一種抗蝕性鋁合金及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗蝕性鋁合金及其生產(chǎn)工藝，抗蝕性鋁合金組成為≤0.5wt％硅；≤0.1wt％銅；1.0wt％～1.3wt％錳；2.5wt％～3.5wt％鎂；≤0.5wt％鐵；≤0.005wt％其他元素；以及94.905wt％～96.5wt％鋁。生產(chǎn)抗蝕性鋁合金的工藝包括熔煉，將抗蝕性鋁合金的合金元素按照質(zhì)量百分比熔煉至其全部熔化；凈化處理，將熔煉得到的鋁熔體進行凈化；澆鑄，將凈化處理得到的鋁熔體進行澆鑄，得到鋁合金鑄錠；均勻化工序，將鋁合金鑄錠加熱均勻化；以及冷卻，將均勻化工序后得到的鋁熔體冷卻；其中，凈化處理包括精煉、靜置、在線除氣和雙極過濾。本申請的鋁合金相對傳統(tǒng)鋁合金具有更好的抗蝕性，并且這種鋁合金的生產(chǎn)工藝耗能大為降低，金屬利用率較高。
【專利說明】
一種抗蝕性鋁合金及其生產(chǎn)工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本申請涉及合金生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種抗蝕性鋁合金及其生產(chǎn)工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鋁合金具有良好的成形加工性能、抗蝕性、可燭性、疲勞強度與中等的靜態(tài)強度， 用于制造飛機油箱、油管，以及交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品等，用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蝕性可焊性好的零件部件，或既要求有這些性能又需要有比1XXX系合金強度高的工作。要求抗蝕性與成形性均高的場合，但對強度要求不高，化工設(shè)備是其典型用途用于加工需要有良好的成形性和高的抗蝕性但不要求有高強度的零件部件，例如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具包裝及絕熱鋁箱，熱交換器。在眾多的材料中，鋁是應(yīng)用最廣泛的輕量化材料。
[0003]并且，鋁合金已經(jīng)成功應(yīng)用于汽車的冷卻系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)。中空鋁型材目前也廣泛應(yīng)用于汽車零部件。鋁的密度約為鋼的1/3,其特點是強度高、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可再回收等，而且應(yīng)用技術(shù)成熟，是汽車工業(yè)的理想金屬材料。隨著最新一代科研技術(shù)的發(fā)展，對于傳統(tǒng)的鋁合金提出了更高的要求，特別是應(yīng)用在海水或者海洋大氣環(huán)境中，對其抗腐蝕性能要求較高，故要對傳統(tǒng)的鋁合金進行開發(fā)。
[0004]綜上所述，鋁合金腐蝕性較強的環(huán)境中應(yīng)用不夠廣泛等問題，需要對現(xiàn)有技術(shù)進行改進，使鋁合金的抗蝕性更好，并且開發(fā)一種生產(chǎn)較好抗蝕性鋁合金的工藝，使其耗能更低，金屬利用率更高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請所要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有較好抗蝕性的鋁合金以及生產(chǎn)這種鋁合金的工藝，解決了鋁合金的抗蝕性較低，不能在腐蝕性較強環(huán)境中應(yīng)用的問題。
