本发明涉及一种铝合金，具体涉及一种6401C铝合金，属于铝合金材料领域。
背景技术：
随着汽车轻量化的发展趋势，高档汽车厂家对光亮阳极氧化铝型材产品的需求量越来越大，铝型材光亮阳极氧化技术在市场上蕴含着巨大的商机。将6401C合金用于光亮阳极氧化，其产品的阳极氧化膜与铝合金基体的结合力比电镀件更强、装饰效果更好，并且也无需消耗某些昂贵的金属材料。一般来讲，阳极氧化膜的“外观质量”、“耐蚀性能”及“抗高温开裂性能”，均与材料的组织结构有着直接的关系。
6401铝合金直接用于光亮阳极氧化生产，产出的高光氧化铝饰件存在光泽度不稳定、色差、耐蚀性能差等问题，同时铝饰件的塑性及力学性能也不能满足宝马、奔驰等国外客户的需求，因此开发新的铝合金势在必行。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种光泽度稳定、无色差且耐蚀性能优异的6401C铝合金。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种6401C铝合金，所述6401铝合金具体包括如下质量百分数的组分：Si：0.40％-0.45％，Fe：0.015％-0.025％，Cu≤0.010％，Mg：0.51％-0.56％，Ti：0.005％-0.014％，Re：0.010％-0.020％，Sr：0.010％-0.020％，其它杂质≤0.01％，余量为铝。
本发明6401C铝合金与6401系列铝合金相比，调整了铝合金中元素组成及含量，其中Si元素可以提高铝型材的耐腐蚀性能、而Cu元素的存在会降低铝型材的耐腐蚀性能，故我们通过、提高Si元素含量、降低Cu元素含量、来改善光阳极氧化铝饰件的耐腐蚀性能。
其次，在本发明6401C铝合金中，通过加入Mg，能使合金的铸态组织得到一定程度的细化，这是由于Mg与铝合金中的Si形成了Mg2Si相，该相沿着晶界呈不连续分布，Mg元素在α(Al)中较大的固溶度所引起的固溶强化作用，Mg2Si在基体中的弥散强化作用、热处理强化相的沉淀强化作用以及Mg元素富集于固液界面前沿所造成的成分过冷作用会细化α(Al)二次枝晶臂间距，这些因素加起来能提高铝合金基体的机械性能。
另外，在本发明6401C铝合金中，通过加入上述成分的Si，能够提高得到的6401C铝合金的耐蚀性能。Si能改善合金的铸造性能，与Al形成固溶体，提高合金的高温造型性，减少合金的收缩率，使制得的合金无裂纹倾向。
作为优选，本发明中Mg元素与Si元素的质量比为(1.25-1.30)：1。
本发明控制铝合金中Cu元素的含量，Cu含量的增加，能提高合金的流动性、抗拉强度和硬度，但会降低铝合金的耐蚀性能和塑性，使热裂倾向增大，因此，为了保证制得的6401C铝合金的机械性能，本发明将Cu元素的含量控制在0.01以内。
再者，在本发明6401C铝合金中，控制了Fe元素的含量。Fe是铝合金中公认的有害杂质，会降低铝合金的机械性能，同时，Fe元素会对氧化效果造成影响。因此，为了保证铝合金的机械性能，本申请进一步优选将Fe元素的含量控制在0.018-0.023％。
本发明6401C铝合金中，通过复合加入Sr和Re，其中Sr是表面活性元素，易吸附于针片状β-Al相的生长基底上，抑制β-Al相的生长，使粗大的针片状β-Al相发生分枝、断裂。Sr的加入还能够降低孪晶边界能，可增大发生孪晶的几率，使针片状Al相的生长方向更多，从而使Al相发生分解和弯曲，最终导致针状铁相不断细化。此外，Sr也能对共晶Si进行良好的变质作用。Re元素可与Al、Si形成分布在共晶组织中的金属间化合物，这将减少β-Al独立生成相的可能，同时Re元素也对β-Al具有表面吸附作用，能抑制其生长，使其组织细化。此外，Re对铝合金中α-Al枝晶也具有细化作用。但是，过量的Re加入后，6401铝合金中大量针状、板块状的金属间化合物的形成会降低合金的力学性能。
作为优选，本发明中Re和Sr的质量百分比之和为0.15-0.35％。
