本發(fā)明屬于新能源材料，具體涉及一種新能源汽車用鋁合金型材。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車科技的發(fā)展和人們環(huán)保意識的提高，傳統(tǒng)燃油汽車尾氣對環(huán)境造成污染收到了世界各國的高度重視，新能源汽車近幾年進入“快速通道”，已經(jīng)受到越來越多消費者的認可。相較于傳統(tǒng)燃油汽車，新能源汽車(以電動汽車為例)中燃料電池組的重量高達數(shù)百公斤，這給新能源汽車輕量化提出了更高要求。

2、使用輕量化材料替代傳統(tǒng)普通的鈑金材料，減少車輛車身重量，是主流的提升車輛續(xù)航里程方案之一。適合汽車輕量化的材料一般有鋁合金、鎂合金、高強鋼和復(fù)合材料等。地球上的鋁礦資源儲量豐富，是重要的有色金屬，通過在純鋁材料內(nèi)添加其他元素生產(chǎn)而成的鋁合金材料兼顧了成本、性能和輕量化效果方面的需求，是熱門的輕量化零部件材料的應(yīng)用方向之一。

3、現(xiàn)有的鋁合金性型材，其抗拉強度、屈服強度以及耐腐蝕等有一種或多種性能不足，導(dǎo)致難以滿足電動車整車以及各部位零部件的實際使用需求。中國專利申請cn201811558425.9，其公開了一種新能源汽車電池托盤高強鋁合金型材及其制備方法，通過改善配料成分，并采用梯度加熱工藝，即將擠壓前加熱好的鋁棒從前到后沿其軸線方向溫度逐漸降低，形成溫度梯度，實現(xiàn)等溫擠壓，使得加熱、加工之后的產(chǎn)品芯表溫度均勻、表面色澤亮麗、力學(xué)性能偏差小，且該制備方法制得的鋁合金型材抗拉強度達到310mpa以上、屈服強度達到270mpa以提高了產(chǎn)品質(zhì)量，從而改善整體新能源汽車的質(zhì)量。

4、然而目前的鋁合金材料，力學(xué)性能并不能達到現(xiàn)階段新能源汽車領(lǐng)域的最新的高強高耐腐蝕的要求，如何開發(fā)一種綜合性能優(yōu)異的鋁合金型材，是目前亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，通過優(yōu)化元素組成、噴涂緩蝕劑，大幅提升鋁合金材料的力學(xué)性能和抗侵蝕性能，適用于新能源汽車各部位使用，應(yīng)用前景廣闊。

2、為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

3、一種新能源汽車用鋁合金型材，按質(zhì)量百分比計，包括以下組分：fe?0.14-0.19％、si0.58-0.66％、mg0.6-1.3％、cu0.25-0.35％、mn0.07-0.15％、cr0.14-0.22％、zn0.01-0.05％、ti0.03-0.15％、復(fù)合稀土金屬元素0.6-0.9％、余量為al和雜質(zhì)，其中雜質(zhì)總含量不大于0.25％。

4、進一步的，所述復(fù)合稀土金屬元素為la、pr和gd，三者質(zhì)量比為1:1:1。

5、一種新能源汽車用鋁合金型材的制備方法，包括以下制備步驟：

6、(1)熔煉：按比例準備各金屬元素原料，將鋁錠熔化后，加入其他金屬元素，待加熱熔化后攪拌均勻，得到合金熔體；

7、(2)精煉處理：將步驟(1)得到的合金熔體進行精煉處理，完成除氣和除雜；

8、(3)鑄造：將精煉后的熔體鑄造成鋁合金鑄錠，鑄造溫度為700-750℃，鑄造速度為30-50mm/min；

9、(4)均質(zhì)化處理：將鋁合金鑄錠置于均質(zhì)爐內(nèi)，進行均質(zhì)化處理，均質(zhì)化處理溫度為540-560℃，保溫時間為5-10h；