[0006]為了解決上述問題，本申請公開了一種抗蝕性鋁合金，這種抗蝕性鋁合金的合金元素成分為:<〇 ? 5wt%娃；<0 ? lwt%銅；1 ? Owt% ?1 ? 3wt%猛；2 ? 5wt % ?3 ? 5wt %鎂；< 0 ? 5wt %鐵；彡0 ? 005wt % 其他元素；以及94 ? 905wt % ?96 ? 5wt %鋁。
[0007]本申請也公開了一種抗蝕性鋁合金的工藝，這種生產(chǎn)工藝包括:熔煉，將抗蝕性鋁合金的合金元素按照質(zhì)量百分比熔煉至其全部熔化;凈化處理，將熔煉得到的鋁熔體進行凈化;澆鑄，將凈化處理得到的鋁熔體進行澆鑄，得到鋁合金鑄錠;均勻化工序，將鋁合金鑄錠加熱進行均勻攪拌后保溫處理；以及冷卻，將均勻化工序后得到的鋁熔體冷卻；其中，凈化處理包括精煉、靜置、在線除氣和雙極過濾。
[0008]進一步地，熔煉溫度為700攝氏度到770攝氏度之間。[〇〇〇9]進一步地，精煉的溫度在710攝氏度到750攝氏度之間，精煉所需的時間是30分鐘到40分鐘之間。
[0010] 進一步地，靜置時間是20分鐘到30分鐘之間。
[0011]進一步地，澆鑄是對所述鋁合金鋁熔體進行熱頂水平鑄造工藝。
[0012]進一步地，澆鑄的速度為75毫米每分鐘到92毫米每分鐘之間，冷卻水流量為4200 升每分鐘到5200升每分鐘之間。[〇〇13]進一步地，均勻化工序?qū)⑺鲨T錠加熱到580攝氏度到600攝氏度之間均勻化，然后保溫8小時到12小時之間。
[0014]進一步地，冷卻是對所述均勻化工序后得到的鋁熔體進執(zhí)行水冷工序。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請可以獲得包括以下技術(shù)效果:
[0016]—、本申請的抗蝕性鋁合金比傳統(tǒng)鋁合金的抗蝕性更好，更能適應(yīng)在腐蝕性較高的環(huán)境下應(yīng)用；
[0017]二、本申請的抗蝕性鋁合金的熱變形和冷變形能力更好；
[0018]三、本申請生產(chǎn)抗蝕性鋁合金的工藝的耗能更少，金屬利用率大幅度提高?！揪唧w實施方式】
[0019]以下將配合實施例來詳細說明本申請的實施方式，藉此對本申請如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達成技術(shù)功效的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。
[0020]如在說明書及權(quán)利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當中所提及的“包含”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”?！按笾隆笔侵冈诳山邮盏恼`差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術(shù)問題，基本達到所述技術(shù)效果。此外，“耦接”或“電性固定”一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過其它裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書后續(xù)描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當視所附權(quán)利要求所界定者為準。
[0021]還需要說明的是，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其它變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者系統(tǒng)不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其它要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者系統(tǒng)所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者系統(tǒng)中還存在另外的相同要素。
