本发明属于铝合金材料技术领域，具体涉及一种护栏用铝合金型材的生产工艺。
背景技术：
护栏-这里说的是指工业用“防护栏”。护栏主要用于住宅、公路、商业区、公共场所等场合中对人身安全及设备设施的保护与防护。护栏在我们生活中处处可见。护栏根据高度的不同，每米长度的价格也会不同。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，工业经济的飞速发展，对铝合金型材件的需求日益增多，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中有着巨大的应用前景。其中，铝合金型材在护栏行业中的应用十分广泛。
目前，整个铝合金行业正处于技术升级和变革的阶段，正朝着环境友好型、低能耗、性能优异的方向发展。高品质护栏，如高速公路桥的护栏等，也对合金型材提出了更高的要求，如，力学性能，耐热性和耐腐蚀性；电绝缘性等。
因此，研发一种新型耐温性、耐腐蚀性、刚度高以及综合力学性能优异的铝合金型材的生产工艺是本领域研究者们急需解决的问题。
基于上述情况，本发明提出了一种护栏用铝合金型材的生产工艺，可有效解决以上问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种护栏用铝合金型材的生产工艺。本发明的生产工艺得到的产品，具有如下优点：抗拉强度高，硬度高，力学性能优异；表面硬度高；耐热性和耐腐蚀性能好；绝缘电阻好；氧化膜的厚度大。
本发明通过下述技术方案实现：
一种护栏用铝合金型材的生产工艺，包括下列步骤：
1)配料：按如下质量百分比称取各原料：fe：0.25％～5％；zn：3.3％～3.6％；cu：1.6％～1.9％；co：1.5％～3％；bi：0.15％～0.45％；w：0.3％～0.5％；sb：1.3％～1.5％；cr：0.3％～0.8％；ti：0.2％～0.5％；ni：0.1％～0.3％；余量为al；
2)熔炼：将称取的fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al加入熔炼炉内，升温至炉内材料开始软化下榻时，在熔液表面均匀撒上一层覆盖剂进行覆盖，当炉内材料全部熔化后，清除表面浮渣，保持炉内温度为710～740℃，持续熔炼5.5～6.5h，得到铝合金熔液；
3)铸造：将得到的铝合金熔液铸造成铸棒，切为短棒状并清除表面氧化膜，得到铝合金铸锭；
4)退火：将得到的铝合金铸锭进行均匀化退火20～22h；
5)热处理：将得到的铝合金铸锭进行热处理；
6)挤压：将热处理后的铝合金铸锭通过挤压设备的护栏用模具挤压得到相应规格的铝合金型材；
7)时效：对铝合金型材依次进行一级时效处理和二级时效热处理；
8)冷处理：将时效处理后的铝合金型材重新固熔淬火后15～25min内，置于液氮中进行冷处理；
9)阳极氧化：将型材送入氧化液中进行表面阳极氧化，在铝合金型材表面形成致密的氧化膜保护层；
10)微弧氧化：在阳极氧化处理后，采用微弧氧化技术，在铝合金型材的表面形成优质的强化陶瓷膜，其工艺为：第一步：将铝合金型材工件在200g/l的k2o·nsio2(钾水玻璃)水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝合金型材工件水洗后在70g/l的na3p2o7水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化15min，阴极材料为不锈钢板，溶液温度为20～50℃；
11)封闭工艺：采用硫酸铝溶液的双向脉冲封闭工艺，封闭液为硫酸铝溶液，ρ(al3+)＝2g/l，脉冲频率50hz，正负工作比60：35，电压0.8v，温度为80℃，时间为30min。
优选的，步骤1)中，按如下质量百分比称取各原料：fe：0.4％；zn：3.5％；cu：1.7％；co：2.2％；bi：0.34％；w：0.42％；sb：1.4％；cr：0.7％；ti：0.4％；ni：0.2％；余量为al。
优选的，步骤1)中，所述fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al的纯度均大于99％。