在上述一种6401C铝合金中，所述6401C铝合金表面还沉积有Er-Bi-Ni合金膜。本发明通过在6401C铝合金表面沉积Er-Bi-Ni合金膜，能够在6401C铝合金表面生成Er-Bi合金相和Bi-Ni合金相，经过氧化后，分别生成Bi2NiO9相、ErBiO3相和Er1.5Bi0.5O3相，从而能够得到表面致密、均匀、有光泽、附着力强的合金膜，达到本发明的目的。
本发明6401C铝合金通过配伍合理的铝合金成分，再在制得的铝合金表面涂覆Er-Bi-Ni合金膜，本发明6041C铝合金的标准要求较高，铝合金基体的组织结构较好，用于光亮阳极氧化生产可以抑制或消除白线、麻点及色差等缺陷，具有较好外观质量、耐蚀性及抗高温开裂性等性能。
本发明的另一个目的在于提供一种上述6401C铝合金的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
S1、将99.99％的高纯度精铝锭和99.70％重熔用铝锭置于铝熔炼炉中加热至730-740℃熔化成铝液；
S2、对熔炼炉铝液先进行第一次扒渣处理，然后先加入Si、Mg元素，再加入Ti、Re和Sr并通入氩气和精炼剂进行精炼，然后进行第二次扒渣处理，并静置30-40min；
S3、将铝熔炼炉中的铝液经铝液流道以设定的单位时间流量引向浇铸炉，先根据铝液在流道中的单位时间流量，按设定要求含量在铝液流道中连续加入Ti元素；然后将已加入Ti元素的铝液引入在线精炼并再次通入氩气进行保温精炼除气；再将经再次精炼的铝液引入在线过滤装置进行在线过滤，最后引入结晶器铸造，获得铝棒；
S4、将铝棒进行热处理后冷却得6401C铝合金半成品；
S5、采用三电极体系在6401C铝合金半成品表面电沉积Er-Bi-Ni合金膜得到6401C铝合金。
在上述一种6401C铝合金的制备方法中，步骤S1中所述高纯度精铝锭和重熔用铝锭的质量比为(4-5)：1。Fe是铝合金中公认的有害杂质，会降低铝合金的机械性能，因此，现有技术中为了保证铝合金的机械性能，都会尽量将Fe元素的含量控制在最低的程度。但是，铝合金在压铸过程中对模具的粘附作用非常强烈，而当铝合金中含有一定量的Fe元素时可以提高铝合金的压铸效果，减轻铝合金的粘模现象。所以，本申请反其道而行之，保证铝合金中含有一定量的Fe元素。但是，现有技术中，为了保证铝合金中的铁含量，一般选择采用高纯度精铝锭和铁剂共熔的方式，但是，铁的熔化需要一定的时间。而采用本发明99.99％的高纯度精铝锭和重熔用铝锭共熔的方式，则不需要考虑铁的熔化时间，从而缩短熔炼时间，降低熔炼成本，同时，使Fe元素的分布更加均匀。
在上述一种6401C铝合金的制备方法中，步骤S2中所述Re元素以铝稀土中间合金的方式添加，Sr元素以铝锶中间合金方式添加，Ti元素以铝钛硼中间合金细化剂的方式添加。
在上述一种6401C铝合金的制备方法中，步骤S3中所述在线过滤装置包括在线过滤箱、板式过滤箱和陶瓷管式过滤器。
在上述一种6401C铝合金的制备方法中，步骤S3中所述铸造采用热顶铸造，热顶铸造温度为700-720℃，热顶铸造速度为100-120mm/min。本发明采用热顶铸造的方法，由于热顶结晶器的有效结晶高度很小，铸造冷却速度快，使铸锭的晶内结构更为细薄，也使铸锭的液穴变浅、过渡带变窄，因而铸锭致密度提高，化学成分沿铸锭截面的分布更为均匀。同时，由于热顶铸造取消了漏斗，实现了同水平供流，结晶器内液面氧化膜稳定，不发生搅动，因而有效地防止了熔体的二次污染，提高了金属的内部纯洁度。因此，热顶铸造的铸锭表面质量好，铸锭周边层反偏析程度大为降低。
作为优选，所述热顶铸造过程中还辅助加有低频电磁场，所述低频电磁场的频率为15-18Hz，磁场强度为10000-11000A。本发明通过在热顶铸造时辅助加有低频电磁场，能够使铝熔体产生的强制对流使熔池内的温度更加均匀，促进铝熔体过热的流散失，使熔池内的温度低于6401C铝合金的液相线温度，提高熔池内部形核质点的数量，使得到的6401C铝合金铸锭宏观组织均匀细小，从而使结晶器内的铝合金铸锭表面初始凝壳点位置上移，减小铝熔体与结晶器的有效接触高度、从而提高6401C铝合金铸锭的表面质量。
在上述一种6401C铝合金的制备方法中，步骤S4中所述热处理为将铝棒加热到555℃，保温6-10小时后冷却。