[0022]實施例描述
[0023]本申請的抗蝕性鋁合金的組成使其具有更好的抗蝕性，并且生產(chǎn)這種抗蝕性鋁合金的工藝耗能更少，金屬利用率更高。[〇〇24]具體實施例
[0025]本申請公開了一種抗蝕性鋁合金，這種抗蝕性鋁合金的合金元素成分為 0 ? 5wt %娃；<0 ? lwt % 銅；1 ? Owt % ?1 ? 3wt %猛；2 ? 5wt % ?3 ? 5wt %儀；<0 ? 5wt %鐵；< 0 ? 005wt % 其他元素；以及94 ? 905wt % ?96 ? 5wt % 鋁。[0026 ]具體地，本申請的錯合金含有小于等于0.5 wt %的娃，娃是改善流動性能的主要成份，從共晶到過共晶都能得到最好的流動性，并且它可改善鋁合金的抗拉強度，硬度，切削性以及高溫時強度，但由于結(jié)晶析出的硅容易形成硬點，使得合金的切削性變差，所以控制硅的含量小于等于〇.5wt %。本申請鋁合金含有小于等于0.lwt %的銅、在鋁合金中熔進銅， 機械性能得到提高，切削性變好。但是，單純加入銅，會使鋁合金的耐蝕性降低，容易發(fā)生熱間裂痕，并且Al-Cu析出，壓鑄后會收縮，繼而轉(zhuǎn)為膨脹，使得合金的尺寸不穩(wěn)定。本申請的鋁合金的銅含量既保證了其具有較好的機械性能，也保證了足夠的耐蝕性。本申請的鋁合金還包括l.0wt%到1.3wt%的錳，錳具有脫氧、脫硫及調(diào)節(jié)作用(如阻止合金的粒緣碳化物的形成)，還能增加合金的強度、韌性、可淬性，但是含量過多，會致使合金生成硬點并且降低導熱。本申請的鋁合金含有2.5wt %到3.5wt %的鎂，少量鎂可增加鋁合金的耐蝕性，可抑制晶粒間的腐蝕，但是它的凝固范圍很大，所以有熱脆性，如果鎂的含量超過了規(guī)定值，就會使流動性變差，并且也容易產(chǎn)生熱脆性，沖擊值也降低。本申請的鋁合金含有小于等于 0.5wt%的鐵，本申請的鋁合金的鐵主要來自熔化用具，固溶于鋅，鋅所帶來的鐵的量是非常微量的，超過了固溶限的鐵會以FeA13結(jié)晶析出。鐵所造成的缺陷多生成渣滓以FeA13的化合物浮起。鑄件變脆，機加工性能變差，同時鐵的流動性會影響合金表面的光滑度，應(yīng)該盡量減少鐵的含量。本申請的鋁合金含有的小于等于〇.〇〇5wt%的其他元素，這些元素為雜質(zhì)元素，例如鈣、鉛、錫等。這些元素由于熔點高低不一，結(jié)構(gòu)不同，與鋁形成的化合物亦不相同，而對鋁合金的性能影響各不相同。例如，鈣、鉛和錫在鋁中的固溶度極低，與鋁形成 CaA14化合物，可改善鋁合金切削性能。本申請鋁合金剩下的組分是94.905wt %到96.5wt % 的鋁，純鋁的強度低，不宜用來制作承受載荷的結(jié)構(gòu)零件。向鋁中加入適量的硅、銅、鎂、錳等合金元素，可制成強度較高的鋁合金，若在經(jīng)冷變形強化或熱處理，可進一步提高強度。 [〇〇27]應(yīng)該指出的是，本申請的鋁合金的合金元素成分在一定范圍內(nèi)是可變的，在本申請所限定的含量范圍內(nèi)的不同合金元素鑄造得到的鋁合金的機械性能和物理性能以及外觀各有不同。合金的機械性能中拉伸強度，屈服強度和硬度有所不同。例如，相對多的鎂會使得合金的拉伸強度相對弱。同時合金的物理性能中的熔點、導電率、比熱以及熱膨脹系數(shù)等也有所差別。例如，由于合金元素的熔點各不相同，硅的熔點大約是1414攝氏度，而鋁的熔點大約是660攝氏度，相對多含量的硅會使合金的熔點較高。另外，鋁合金的外觀參數(shù)中的顏色，光滑度和柔軟度等各不相同。例如，加入相對較多的鎂，則鋁合金的柔軟度較高。但是，在本申請所限定的含量范圍內(nèi)的不同合金元素鑄造得到的鋁合金具有非常好的抗蝕性。