优选的，步骤5)中，所述热处理包括：先在加热炉中升温至490～500℃，保温1.5～2.5h，然后在40～55℃的水中淬灭；再放入低温炉中升温中220～240℃，保温，保温3～4h，冷却至室温。
优选的，步骤6)中，挤压速度应控制在2.5～3.0m/min，型材挤压出口温度应控制在500～530℃。
优选的，步骤7)中，所述进行一级时效处理的处理温度为430～500℃，时间为60～100min，然后将铝合金型材水冷至室温。
优选的，步骤7)中，所述进行二级时效热处理的处理温度为150～200℃，时间5～10h，冷却至室温。
优选的，步骤8)中，所述冷处理的温度为(-190)～(-175)℃，保温时间为20～40min。
优选的，步骤9)中，阳极氧化的工艺条件为：氧化液为200g/l硫酸、20g/l草酸、15g/l丙三醇，氧化电流密度2a/dm2，常温氧化。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明在护栏用铝合金型材的原料中引入了适当比例的co、bi、w、sb等金属元素材料，各组分相容性好，协同增强效果显著，显著改善了型材的加工性能、抑制了基体再结晶，提高了合金材料的强度，其抗拉强度可达750mpa，硬度为600kg/mm2。
钴是具有光泽的钢灰色金属，比较硬而脆，有铁磁性，在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定，是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料；
铋的化学性质较稳定，可改善钢的加工性能；
钨呈现钢灰色或银白色，硬度高，熔点高，常温下不受空气侵蚀，经过冶炼后的钨是银白色有光泽的金属，具有硬度高、耐磨性强的特性；
锑有鳞片状晶体结构，能与其他金属材料形成用途广泛的合金，这种合金硬度与机械强度相比锑都有所提高。
(2)本发明在阳极氧化的基础上，采用微弧氧化技术，在铝合金型材的表面形成优质的强化陶瓷膜，大幅度的提高了材料的表面硬度(hv>1200)，耐热性和耐腐蚀性(cass盐雾试验>480h)，并且具有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达100mω，强化后的氧化膜的厚度可达35um，远大于阳极氧化膜3～5um。
(3)铝合金阳极氧化技术能够提高基体表面的硬度、耐蚀性、耐磨性等，但是未经过封闭处理的阳极氧化膜的铝合金使用寿命不长，封闭的目的是提高耐磨性、耐蚀性、表面抗污染能力等，封闭处理后的阳极氧化膜可以通过500h的中性盐雾试验。
其中，中性盐雾试验：采用gb/t6461-2002《金属基本体上金属和其它无机覆盖层经试验后的试样和试件的评级》所制定的按照腐蚀面积进行评级的方法，评定等级9级。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种护栏用铝合金型材的生产工艺，包括下列步骤：
1)配料：按如下质量百分比称取各原料：fe：0.25％～5％；zn：3.3％～3.6％；cu：1.6％～1.9％；co：1.5％～3％；bi：0.15％～0.45％；w：0.3％～0.5％；sb：1.3％～1.5％；cr：0.3％～0.8％；ti：0.2％～0.5％；ni：0.1％～0.3％；余量为al；
2)熔炼：将称取的fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al加入熔炼炉内，升温至炉内材料开始软化下榻时，在熔液表面均匀撒上一层覆盖剂进行覆盖，当炉内材料全部熔化后，清除表面浮渣，保持炉内温度为710～740℃，持续熔炼5.5～6.5h，得到铝合金熔液；
3)铸造：将得到的铝合金熔液铸造成铸棒，切为短棒状并清除表面氧化膜，得到铝合金铸锭；
4)退火：将得到的铝合金铸锭进行均匀化退火20～22h；
5)热处理：将得到的铝合金铸锭进行热处理；
6)挤压：将热处理后的铝合金铸锭通过挤压设备的护栏用模具挤压得到相应规格的铝合金型材；
7)时效：对铝合金型材依次进行一级时效处理和二级时效热处理；
8)冷处理：将时效处理后的铝合金型材重新固熔淬火后15～25min内，置于液氮中进行冷处理；