在上述一种6401C铝合金的制备方法中，步骤S4中所述冷却过程包括将所述铝棒置于冷却室先在强风中冷却30-60min，然后用冷水淋冷却至室温。现有技术中冷却为自然冷却，会导致溶解相的重新析出。而本发明采用的强风冷却，加强了冷却效果，可更大限度的保留固溶组织，为后续产品力学性能做保证。
在上述一种6401C铝合金的制备方法中，步骤S5中所述三电极体系中，工作电极为铂电极、铜电极，辅助电极为铂片；电沉积过程中的沉积体系为0.1mol.L-1ErCl3-0.1mol.L-1Bi(NO3)3-0.1mol.L-1NiCl2-0.1mol.L-1LiClO4-DMSO体系；电沉积过程中的沉积电位为-2.20—-2.60V。本发明通过对电沉积过程中的体系和电位进行限制，能够得到表面致密、均匀、有光泽、附着力强的合金膜。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明6401铝合金通过配伍合理的合金成分，并在铝合金表面沉积Er-Bi-Ni合金膜，能够使铝合金的组织结构较好，用于光亮阳极氧化生产可以抑制或消除白线、麻点及色差等缺陷，具有较好外观质量、耐蚀性及抗高温开裂性等性能；
2、本发明6401C铝合金通过热顶铸造工艺并在热顶铸造过程中辅助添加低频电磁场，能够使结晶器内的铝合金铸锭表面初始凝壳点位置上移，减小铝熔体与结晶器的有效接触高度、从而提高6401C铝合金铸锭的表面质量；
3、本发明6401C铝合金通过合理配置铝合金成分，并通过特定的制备方法，使得到的6401C铝合金具有优良的外观，耐蚀性和抗高温开裂性。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
表1：实施例1-5中6401C铝合金的元素组成
实施例1
S1、按表1实施例1中的6401C铝合金的组成，将重量比为4：1的99.99％的高纯度精铝锭和99.70％重熔用铝锭置于铝熔炼炉中加热至730℃熔化成铝液；
S2、对熔炼炉铝液先进行第一次扒渣处理，然后先加入Si、Mg元素，再加入Ti、Re和Sr并通入氩气和精炼剂进行精炼，然后进行第二次扒渣处理，并静置30min；其中Re元素以铝稀土中间合金的方式添加，Sr元素以铝锶中间合金方式添加，Ti元素以铝钛硼中间合金细化剂的方式添加；
S3、将铝熔炼炉中的铝液经铝液流道以设定的单位时间流量引向浇铸炉，先根据铝液在流道中的单位时间流量，按设定要求含量在铝液流道中连续加入Ti元素；然后将已加入Ti元素的铝液引入在线精炼并再次通入氩气进行保温精炼除气；再将经再次精炼的铝液引入在线过滤装置进行在线过滤，最后引入结晶器铸造，获得铝棒；所述在线过滤装置包括在线过滤箱、板式过滤箱和陶瓷管式过滤器；所述铸造采用热顶铸造，热顶铸造温度为700℃，热顶铸造速度为100mm/min；所述热顶铸造过程中还辅助加有低频电磁场，所述低频电磁场的频率为15Hz，磁场强度为10000A；
S4、将铝棒进行热处理后冷却得6401C铝合金半成品；所述热处理为将铝棒加热到555℃，保温6小时后冷却；所述冷却过程包括将所述铝棒置于冷却室先在强风中冷却30min，然后用冷水淋冷却至室温；
S5、采用三电极体系在6401C铝合金半成品表面电沉积Er-Bi-Ni合金膜得到6401C铝合金；所述三电极体系中，工作电极为铂电极、铜电极，辅助电极为铂片；电沉积过程中的沉积体系为0.1mol.L-1ErCl3-0.1mol.L-1Bi(NO3)3-0.1mol.L-1NiCl2-0.1mol.L-1LiClO4-DMSO体系；电沉积过程中的沉积电位为-2.20V。
实施例2
S1、按表1实施例2中的6401C铝合金的组成，将重量比为4.2：1的99.99％的高纯度精铝锭和99.70％重熔用铝锭置于铝熔炼炉中加热至732℃熔化成铝液；
S2、对熔炼炉铝液先进行第一次扒渣处理，然后先加入Si、Mg元素，再加入Ti、Re和Sr并通入氩气和精炼剂进行精炼，然后进行第二次扒渣处理，并静置32min；其中Re元素以铝稀土中间合金的方式添加，Sr元素以铝锶中间合金方式添加，Ti元素以铝钛硼中间合金细化剂的方式添加；