[0028]本申請也公開了一種生產(chǎn)抗蝕性鋁合金的工藝，這種生產(chǎn)工藝包括:熔煉，將抗蝕性鋁合金的合金元素按照質(zhì)量百分比熔煉至其全部熔化;凈化處理，將熔煉得到的鋁熔體進行凈化;饒鑄，將凈化處理得到的錯恪體進行饒鑄，得到錯合金鑄錠;均勾化工序，將錯合金鑄錠加熱進行均勻攪拌后保溫處理；以及冷卻，將均勻化工序后得到的鋁熔體冷卻；其中，凈化處理包括精煉、靜置、在線除氣和雙極過濾。[〇〇29]具體地，熔煉是將配比好的鋁合金的合金元素熔煉至全部熔化，熔煉的溫度是700 攝氏度到770攝氏度之間。熔煉之前，將各種合金元素加入到熔煉爐中熔化。這時需要注意裝入爐料的順序和方法，正確的裝料順序和方法，可減少熔煉的時間，金屬的損耗以及降低熱能耗損。理想狀況下，本申請合金的原理均為純品，但是在實際生產(chǎn)過程中，可對原料進行粗純化。例如，可將純度不高的鋁過篩后磁選除鐵。裝料時，應(yīng)將小塊或薄板裝在熔煉爐下層，這樣可減少燒損，同時還可以保護爐體免受大塊料的直接沖擊而損壞。中間合金有的熔點高，如Al-Mn合金的熔點為750-800°C，裝在上層，由于爐內(nèi)上部溫度高容易熔化，也有充分的時間擴散;使中間合金分布均勻，則有利于鋁熔體的成分控制。爐料應(yīng)進量一次入爐，二次或多次加料會增加非金屬夾雜物及含氣量。對于質(zhì)量要求高的產(chǎn)品(包括鍛件、模鍛件、空心大梁和大梁型材等)的爐料除上述的裝料要求外，在裝料前可向熔煉爐內(nèi)撒20-30kg粉狀熔劑，在裝爐過程中對爐料要分層撒粉狀熔劑，這樣可提高爐體的純潔度，也可以減少損耗。熔化是從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程，這一過程的好壞，對產(chǎn)品的質(zhì)量具有決定性影響。熔化過程中隨著爐料溫度的升高，特別是當爐料開始熔化后，金屬外層表面所覆蓋的氧化膜很容易破裂，將逐漸失去保護作用。氣體在這時候很容易侵入，造成內(nèi)部金屬的進一步氧化。并且已熔化的液體或液流要向爐底流動，當液滴或液流進入底部匯集起來時，其表面的氧化膜就會混入鋁熔體中。所以為了防止金屬進一步氧化和減少進入鋁熔體的氧化膜， 在爐料軟化下塌時，可適當向金屬表面撒上一層粉狀熔劑覆蓋。需要注意的是，應(yīng)根據(jù)合金原料的熔點由低到高一次添加爐料。例如，銅板的熔點為l〇83°C，在鋁合金熔煉溫度范圍內(nèi)，銅是溶解在鋁合金鋁熔體中。因此，銅板如果加得過早，鋁熔體未能將其蓋住，這樣將增加銅板的燒損;反之如果加得過晚，銅板來不及溶解和擴散，將延長熔化時間，影響合金的化學成分控制。同時，熔化過程中應(yīng)注意防止鋁熔體過熱，特別是天然氣爐(或煤氣爐)熔煉時爐膛溫度高達1200°C，在這樣高的溫度下容易產(chǎn)生局部過熱。為此當爐料熔化之后，應(yīng)適當攪動鋁熔體，以使熔池里各處溫度均勻一致，同時也利于加速熔化。這看起來似乎是一種極其簡單的操作，但是在工藝過程中是很重要的工序。因為一些密度較大的合金元素容易沉底，另外合金元素的加入不可能絕對均勻，這就造成了鋁熔體上下層之間，爐內(nèi)各區(qū)域之間合金元素的分布不均勻。如果攪拌不徹底(沒有保證足夠長的時間和消滅死角)，容易造成鋁熔體化學成分不均勻。在這個過程中，也可根據(jù)實際情況，進行扒渣。當爐料在熔池里已充分熔化，并且鋁熔體溫度達到熔煉溫度時，即可扒除鋁熔體表面漂浮的氧化渣。扒渣前可先向鋁熔體上均勻撒入粉狀熔劑，以使渣與金屬分離，有利于扒渣，可以少帶出金屬。扒渣要求平穩(wěn)，防止渣卷入鋁熔體內(nèi)。扒渣要徹底，因浮渣的存在會增加鋁熔體的含氣量，并弄臟金屬。這樣，在將預定配比的合金原料熔煉后，得到了鋁合金鋁熔體。