9)阳极氧化：将型材送入氧化液中进行表面阳极氧化，在铝合金型材表面形成致密的氧化膜保护层；
10)微弧氧化：在阳极氧化处理后，采用微弧氧化技术，在铝合金型材的表面形成优质的强化陶瓷膜，其工艺为：第一步：将铝合金型材工件在200g/l的k2o·nsio2(钾水玻璃)水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝合金型材工件水洗后在70g/l的na3p2o7水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化15min，阴极材料为不锈钢板，溶液温度为20～50℃；
11)封闭工艺：采用硫酸铝溶液的双向脉冲封闭工艺，封闭液为硫酸铝溶液，ρ(al3+)＝2g/l，脉冲频率50hz，正负工作比60：35，电压0.8v，温度为80℃，时间为30min。
优选的，步骤1)中，按如下质量百分比称取各原料：fe：0.4％；zn：3.5％；cu：1.7％；co：2.2％；bi：0.34％；w：0.42％；sb：1.4％；cr：0.7％；ti：0.4％；ni：0.2％；余量为al。
优选的，步骤1)中，所述fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al的纯度均大于99％。
优选的，步骤5)中，所述热处理包括：先在加热炉中升温至490～500℃，保温1.5～2.5h，然后在40～55℃的水中淬灭；再放入低温炉中升温中220～240℃，保温，保温3～4h，冷却至室温。
优选的，步骤6)中，挤压速度应控制在2.5～3.0m/min，型材挤压出口温度应控制在500～530℃。
优选的，步骤7)中，所述进行一级时效处理的处理温度为430～500℃，时间为60～100min，然后将铝合金型材水冷至室温。
优选的，步骤7)中，所述进行二级时效热处理的处理温度为150～200℃，时间5～10h，冷却至室温。
优选的，步骤8)中，所述冷处理的温度为(-190)～(-175)℃，保温时间为20～40min。
优选的，步骤9)中，阳极氧化的工艺条件为：氧化液为200g/l硫酸、20g/l草酸、15g/l丙三醇，氧化电流密度2a/dm2，常温氧化。
实施例2：
一种护栏用铝合金型材的生产工艺，包括下列步骤：
1)配料：按如下质量百分比称取各原料：fe：0.25％；zn：3.3％；cu：1.6％；co：1.5％；bi：0.15％；w：0.3％；sb：1.3％；cr：0.3％；ti：0.2％；ni：0.1％；余量为al；
2)熔炼：将称取的fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al加入熔炼炉内，升温至炉内材料开始软化下榻时，在熔液表面均匀撒上一层覆盖剂进行覆盖，当炉内材料全部熔化后，清除表面浮渣，保持炉内温度为710℃，持续熔炼5.5h，得到铝合金熔液；
3)铸造：将得到的铝合金熔液铸造成铸棒，切为短棒状并清除表面氧化膜，得到铝合金铸锭；
4)退火：将得到的铝合金铸锭进行均匀化退火20h；
5)热处理：将得到的铝合金铸锭进行热处理；
6)挤压：将热处理后的铝合金铸锭通过挤压设备的护栏用模具挤压得到相应规格的铝合金型材；
7)时效：对铝合金型材依次进行一级时效处理和二级时效热处理；
8)冷处理：将时效处理后的铝合金型材重新固熔淬火后15min内，置于液氮中进行冷处理；
9)阳极氧化：将型材送入氧化液中进行表面阳极氧化，在铝合金型材表面形成致密的氧化膜保护层；
10)微弧氧化：在阳极氧化处理后，采用微弧氧化技术，在铝合金型材的表面形成优质的强化陶瓷膜，其工艺为：第一步：将铝合金型材工件在200g/l的k2o·nsio2(钾水玻璃)水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝合金型材工件水洗后在70g/l的na3p2o7水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化15min，阴极材料为不锈钢板，溶液温度为20℃；
