一种高银轻质铝合金及其加工工艺的制作方法

本发明涉及银铝合金，具体为一种高银轻质铝合金及其加工工艺。

背景技术：

1、现代社会生活中，电力、电气是必不可少的能源；而电的传输离不开导线材料。随着社会的不断发展，导线材料的需求量直线增加；另一方面，传统的导线材料为铜质导线，而我国铜产量较低，大多依赖于进口，成本较高。因此，迫切找到合适铜质导线的替代产品具有重要应用价值。

2、纯铝、铝合金具有低密度、内在导电性、高安全性等优点，其有望替代铜质导线，在电力传输中发挥作用。现有研究表明：纯铝的iacs在61～64％；但是强度较低；而铝合金中由于添加了合金元素，有效提高了强度，但是由于强度增加涉及晶体缺陷，使得导电性下降；因此，平衡铝合金的强度、导电性是铝合金材料的重要研究方向。而铝合金材料中，同时，铝合金耐腐蚀性是导致寿命缩短的问题之一，需要提高铝合金材质的耐腐蚀性。

3、综上，解决上述问题，制备一种高银轻质铝合金具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高银轻质铝合金及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种高银轻质铝合金，所述高银轻质铝合金中，各组分按重量比计，银0.8～1.5％、铁0.3～0.7％、镧0.1～0.3％、铈0.1～0.2％，其余为铝。

4、较为优化地，所述高银轻质铝合金中，还包括0.1～0.15％的硼。

5、较为优化地，一种高银轻质铝合金的加工工艺，包括以下步骤：

6、步骤1：将高纯铈、al-3b合金在惰性气体氛围下，熔炼，得到al-6ce-3b中间合金；将al-6ce-3b中间合金进行快速凝固处理，得到变质剂；

7、步骤2：(1)将高纯铝、al-10ag合金、al-10fe合金在720～760℃下熔炼；升温至820～860℃，加入al-3b合金，继续熔炼；升温至880～900℃，加入al-10la合金，熔炼混合，保温至800～820℃，得到混合铝液；(2)将变质剂预热至500～520℃，加入至混合铝液中，超声均质；在800～850℃下进行第一次变质处理；然后依次进行精炼、扒渣、除气处理，将其在700～720℃下浇铸，得到高银铝合金锭；

8、步骤3：将高银铝合金锭进行第二次变质，低温时效，空冷；连续三次冷拔处理；高温时效，空冷，得到高银轻质铝合金。

9、较为优化地，步骤2中，浇铸过程中，设置1.2～1.5t的磁场。

10、较为优化地，步骤3中，所述第二次变质的工艺为高压扭转变形处理，过程中：压力为2～3gpa，扭转圈数为8～10圈；过程中，使用电脉冲辅助处理，脉冲电压为30v，脉冲电流为18a，频率为650～750hz，脉冲比为1。

11、较为优化地，步骤3中，所述低温时效的工艺过程中：温度为150～200℃，时间为1.5～2.5小时；过程中，使用电脉冲辅助处理，脉冲电压为30v，脉冲电流为15a，频率为650～750hz，脉冲比为1；所述高温时效的工艺过程中：温度为400～450℃，时间为3～4小时。

12、较为优化地，步骤3中，所述连续三次冷拔处理的工艺过程中：第一次拉拔速率为10～12m/s，第二次拉拔速率为8～10m/s；第三次拉拔速率为5～8m/s。

13、较为优化地，步骤3的具体过程为：步骤3：将高银铝合金锭进行第二次变质，低温时效，空冷；连续三次冷拔处理；喷涂氮化硼/al-10ag合金粉，高温时效，空冷，得到高银轻质铝合金；

14、喷涂氮化硼/al-10ag合金粉的工艺过程中：采用氮气为推进气体，工作温度为300～350℃，工作气体压力2mpa，送粉速率为30～35g/min；喷涂厚度为0.1～0.2mm；其中，氮化硼/al-10ag合金粉是按照质量比为10:(0.1～0.15)的氮化硼和al-10ag合金粉经过研磨复合、过筛制备得到的。

15、较为优化地，将高银轻质铝合金进一步表面处理，表面处理过程为：(1)将硝酸锌、硝酸铵依次溶于水中，加入纳米氮化硼超声分散均匀，调节ph＝7～7.5，得到预处理液；(2)将钼酸钠、钒酸钠溶于水中，调节ph＝8.6～8.8，得到改性液；(3)将高银轻质铝合金置于预处理液中，在45～50℃预处理5～6小时；然后置于改性液中，在45～50℃改性2小时，洗涤，干燥，得到表面改性高银轻质铝合金。

16、较为优化地，所述预处理液中，硝酸锌的浓度为0.05mol/l、硝酸铵的浓度为0.3mol/l；所述改性液中，钼酸钠的浓度为0.05～0.06mol/l、钒酸钠的浓度为0.04～0.05mol/l。

17、与现有技术相比，本技术所达到的有益效果为：

18、(1)方案中，通过在铝合金中引入银、铁、镧、铈作为合金元素；其一合金金属元素的总量较低，减少了晶格缺陷，从而增强了导电性。其二，引入的过渡元素为铁，相较于钒、钛、镉、锆等过渡金属元素，铁具有磁性，可以通过在浇铸过程中的磁场设置，增加铁相在铝合金中分布的规律有序性，从而降低过渡金属元素对轻质铝合金电导率的影响。

19、(2)方案中，通过引入高含量银，利用银的导电性和热稳定性，将其引入到铝质中，形成固溶体，从而增加轻质铝合金的导电性和热稳定性。但是，较高含量的银引入会产生晶粒析出，破坏晶体结构，会促进晶界的结晶生长，导致晶粒粗大化，从而降低了轻质铝合金的力学性能。另一方面，银含量的增多，会影响银在铝合金中的分散性，从而影响导电率。

20、方案中，引入了较高含量的铁，铁可以与增强铝合金的强度，而低含量的铁也可对轻质铝合金的导电率也有积极影响；同样的，方案中，引入的铁相较于现有技术中较多，存在晶粒粗大的缺陷。

21、因此，为了促进高含量银、较高含量铁的掺杂；一是，通过引入镧和铈两种稀土元素诱导银、铁的掺杂，抑制粗大晶体形成；其中，相较于使用一种稀土元素，两种协同引入性能更好，铈的纯化能力高于镧，容易在铝质中形成更多的固体原子，而镧可以有效细化α-al晶粒。二是，引入硼元素，通过将al-3b合金与铈复合形成变质剂，形成铈基变质剂，有效细化晶粒；并在熔炼过程中，通过再次引入，有效净化杂质，且可以与铝形成alb2，从而细化晶粒，增强轻质铝合金的强度。

22、(3)方案中，一是通过磁场设置，在其影响下，促进铁相晶粒的角度发生变化，从而促进排列的有序性和分散性。二是通过二次变质过程中的高扭转和电脉冲辅助处理，有效促进银、铁在铝合金中的扩散，促进错位的均匀分布；三是利用冷拔前的低温时效、利用冷拔后的高温时效处理，有利于形成排列方向一致的纳米银和均匀化的位错分布。通过多项工艺的联合，提高各项在铝质中的规律性，从而利于电导率的提升。

23、(4)为了增强耐腐蚀性和散热性，显示通过在高温时效前在合金表面喷涂氮化硼

24、/al-10ag合金粉，并利用时效的温度，进一步粘附；并利用预处理形成层状双氢氧化物，形成薄膜，利用钼和钒进行插层改性，从而有效提高耐腐性性能。