[0030]將鋁合金熔煉得到鋁熔體后，接著進行對鋁熔體進行凈化處理，凈化處理包括精煉、靜置、在線除氣和雙極過濾。對于鋁合金來說，由于鋁的化學活性很強，在熔煉過程中容易產(chǎn)生夾雜質(zhì)、氣體等缺陷，它們在熔體凝固后會分布在合金內(nèi)部，對材料性能產(chǎn)生很大影響。因此，要提高鑄造鋁及其合金的性能，必須充分除去熔體中的氧化夾雜和氣體，避免鑄件中缺陷的產(chǎn)生。鋁合金凈化方法按照其作用原理可分為吸附凈化和非吸附凈化這兩個基本類型。吸附凈化指的是通過鋁熔體直接與吸附劑(如各種氣體、液體、固體精煉劑及過濾介質(zhì))相接觸，使吸附劑與熔體中的氣體和固態(tài)氧化夾雜物發(fā)生化學的、物理的或機械的作用，從而達到除氣、除雜質(zhì)目的。本申請鋁熔體采用的吸附凈化是精煉劑凈化、在線除氣和雙極過濾。非吸附凈化是指不依靠向熔體中加吸附劑，而通過某種物理作用(如真空、超聲波和比重差等)，改變金屬-氣體系統(tǒng)或金屬夾雜物系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，從而是氣體和固體夾雜物從鋁熔體中分離出來。本申請的鋁熔體凈化采用的非吸附凈化是靜置處理。話句話說， 本申請的凈化處理采用復合凈化技術(shù)。
[0031]具體地，當將爐料全部熔化之后，將所得鋁熔體進行精煉，精煉的溫度在710攝氏度到750攝氏度之間，精煉所需的時間是30分鐘到40分鐘之間。本申請采用精煉劑進行精煉，精煉劑的除雜能力是由精煉劑對熔體中氧化物夾雜的吸附、溶解作用以及精煉劑于熔體之間的化學作用決定的。進一步地，鋁熔體中的夾雜主要是氧化夾雜物其一小部分來源于爐料，而大部分則是在于熔化和澆鑄過程中生成。精煉劑和氧化物夾雜之間的界面張力越小，其吸附的作用越好，去除氧化物夾雜的作用就越強。熔煉過程產(chǎn)生的氧化夾雜物包括分步不均勻的大塊夾雜物和呈彌散狀的夾雜物，它在鑄件凝固時會成為氣泡的形核基底， 生成針孔。這種夾雜物會和與斷裂過程密切相關(guān)的諸如延伸率，端面收縮率和疲勞抗力等一系列材料性能有顯著影響。另外，在腐蝕介質(zhì)中，由于金屬基體與夾雜物電位不同而構(gòu)成腐蝕電池，會引起電話學腐蝕，故夾雜物對材料的耐腐蝕性能也有很大影響。精煉時間隨熔鋁量的增加而延長。而精煉劑包括氣體精煉劑、液體精煉劑和固體精煉劑?，F(xiàn)在分別以氣體精煉劑和固體精煉劑作為實施例說明。氣體精煉劑可分為活性氣體，惰性氣體和混合氣體。 活性氣體主要使用氯氣，氯氣在鋁合金溶液中發(fā)生如下反應(yīng):
[0032]3C12+2A1—2A1C13
[0033]C12+2H^2HC1T
[0034]6HC1+2A1—2A1C13+3H2 丁[〇〇35]A1C13的沸點是185°C，在700°C的溫度下，其蒸氣壓為2.2X106MPa，因此會形成氣泡狀上浮，氫擴散進入其中去除；另外，由于反應(yīng)會放出大量的熱量，氧化鋁夾渣會與鋁液分離，與氣泡一起上浮。另外，混合氣體可使用N2和Cl2，或N2，Cl2和C0三氣體混合。C0會在鋁合金熔液發(fā)生反應(yīng):A1203+3C0+3C12—A1C13+3C02丨，達到凈化效果。混合氣體能在一定程度上吸取單種氣體的優(yōu)點，其作用及效果相對來說好一些，指示工藝比較復雜，精煉的溫度也要控制好。固體精煉劑主要有氯鹽和無毒精煉劑兩種。氯鹽包括ZnCl2，C2Cl6和MnCl2等。 C2C16的熔點無色結(jié)晶體，有樟腦樣氣味，蒸汽壓為0.13kPa，升華溫度為186°C/103.6kPa。它在合金中發(fā)生反應(yīng):3C2C16+2A1—3C2C13+2A1C13,生成的C2C13沸點為121°C但不溶于鋁熔液。以上是兩個精煉劑的實施例，鋁合金的精煉方法有多種，所述領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際情況進行選擇。