11)封闭工艺：采用硫酸铝溶液的双向脉冲封闭工艺，封闭液为硫酸铝溶液，ρ(al3+)＝2g/l，脉冲频率50hz，正负工作比60：35，电压0.8v，温度为80℃，时间为30min。
在本实施例中，步骤1)中，所述fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al的纯度均大于99％。
在本实施例中，步骤5)中，所述热处理包括：先在加热炉中升温至490℃，保温1.5h，然后在40℃的水中淬灭；再放入低温炉中升温中220℃，保温，保温3h，冷却至室温。
在本实施例中，步骤6)中，挤压速度应控制在2.5m/min，型材挤压出口温度应控制在500℃。
在本实施例中，步骤7)中，所述进行一级时效处理的处理温度为430℃，时间为60min，然后将铝合金型材水冷至室温。
在本实施例中，步骤7)中，所述进行二级时效热处理的处理温度为150℃，时间5h，冷却至室温。
在本实施例中，步骤8)中，所述冷处理的温度为-190℃，保温时间为20min。
在本实施例中，步骤9)中，阳极氧化的工艺条件为：氧化液为200g/l硫酸、20g/l草酸、15g/l丙三醇，氧化电流密度2a/dm2，常温氧化。
经测试本实施例的生产工艺得到的护栏用铝合金型材的抗拉强度为741mpa：硬度为595kg/mm2：
表面硬度(hv)为1230：耐热性和耐腐蚀性(cass盐雾试验)为500h：绝缘电阻为96mω：氧化膜的厚度为31um：厚度远大于普通阳极氧化膜的3～5um；通过500h的中性盐雾试验，评定等级9级。
实施例3：
一种护栏用铝合金型材的生产工艺，包括下列步骤：
1)配料：按如下质量百分比称取各原料：fe：5％；zn：3.6％；cu：1.9％；co：3％；bi：0.45％；w：0.5％；sb：1.5％；cr：0.8％；ti：0.5％；ni：0.3％；余量为al；
2)熔炼：将称取的fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al加入熔炼炉内，升温至炉内材料开始软化下榻时，在熔液表面均匀撒上一层覆盖剂进行覆盖，当炉内材料全部熔化后，清除表面浮渣，保持炉内温度为740℃，持续熔炼6.5h，得到铝合金熔液；
3)铸造：将得到的铝合金熔液铸造成铸棒，切为短棒状并清除表面氧化膜，得到铝合金铸锭；
4)退火：将得到的铝合金铸锭进行均匀化退火22h；
5)热处理：将得到的铝合金铸锭进行热处理；
6)挤压：将热处理后的铝合金铸锭通过挤压设备的护栏用模具挤压得到相应规格的铝合金型材；
7)时效：对铝合金型材依次进行一级时效处理和二级时效热处理；
8)冷处理：将时效处理后的铝合金型材重新固熔淬火后25min内，置于液氮中进行冷处理；
9)阳极氧化：将型材送入氧化液中进行表面阳极氧化，在铝合金型材表面形成致密的氧化膜保护层；
10)微弧氧化：在阳极氧化处理后，采用微弧氧化技术，在铝合金型材的表面形成优质的强化陶瓷膜，其工艺为：第一步：将铝合金型材工件在200g/l的k2o·nsio2(钾水玻璃)水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝合金型材工件水洗后在70g/l的na3p2o7水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化15min，阴极材料为不锈钢板，溶液温度为50℃；
11)封闭工艺：采用硫酸铝溶液的双向脉冲封闭工艺，封闭液为硫酸铝溶液，ρ(al3+)＝2g/l，脉冲频率50hz，正负工作比60：35，电压0.8v，温度为80℃，时间为30min。
在本实施例中，步骤1)中，所述fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al的纯度均大于99％。
在本实施例中，步骤5)中，所述热处理包括：先在加热炉中升温至500℃，保温2.5h，然后在55℃的水中淬灭；再放入低温炉中升温中240℃，保温，保温4h，冷却至室温。
在本实施例中，步骤6)中，挤压速度应控制在3.0m/min，型材挤压出口温度应控制在530℃。
在本实施例中，步骤7)中，所述进行一级时效处理的处理温度为500℃，时间为100min，然后将铝合金型材水冷至室温。