S3、将铝熔炼炉中的铝液经铝液流道以设定的单位时间流量引向浇铸炉，先根据铝液在流道中的单位时间流量，按设定要求含量在铝液流道中连续加入Ti元素；然后将已加入Ti元素的铝液引入在线精炼并再次通入氩气进行保温精炼除气；再将经再次精炼的铝液引入在线过滤装置进行在线过滤，最后引入结晶器铸造，获得铝棒；所述在线过滤装置包括在线过滤箱、板式过滤箱和陶瓷管式过滤器；所述铸造采用热顶铸造，热顶铸造温度为705℃，热顶铸造速度为105mm/min；所述热顶铸造过程中还辅助加有低频电磁场，所述低频电磁场的频率为16Hz，磁场强度为10200A；
S4、将铝棒进行热处理后冷却得6401C铝合金半成品；所述热处理为将铝棒加热到555℃，保温7小时后冷却；所述冷却过程包括将所述铝棒置于冷却室先在强风中冷却40min，然后用冷水淋冷却至室温；
S5、采用三电极体系在6401C铝合金半成品表面电沉积Er-Bi-Ni合金膜得到6401C铝合金；所述三电极体系中，工作电极为铂电极、铜电极，辅助电极为铂片；电沉积过程中的沉积体系为0.1mol.L-1ErCl3-0.1mol.L-1Bi(NO3)3-0.1mol.L-1NiCl2-0.1mol.L-1LiClO4-DMSO体系；电沉积过程中的沉积电位为-2.3V。
实施例3
S1、按表1实施例3中的6401C铝合金的组成，将重量比为4.5：1的99.99％的高纯度精铝锭和99.70％重熔用铝锭置于铝熔炼炉中加热至735℃熔化成铝液；
S2、对熔炼炉铝液先进行第一次扒渣处理，然后先加入Si、Mg元素，再加入Ti、Re和Sr并通入氩气和精炼剂进行精炼，然后进行第二次扒渣处理，并静置35min；其中Re元素以铝稀土中间合金的方式添加，Sr元素以铝锶中间合金方式添加，Ti元素以铝钛硼中间合金细化剂的方式添加；
S3、将铝熔炼炉中的铝液经铝液流道以设定的单位时间流量引向浇铸炉，先根据铝液在流道中的单位时间流量，按设定要求含量在铝液流道中连续加入Ti元素；然后将已加入Ti元素的铝液引入在线精炼并再次通入氩气进行保温精炼除气；再将经再次精炼的铝液引入在线过滤装置进行在线过滤，最后引入结晶器铸造，获得铝棒；所述在线过滤装置包括在线过滤箱、板式过滤箱和陶瓷管式过滤器；所述铸造采用热顶铸造，热顶铸造温度为710℃，热顶铸造速度为110mm/min；所述热顶铸造过程中还辅助加有低频电磁场，所述低频电磁场的频率为16Hz，磁场强度为10500A；
S4、将铝棒进行热处理后冷却得6401C铝合金半成品；所述热处理为将铝棒加热到555℃，保温8小时后冷却；所述冷却过程包括将所述铝棒置于冷却室先在强风中冷却45min，然后用冷水淋冷却至室温；
S5、采用三电极体系在6401C铝合金半成品表面电沉积Er-Bi-Ni合金膜得到6401C铝合金；所述三电极体系中，工作电极为铂电极、铜电极，辅助电极为铂片；电沉积过程中的沉积体系为0.1mol.L-1ErCl3-0.1mol.L-1Bi(NO3)3-0.1mol.L-1NiCl2-0.1mol.L-1LiClO4-DMSO体系；电沉积过程中的沉积电位为-2.40V。
实施例4
S1、按表1实施例4中的6401C铝合金的组成，将重量比为4.8：1的99.99％的高纯度精铝锭和99.70％重熔用铝锭置于铝熔炼炉中加热至738℃熔化成铝液；
S2、对熔炼炉铝液先进行第一次扒渣处理，然后先加入Si、Mg元素，再加入Ti、Re和Sr并通入氩气和精炼剂进行精炼，然后进行第二次扒渣处理，并静置38min；其中Re元素以铝稀土中间合金的方式添加，Sr元素以铝锶中间合金方式添加，Ti元素以铝钛硼中间合金细化剂的方式添加；
S3、将铝熔炼炉中的铝液经铝液流道以设定的单位时间流量引向浇铸炉，先根据铝液在流道中的单位时间流量，按设定要求含量在铝液流道中连续加入Ti元素；然后将已加入Ti元素的铝液引入在线精炼并再次通入氩气进行保温精炼除气；再将经再次精炼的铝液引入在线过滤装置进行在线过滤，最后引入结晶器铸造，获得铝棒；所述在线过滤装置包括在线过滤箱、板式过滤箱和陶瓷管式过滤器；所述铸造采用热顶铸造，热顶铸造温度为718℃，热顶铸造速度为115mm/min；所述热顶铸造过程中还辅助加有低频电磁场，所述低频电磁场的频率为17Hz，磁场强度为10800A；