[0036]本申請鋁熔體在精煉劑精煉后，接著進行靜置處理。如果檢測到鋁熔體含有雜質(zhì)氣體，在精煉過程后，鋁熔體需要靜置一段時間，以使雜質(zhì)氣體可以集中，便于除氣。本申請靜置處理的時間是20分鐘到30分鐘之間。靜置處理是將鋁熔體在澆鑄前靜置一段時間。由于夾雜物的密度比鋁熔體大，夾雜物會自發(fā)下沉，從而達到從熔體中分離的目的。靜置處理所需的時間要足夠長，以便較小的夾雜也能夠沉積下來。如果靜置時間不夠就會變?yōu)闅饪琢粼谀痰匿X合金中，而且靜置過長會產(chǎn)生新的氧化雜質(zhì)，熔體也會與大氣中的氣體發(fā)生反應(yīng)。
[0037]本申請錯恪體在精煉劑精煉后，接著進行在線除氣。本申請沒有對在線除氣進行特殊限定。鋁熔體中的氫和氧化雜質(zhì)主要來源于鋁熔體和爐氣中水汽的反應(yīng)。鋁合金的合金元素中存在與氣體結(jié)合力較大的合金元素如鎂等，但是其他元素如銅可降低氫氣的溶解度。同時，在氫分壓一定時，溫度越高鋁熔體吸收的氫也越多。由于鋁熔體中存在對氫顯活性的氧化夾雜物，因而能夠形成對氫的吸附作用。鋁熔體在凝固是通過支撐它們的氧化物微粒一起轉(zhuǎn)移到固體金屬中，會形成氫氣孔。在所有的爐氣成分中，只有氫能大量的溶解于鋁熔體中，高溫下，鋁熔體與水汽反應(yīng)生成y -Ah〇3和h2:
[0038]Al(i)+3/2H20(g)^l/2Al2〇3+3[H]
[0039]下面就本領(lǐng)域常用的氣泡浮游法的實施例進行說明，它是將惰性氣體(如氮氣和氬氣等)通入到鋁熔體內(nèi)部，形成氣泡，惰性氣體剛吹入鋁熔體中時，惰性氣體氣泡中的氫的分壓PH=0,惰性氣體氣泡和鋁熔體的界面上有氫的壓力差，使金屬中的氫不斷地擴散進惰性氣體氣泡中，惰性氣體氣泡浮出液面后，氣泡中的氫隨之逸出。通入鋁液能形成大量氣泡。在氣泡上浮過程中，遇到夾雜物時，由于表面張力的作用，夾雜物就粘附在氣泡表面上， 最后氣泡把夾雜物帶到液面的渣中。由此可見，在去除氣體的同時也清除了夾雜物。根據(jù)熱力學第二定律，鋁熔體中的氧化物夾雜能自動吸附在惰性氣體氣泡上面而被帶出液面?？梢钥闯龆栊詺怏w氣泡與鋁熔體的接觸面積越大，凈化效果越好。
[0040]在鋁熔體在線除氣，接著進行雙極過濾。它主要是讓鋁熔體通過中性或活性材料制造的過濾器，以分離懸浮在熔體中的固態(tài)夾雜物。過濾材質(zhì)可是玻璃布、金屬網(wǎng)、泡沫陶瓷過濾器，松散顆粒填充床等。本申請采用雙極過濾，可更好的將固態(tài)夾雜物出去，提高鋁合金的純度。本申請采用的雙極過濾能夠更好地過濾固態(tài)夾雜物，提高合金的純度。
[0041]需要指出的是，如果所述領(lǐng)域的技術(shù)人員在熔煉的過程中，除可得到較好的抗蝕性以外，其他較好的外觀，物料性能等可通過對鋁熔體的成分取樣調(diào)整而得到。在熔煉過程中，由于各種原因都可能會使合金成分發(fā)生改變，這種改變可能使鋁熔體的真實成分與配料計算值發(fā)生較大的偏差。因而需在精煉過程中，取樣進行快速分析，以便根據(jù)分析結(jié)果是否需要調(diào)整成分。鋁熔體經(jīng)充分攪拌后，即應(yīng)取樣進行爐前快速分析，分析化學成分是否符合標準要求。取樣時的爐內(nèi)鋁熔體溫度應(yīng)不低于熔煉溫度中限。當快速分析結(jié)果和合金成分要求不相符時，就應(yīng)調(diào)整成分一沖淡或補料?？焖俜治鼋Y(jié)果低于合金化學成分要求時需要補料。[〇〇42]在鋁熔體進行凈化處理后，將所述凈化處理得到的鋁熔體進行澆鑄，得到鋁合金鑄錠。在本申請的鋁合金制造工藝中，對得到的鋁熔體進行熱頂水平鑄造。澆鑄的速度為75 毫米每分鐘到92毫米每分鐘之間，冷卻水流量為4200升每分鐘到5200升每分鐘之間。