在本实施例中，步骤7)中，所述进行二级时效热处理的处理温度为200℃，时间10h，冷却至室温。
在本实施例中，步骤8)中，所述冷处理的温度为-175℃，保温时间为40min。
在本实施例中，步骤9)中，阳极氧化的工艺条件为：氧化液为200g/l硫酸、20g/l草酸、15g/l丙三醇，氧化电流密度2a/dm2，常温氧化。
经测试本实施例的生产工艺得到的护栏用铝合金型材的抗拉强度为748mpa；硬度为597kg/mm2；
表面硬度(hv)为1250；耐热性和耐腐蚀性(cass盐雾试验)为500h；绝缘电阻为97mω；氧化膜的厚度为33um；厚度远大于普通阳极氧化膜的3～5um；通过500h的中性盐雾试验，评定等级9级。
实施例4：
一种护栏用铝合金型材的生产工艺，包括下列步骤：
1)配料：按如下质量百分比称取各原料：fe：0.4％；zn：3.5％；cu：1.7％；co：2.2％；bi：0.34％；w：0.42％；sb：1.4％；cr：0.7％；ti：0.4％；ni：0.2％；余量为al；
2)熔炼：将称取的fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al加入熔炼炉内，升温至炉内材料开始软化下榻时，在熔液表面均匀撒上一层覆盖剂进行覆盖，当炉内材料全部熔化后，清除表面浮渣，保持炉内温度为720℃，持续熔炼6h，得到铝合金熔液；
3)铸造：将得到的铝合金熔液铸造成铸棒，切为短棒状并清除表面氧化膜，得到铝合金铸锭；
4)退火：将得到的铝合金铸锭进行均匀化退火21h；
5)热处理：将得到的铝合金铸锭进行热处理；
6)挤压：将热处理后的铝合金铸锭通过挤压设备的护栏用模具挤压得到相应规格的铝合金型材；
7)时效：对铝合金型材依次进行一级时效处理和二级时效热处理；
8)冷处理：将时效处理后的铝合金型材重新固熔淬火后20min内，置于液氮中进行冷处理；
9)阳极氧化：将型材送入氧化液中进行表面阳极氧化，在铝合金型材表面形成致密的氧化膜保护层；
10)微弧氧化：在阳极氧化处理后，采用微弧氧化技术，在铝合金型材的表面形成优质的强化陶瓷膜，其工艺为：第一步：将铝合金型材工件在200g/l的k2o·nsio2(钾水玻璃)水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝合金型材工件水洗后在70g/l的na3p2o7水溶液中以1a/dm2的阳极电流氧化15min，阴极材料为不锈钢板，溶液温度为35℃；
11)封闭工艺：采用硫酸铝溶液的双向脉冲封闭工艺，封闭液为硫酸铝溶液，ρ(al3+)＝2g/l，脉冲频率50hz，正负工作比60：35，电压0.8v，温度为80℃，时间为30min。
在本实施例中，步骤1)中，所述fe、zn、cu、co、bi、w、sb、cr、ti、ni和al的纯度均大于99％。
在本实施例中，步骤5)中，所述热处理包括：先在加热炉中升温至495℃，保温2h，然后在48℃的水中淬灭；再放入低温炉中升温中230℃，保温，保温3.5h，冷却至室温。
在本实施例中，步骤6)中，挤压速度应控制在2.8m/min，型材挤压出口温度应控制在515℃。
在本实施例中，步骤7)中，所述进行一级时效处理的处理温度为450℃，时间为80min，然后将铝合金型材水冷至室温。
在本实施例中，步骤7)中，所述进行二级时效热处理的处理温度为175℃，时间7.5h，冷却至室温。
在本实施例中，步骤8)中，所述冷处理的温度为-180℃，保温时间为30min。
在本实施例中，步骤9)中，阳极氧化的工艺条件为：氧化液为200g/l硫酸、20g/l草酸、15g/l丙三醇，氧化电流密度2a/dm2，常温氧化。
经测试本实施例的生产工艺得到的护栏用铝合金型材的抗拉强度为750mpa；硬度为600kg/mm2；表面硬度(hv)为1300；耐热性和耐腐蚀性(cass盐雾试验)为500h；绝缘电阻为100mω；氧化膜的厚度为35um；厚度远大于普通阳极氧化膜的3～5um；通过500h的中性盐雾试验，评定等级9级。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。