S4、将铝棒进行热处理后冷却得6401C铝合金半成品；所述热处理为将铝棒加热到555℃，保温9小时后冷却；所述冷却过程包括将所述铝棒置于冷却室先在强风中冷却50min，然后用冷水淋冷却至室温；
S5、采用三电极体系在6401C铝合金半成品表面电沉积Er-Bi-Ni合金膜得到6401C铝合金；所述三电极体系中，工作电极为铂电极、铜电极，辅助电极为铂片；电沉积过程中的沉积体系为0.1mol.L-1ErCl3-0.1mol.L-1Bi(NO3)3-0.1mol.L-1NiCl2-0.1mol.L-1LiClO4-DMSO体系；电沉积过程中的沉积电位为-2.50V。
实施例5
S1、按表1实施例1中的6401C铝合金的组成，将重量比为5：1的99.99％的高纯度精铝锭和99.70％重熔用铝锭置于铝熔炼炉中加热至740℃熔化成铝液；
S2、对熔炼炉铝液先进行第一次扒渣处理，然后先加入Si、Mg元素，再加入Ti、Re和Sr并通入氩气和精炼剂进行精炼，然后进行第二次扒渣处理，并静置40min；其中Re元素以铝稀土中间合金的方式添加，Sr元素以铝锶中间合金方式添加，Ti元素以铝钛硼中间合金细化剂的方式添加；
S3、将铝熔炼炉中的铝液经铝液流道以设定的单位时间流量引向浇铸炉，先根据铝液在流道中的单位时间流量，按设定要求含量在铝液流道中连续加入Ti元素；然后将已加入Ti元素的铝液引入在线精炼并再次通入氩气进行保温精炼除气；再将经再次精炼的铝液引入在线过滤装置进行在线过滤，最后引入结晶器铸造，获得铝棒；所述在线过滤装置包括在线过滤箱、板式过滤箱和陶瓷管式过滤器；所述铸造采用热顶铸造，热顶铸造温度为720℃，热顶铸造速度为120mm/min；所述热顶铸造过程中还辅助加有低频电磁场，所述低频电磁场的频率为158Hz，磁场强度为11000A；
S4、将铝棒进行热处理后冷却得6401C铝合金半成品；所述热处理为将铝棒加热到555℃，保温10小时后冷却；所述冷却过程包括将所述铝棒置于冷却室先在强风中冷却60min，然后用冷水淋冷却至室温；
S5、采用三电极体系在6401C铝合金半成品表面电沉积Er-Bi-Ni合金膜得到6401C铝合金；所述三电极体系中，工作电极为铂电极、铜电极，辅助电极为铂片；电沉积过程中的沉积体系为0.1mol.L-1ErCl3-0.1mol.L-1Bi(NO3)3-0.1mol.L-1NiCl2-0.1mol.L-1LiClO4-DMSO体系；电沉积过程中的沉积电位为-2.60V。
实施例6
与实施例3的区别仅在于，该实施例6401C铝合金表面没有沉积Er-Bi-Ni合金膜，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例1
与实施例3的区别仅在于，该对比例采用普通市售铝合金材料，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例3的区别仅在于，该对比例采用中国发明专利(公开号：CN102676892A)公开的一种6401铝合金，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，该对比例6401C铝合金材料中没有添加Re和Sr元素，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
将实施例1-6及对比例1-3中制得的6401C铝合金材料进行性能检测，检测结果如表2所示。
表2：实施例1-6及对比例1-3中6401C铝合金材料性能检测结果
从上述结果可以看出，本发明6401铝合金通过配伍合理的合金成分，并在铝合金表面沉积Er-Bi-Ni合金膜，能够使铝合金的组织结构较好，用于光亮阳极氧化生产可以抑制或消除白线、麻点及色差等缺陷，具有较好外观质量、耐蚀性及抗高温开裂性等性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。