在鑄造過程中，鋁熔體的液面始終保持在結(jié)晶器的上方，對于每個結(jié)晶器而言，液面始終保持在同一水平面上。同時，結(jié)晶器的傷口內(nèi)壁用保溫材料制成保溫套，金屬熔體在保溫套內(nèi)被阻隔，與結(jié)晶器不發(fā)生傳熱過程，這樣熔體溫度基本保持在液相線之上。流入結(jié)晶器的金屬熔體，受結(jié)晶器內(nèi)壁的熱傳導(也稱一次冷卻)形成鑄錠的外殼，當鑄錠被連續(xù)，均勻拉出后其表面一側(cè)受到冷卻水的直接強烈冷卻(二次冷卻)而是鑄錠由表及里形成結(jié)晶體，完成鑄錠目的。鑄造速度就是指鑄錠相對于結(jié)晶器拉出的速度，它是鑄造工藝的重要參數(shù)。鑄造速度的確定是一個綜合性的問題，它與拉制材質(zhì)，鑄錠的直徑，冷卻水量，金屬液體溫度都有直接關(guān)系。速度過低，鑄錠從結(jié)晶器中拉出時，中心層已冷藏使表層收縮困難，在鑄錠表層形成很大的拉伸應(yīng)力，這種應(yīng)力可促成鑄錠的表面裂紋，嚴重時會拉斷鑄錠，造成大量金屬外泄。同時過低的速度生產(chǎn)的鑄錠內(nèi)部組織松散，機械強度差。但是，速度過高，會導致中心裂紋傾向加大，同時會造成鑄錠的區(qū)域性偏析，影響質(zhì)量。冷卻水的流量是根據(jù)單位時間鑄錠帶走的熱量確定的。本申請的鋁熔體進行熱頂水平鑄造，有效防止鑄造過程中的二次污染， 金屬純潔度有很大提高，生產(chǎn)的鋁和鋁合金鑄錠表面光滑，金屬結(jié)構(gòu)細密，均勻，機構(gòu)性能有較大的提高。在這個過程中，溫度和凈化過程的溫度相同，這是為了保證凈化處理的效果，使得金屬純度更高。
[0043]在澆鑄過程中，可以把鋁合金在鑄模中成型，做成所需要的形狀。這時得到的鋁熔體的純度已經(jīng)很高。但是，由于之前凈化處理進行的精煉、除氣和過濾，鋁熔體內(nèi)部分布已經(jīng)不均勻，需要再次攪拌，使得鋁熔體的合金元素分布均勻。
[0044]在澆鑄后，對得到的鋁熔體進行均勻化工序。這時，鋁熔體仍保持在凈化處理的溫度，經(jīng)過熔煉，凈化處理以及澆鑄后，鋁熔體已經(jīng)形成較為均勻，具有穩(wěn)定晶格的鑄錠。此時，鋁熔體的熔點已經(jīng)穩(wěn)定。為了進一步是鋁熔體均勻穩(wěn)定，需要將冷卻后的鑄錠加熱后進行均勻化工序。本申請的均勻化工序?qū)⑺鲨T錠加熱到580攝氏度到600攝氏度之間均勻化，然后保溫8小時到12小時。本申請沒有限定均勻化的方法。目前國內(nèi)執(zhí)行這一工序的方法有人工攪拌、機械攪拌和電磁攪拌。以電磁攪拌作為示例，永磁體感應(yīng)器相當于電機定子，爐池內(nèi)的鋁合金熔液相當于電機轉(zhuǎn)子。磁場和熔池中的鋁合金熔液相互作用產(chǎn)生感應(yīng)電勢和感生電流，感生電流又和磁場作用產(chǎn)生電磁力，從而推動錯合金恪液做定向運動，起到攪拌作用。永磁攪拌屬非接觸攪拌，不會污染鋁合金熔液，保證了熔液的純度。置于溶爐底部或側(cè)面的永磁攪拌機使熔爐底部的鋁合金熔液攪拌力較大，頂部的攪拌力較小，故合理設(shè)置攪拌強度，即可獲得充分均勻的攪拌效果，又不破壞熔體表面的氧化膜，減少燒損和熔體吸氣，使鋁合金熔液質(zhì)量更高。然后在580攝氏度到600攝氏度保溫8小時到12小時。保溫是為了使鋁熔體性能更加穩(wěn)定。其他均勻化方法不做過多限定。
[0045]均勻化工序過后，接著對鋁熔體進行冷卻。溫度的變化往往伴隨這宏觀物理和化學性質(zhì)的變化，而宏觀物理和化學性質(zhì)的變化又與物質(zhì)的組成和微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。熱加工和熱處理工藝對改善合金組織性能的作用十分重要，合金在熱加工和熱處理后必須采取合適的冷卻介質(zhì)和冷卻速度，通過控制冷卻速度來控制第二相的種類、大小、多少和分布，從而得到特定的組織和性能。本申請給出了一個示例，即用水冷工序進行冷卻。水冷工學的水流速度和時間可根據(jù)實際情況進行選擇，在這里不做過多限定。鋁熔體進行水冷工序后，得到具有較高抗蝕性的材料。
