度应不小于350°C /小时。用上述铝合金铸棒挤压型材前，先要对铸棒加热，温度范围是450 500°C，加热 时间应少于30分钟。下面通过具体实施例做进一步说明。其中，实施例1-4是按照本发明配比和制备 方法制得的铝合金材料。实施例5是比较例，是按照同样方法制备的未改变成分的铝合金， 即现有6063铝合金。实施例1-5主要合金元素含量见表2。实施例1-5中铝采用符合GB/T1196-2008要求的AL99. 00型号的铝锭。铸造工艺 参数见表3，均热工艺参数见表4。实施例1-5制得的铝合金的α化率见表5。用实施例 1-5制得的铝合金铸棒挤压断面号为AD2359的型材，最大挤压速度对照见表6，所述最大挤 压速度为在该速度下连续挤压500kg以上型材，型材表面质量符合要求(即型材无明显的 挤压痕、粗糙、凹点、麻面等表面缺陷，氧化后具有良好的金属光泽)，所能达到的最大速度。 通过对照可以看出，本发明的合金材料，α化率高，Mg2Si细化，挤压速度可高达原来的1.6 倍。表2主要合金元素重量百分含量 表3铸造工艺 表4均热工艺 表5α化率对比 表6挤压速度对比
权利要求
一种可高速挤压成型的铝合金材料，其特征在于，按重量计，含有0.11～0.15％Mn，0.11～0.15％Cu，0.38～0.46％Si，0.47～0.55％Mg，0～0.25％Fe， 0～0.02％Cr，0～0.02％Zn， 0～0.02％Ti，余量为Al。
2.权利要求1所述铝合金材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤a、在熔炉内加入铝锭，熔化，使熔液的温度达到750°C士 10°C ；b、按权利要求1中的配比依次加入Si、Cu、Mn、Mg或它们的中间合金；c、搅拌10分钟左右，加入打渣剂，再次搅拌10 15分钟，扒渣；d、对炉内熔液进行成分分析，若熔液成分满足权利要求1中的成分要求则执行步骤e， 否则调整相应元素的含量并转至步骤c ；e、将熔液转入精炼炉，加精炼剂，在740°C士5°C下精炼15 20分钟；f、扒渣，静置30 60分钟；g、铸造；h、将铸造制得的铸棒放入高温炉，升温至580°C士 10°C，保持该温度1.5小时，然后以 3500C /小时的速度冷却，铸棒温度降至室温后，出炉，即制得铝合金棒材。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于在步骤g中，熔液流经流槽时加入 AlTiB 丝。
全文摘要
本发明公开了一种可高速挤压成型的铝合金材料，按重量计，其含有0.11～0.15％Mn，0.11～0.15％Cu，0.38～0.46％Si，0.47～0.55％Mg，0～0.25％Fe，0～0.02％Cr，0～0.02％Zn，0～0.02％Ti，余量为Al。本发明还公开了一种上述可高速挤压成型的铝合金材料的制备方法。与现有6063铝合金相比，用本发明铝合金材料挤压型材的速度能够极大地提高，能够大幅提高铝合金型材的生产效率。
文档编号C22F1/047GK101928863SQ200910108219
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者姚立群, 宋冰, 鞠岚 申请人:深圳华加日铝业有限公司