10、(5)冷卻處理：將均質(zhì)化處理后的鋁合金鑄錠以100-120℃/小時冷卻速度冷卻至150-180℃，然后水霧冷卻處理至室溫；

11、(6)成形：將冷卻處理后的鋁合金鑄錠送入擠壓機內(nèi)擠壓成型，擠壓溫度為475-485℃，擠壓速率為10-12m/min，擠壓壓力為120-150mpa；

12、(7)淬火冷卻：將擠壓材料淬火冷卻至常溫，淬火溫度455-465℃，保溫3-4h，隨后水冷至室溫；

13、(8)人工時效：對淬火冷卻后的型材進行人工時效，時效溫度為190-200℃，時效保溫5-7h，最后冷卻至室溫；

14、(9)表面防腐處理：將型材表面噴涂表面處理劑，噴涂完成170℃下固化30min，自然降溫即可。

15、進一步的，步驟(1)熔煉溫度為740-750℃、熔煉時間為5-7h。

16、進一步的，步驟(2)精煉的方法是：采用氬氣往熔煉形成的鋁液中吹噴精煉劑進行爐內(nèi)精煉，精煉劑用量為合金熔體重量的1.5-2.5％，爐內(nèi)精煉時間17-20min。

17、進一步的，步驟(9)表面處理劑為緩蝕劑的硅溶膠溶液，具體制備方法為：將0.1mmol2,5-呋喃二甲酸和0.1mmol硝酸鈰依次添加到5ml混合溶劑中，混合溶劑組成為n,n-二甲基乙酰胺、乙醇和去離子水，體積比為1:1:1；對混合溶液超聲處理15min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，95℃反應(yīng)48h，冷卻至室溫干燥得到緩蝕劑；取納米硅溶膠，超聲下加入納米硅溶膠質(zhì)量1-3％的緩蝕劑，充分分散均勻后，再調(diào)節(jié)體系ph為4.5-5.5，再加入納米硅溶膠質(zhì)量10-15％的甲基三甲氧基硅烷，在室溫下混合反應(yīng)8h，得到表面處理劑。

18、更進一步的，所述納米硅溶膠平均粒徑30-50nm，質(zhì)量濃度為20-50％。

19、進一步的，表面處理劑噴涂厚度為1-3μm。

20、有益效果：

21、(1)本發(fā)明從元素組成和表面處理，兩個角度優(yōu)化鋁合金型材，以期提升鋁合金型材的力學(xué)性能和抗腐蝕能力。一方面，本發(fā)明添加不同原子半徑和質(zhì)變能力的的稀土金屬元素la、pr和gd，三者等比例混合后，呈現(xiàn)明顯的協(xié)同增效作用，有效細化鋁合金的晶粒，并且細化的晶粒分布趨于均勻，彌散分布在鋁基體中，起到彌散強化和細晶強化作用，由此有效提升材料的強度。同時稀土金屬元素la、pr和gd具有較強的除氣、除雜作用，幫助清除鋁及鋁合金中的有害雜質(zhì)，如氫、氧和硫等，進一步細化晶?；蚋淖兤湫蚊?。同時細化的微觀結(jié)構(gòu)能夠有效阻礙腐蝕過程中的裂紋擴展和晶界滑動，提高材料的抗腐蝕能力。

22、(2)其次，本發(fā)明精煉處理和均質(zhì)化處理，精煉處理可以有效進一步除去氫氣和和各類有害雜質(zhì)，防止在鑄造時形成氣孔和夾渣，提高鋁合金型材的力學(xué)性能。均質(zhì)化處理能夠有效減少和消除晶內(nèi)偏析，改善了鋁合金型材成品的表面質(zhì)量，型材成品表面光滑，無明顯條紋和顆粒。并且在均質(zhì)化處理后設(shè)置快速的冷卻處理，可以使析出物呈細小狀彌散分布，有利于細化晶粒提高鋁合金型材成品的抗拉強度及屈服強度。