[0046]在常溫下對制備的該材料和傳統(tǒng)的鋁合金取相同大小的樣，進行24h的浸泡腐蝕， 浸泡腐蝕液是lmo 1/L的HC1溶液中，浸泡100h后，本發(fā)明制備的材料其抗蝕性能力比傳統(tǒng)鋁合金提尚了 40 %左右。[〇〇47]上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應(yīng)當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、 修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進行改動。而本領(lǐng)域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種抗蝕性鋁合金，其特征在于，所述抗蝕性鋁合金的合金元素成分為:<0.5wt%娃；<0 ? lwt%銅；1? Owt % ?1 ? 3wt % 猛；2? 5wt % ?3 ? 5wt % 猛；<0.5wt%鐵；<0.005wt %其他元素；以及 94.905￥七％?96.5￥七％鋁。2.—種生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗蝕性鋁合金的工藝，其特征在于，所述生產(chǎn)工藝包 括:熔煉，將抗蝕性鋁合金的合金元素根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量百分比熔煉至其全部熔 化；凈化處理，將所述熔煉得到的鋁熔體進行凈化；饒鑄，將所述凈化處理得到的錯恪體進行饒鑄，得到錯合金鑄錠；均勻化工序，將所述鋁合金鑄錠加熱均勻化；以及 冷卻，將所述均勻化工序后得到的鋁熔體冷卻；其中，所述凈化處理包括精煉、靜置、在線除氣和雙極過濾。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述熔煉溫度為700攝氏度到770攝氏 度之間。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述精煉的溫度是710攝氏度到750攝 氏度之間，所述精煉所需的時間是30分鐘到40分鐘之間。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述靜置時間是20分鐘到30分鐘之 間。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述澆鑄是對所述鋁合金鋁熔體進行 熱頂水平鑄造工藝。7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述澆鑄的速度為75毫米每分鐘 到92毫米每分鐘之間，冷卻水流量為4200升每分鐘到5200升每分鐘之間。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述均勻化工序?qū)⑺鲨T錠加熱到 580攝氏度到600攝氏度之間均勻化，然后保溫8小時到12小時之間。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述冷卻是對所述均勻化工序后得到 的鋁熔體進執(zhí)行水冷工序。
【文檔編號】C22F1/04GK105970027SQ201610382483
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】吳桂蘭
【申請人】亞太輕合金(南通)科技有限公司