23、(3)最對于成形的型材進行表面防腐處理，本發(fā)明以二五呋喃二甲酸作為有機配體，ce離子作為金屬陽離子中心，采用溶劑熱法來制備緩蝕劑，并將其分散在以甲基三甲氧基硅烷為單體與納米sio2溶膠共聚合制備得到改性硅溶膠中，再噴涂于鋁合金表面后，與鋁合金基體有著良好的附著力，并且可以持續(xù)有效的發(fā)揮防腐抗蝕作用，同時納米二氧化硅粒子的存在，可有效填充鋁合金表面微小孔隙，提升材料表面平整度，同時涂層強度明顯提升，鋁合金表面耐磨能力得到提升。所得鋁合金型材力學(xué)性能優(yōu)異，耐腐蝕能力強，特別適合新能能源汽車電機電池等有防腐需求的部位使用。

技術(shù)特征：

1.一種新能源汽車用鋁合金型材，其特征在于，按質(zhì)量百分比計，包括以下組分：fe0.14-0.19％、si?0.58-0.66％、mg0.6-1.3％、cu0.25-0.35％、mn0.07-0.15％、cr0.14-0.22％、zn0.01-0.05％、ti0.03-0.15％、復(fù)合稀土金屬元素0.6-0.9％，余量為al和雜質(zhì)，其中雜質(zhì)總含量不大于0.25％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新能源汽車用鋁合金型材，其特征在于，所述復(fù)合稀土金屬元素為la、pr和gd，三者質(zhì)量比為1:1:1。

3.一種權(quán)利要求1或2所述新能源汽車用鋁合金型材的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述新能源汽車用鋁合金型材的制備方法，其特征在于，步驟(1)熔煉溫度為740-750℃、熔煉時間為5-7h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述新能源汽車用鋁合金型材的制備方法，其特征在于，步驟(2)精煉的方法是：采用氬氣往熔煉形成的鋁液中吹噴精煉劑進行爐內(nèi)精煉，精煉劑用量為合金熔體重量的1.5-2.5％，爐內(nèi)精煉時間17-20min。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述新能源汽車用鋁合金型材的制備方法，其特征在于，步驟(9)表面處理劑為緩蝕劑的硅溶膠溶液，具體制備方法為：將0.1mmol2,5-呋喃二甲酸和0.1mmol硝酸鈰依次添加到5ml混合溶劑中，混合溶劑組成為n,n-二甲基乙酰胺、乙醇和去離子水，體積比為1:1:1；對混合溶液超聲處理15min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，95℃反應(yīng)48h，冷卻至室溫干燥得到緩蝕劑；取納米硅溶膠，超聲下加入納米硅溶膠質(zhì)量1-3％的緩蝕劑，充分分散均勻后，再調(diào)節(jié)體系ph為4.5-5.5，再加入納米硅溶膠質(zhì)量10-15％的甲基三甲氧基硅烷，在室溫下混合反應(yīng)8h，得到表面處理劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述新能源汽車用鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述納米硅溶膠平均粒徑30-50nm，質(zhì)量濃度為20-50％。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述新能源汽車用鋁合金型材的制備方法，其特征在于，表面處理劑噴涂厚度為1-3μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種新能源汽車用鋁合金型材，屬于新能源材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明鋁合金型材按質(zhì)量百分比計，包括以下組分：Fe?0.14?0.19％、Si?0.58?0.66％、Mg0.6?1.3％、Cu0.25?0.35％、Mn0.07?0.15％、Cr0.14?0.22％、Zn0.01?0.05％、Ti0.03?0.15％、復(fù)合稀土金屬元素0.6?0.9％，余量為Al和雜質(zhì)，其中雜質(zhì)總含量不大于0.25％。本發(fā)明從元素組成和表面處理，兩個角度優(yōu)化鋁合金型材，添加不同原子半徑和質(zhì)變能力的的稀土金屬元素La、Pr和Gd，有效細化鋁合金的晶粒，后續(xù)噴涂表面處理劑，有效提升鋁合金型材的力學(xué)性能和抗腐蝕能力。

技術(shù)研發(fā)人員：孫雪梅,潘雪勇,劉清若,趙也
受保護的技術(shù)使用者：臨沂大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9