專利名稱：：一種高性能電泳鋁合金建筑型材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鋁合金建筑型材及制備方法，具體的說是一種高性能電泳鋁合金型材及其制備方法。
背景技術(shù)：
：-稀土在鋁合金型材中的應(yīng)用非常廣泛，研究很多。專利公開號(hào)為CN1332259A公開了一種擠壓型材用稀土鋁合金棒，是使鋁合金在熔煉67080(TC，加入混合稀土合金含量0.050.35%。這種稀土鋁合金棒，經(jīng)擠壓，可制成各種用于裝飾件和結(jié)構(gòu)件的型材，這種型材耐腐蝕性能好，焊接性能比普通鋁合金型材好，并進(jìn)一步改善了型材的機(jī)械強(qiáng)度，可廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件。專利公開號(hào)為CN1171453A公布了一種稀土代替鋁一鎂一硅變形鋁合金的均勻化處理方法，該發(fā)明在鋁合金中加入稀土Ce，使生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化，節(jié)省了高溫下進(jìn)行均勻化處理的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從而不僅節(jié)約能源、設(shè)備和占地，而且提高了產(chǎn)品的性能指標(biāo)。專利公開號(hào)為CN1456697A公開了一種改進(jìn)型6063鋁合金材料，該材料是在原6063鋁合金中添加0.110.2%(重量)的混合稀土La和Ce。該應(yīng)用結(jié)果表明，在鋁合金中添加適量稀土可以改善機(jī)械、物理及工藝性能，在半導(dǎo)體和空調(diào)機(jī)及冷凝蒸發(fā)器器件使用該材料制作的散熱器，有良好的可擠壓性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性能。目前對(duì)稀土在鋁型材中的應(yīng)用研究主要集中在對(duì)鋁型材機(jī)械性能、加工性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性能方面，對(duì)稀土在建筑鋁合金型材電泳涂漆方面的應(yīng)用還沒有研究。并且近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑市場(chǎng)進(jìn)一步保持良好的發(fā)展勢(shì)頭。電泳涂漆鋁合金建筑型材因其具備高耐蝕、耐侯、裝飾性能等優(yōu)點(diǎn)，在鋁型材行業(yè)中得到了充分的發(fā)展。但是電泳鋁型材技術(shù)含量高，對(duì)鋁合金基體材料要求嚴(yán)，在生產(chǎn)過程中常常因?yàn)榛w鋁合金中含有的粗大第二相雜質(zhì)造成電泳漆膜不均勻、膜厚不夠、附著力小、硬度、耐磨性和耐蝕性不夠等缺陷。本發(fā)明研究旨在通過添加微量稀土改善鋁合金型材基體組織，制備高性能的建筑電泳鋁合金型材。
發(fā)明內(nèi)容為解決在生產(chǎn)過程中常因基體鋁合金中含有的粗大第二相雜質(zhì)造成電泳漆膜不均勻、膜厚不夠、附著力小、硬度、耐磨性和耐蝕性不夠等問題，本發(fā)明提供了一種高性能的電泳鋁合金建筑型材及其制備方法，該型材電泳漆膜比普通型材具有更高的均勻性、附著力、硬度、耐磨性、耐蝕性和膜厚。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的-一種高性能電泳建筑鋁合金型材，其質(zhì)量百分比成分為0.50.54%Mg、0.40.44%Si、0.040.08%RE、0.010.02%Ti、0.0020.004%B、00.2%Fe，余量為鋁。其中稀土RE和Ti、B是通過混合稀土錠、AlTiB合金、純鋁錠熔煉制成塊狀稀土鋁鈦硼精煉變質(zhì)劑在鋁合金熔煉澆鑄過程中加入的。該精煉變質(zhì)劑的具體質(zhì)量百分比成分為1417%La、25%Pr、l3%Ce、l3%Ti、0.20.6XB余量為鋁，烙煉溫度9001000。C。一種髙性能電泳建筑鋁合金型材的制備方法，其特征在于包含如下步驟a、將混合稀土錠、AlTiB合金和純鋁錠在電阻式坩鍋爐中進(jìn)行熔煉，精煉，除氣除渣，攪拌均勻澆鑄成塊狀精煉變質(zhì)劑，其具體質(zhì)量百分比成分為1417%La、25%Pr、l3%Ce、l3%Ti、0.20.6%B余量為鋁。b、在平頂熱鑄造節(jié)能爐中熔煉型材鋁合金，加入Mg、Si等合金元素，澆鑄前加入塊狀精煉變質(zhì)劑，確保合金質(zhì)量百分比成分為0.50.54%Mg、0.40.44%Si、0.040.08%RE、0.010.02%Ti、0.0020.004%B、00.2%Fe，余量為鋁，熔煉溫度卯0100(TC。c、熔液連續(xù)澆鑄成棒狀鑄錠，經(jīng)560'C均勻化6小時(shí)在43045(TC熱擠壓成鋁合金型材。d、通過陽(yáng)極氧化(H2S04130200g/L，Al3+《30g/L，溫度1825°C，電流密度100250A/m2，氧化電壓1218V，氧化時(shí)間《10min)，電泳涂漆(電壓100180V，電流200800A，時(shí)間13min，烘烤180±5°C，恒溫30min)等工序制得高性能電泳鋁合金建筑型材。其中步驟a中的塊狀精煉變質(zhì)劑每塊質(zhì)量為0.20.3kg。在普通的鋁合金型材中存在著大量的板條狀0-AlFeSi化合物，如附圖1所示。這些化合物從數(shù)微米到數(shù)十微米不等，其電極電位與鋁不同，嚴(yán)重影響氧化和電泳涂漆的均勻性和連續(xù)性，降低膜層的附著力、耐磨性和耐蝕性。稀土元素La，Pr，Ce等元素，在其原子電子層中有一層沒有排滿電子的4f內(nèi)層，正是由于這個(gè)不飽和電子層的存在，使RE元素具有獨(dú)特的特性，在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出典型的金屬性質(zhì)，其屬性僅次于堿金屬和堿土金屬，具有很高的化學(xué)活性，反應(yīng)中極易失去23個(gè)電子。合金加入稀土元素后，稀土與合金中的Si、Fe等元素反應(yīng)生成細(xì)小的化合物，如附圖2所示，經(jīng)EDS能鐠分析這些化合物為AlFeSiRE化合物，見附圖3，同時(shí)消除了板條狀粗大的P-AlFeSi化合物。這些細(xì)小的稀土化合物富集在晶界表面形成網(wǎng)狀分布，阻礙晶界上晶粒長(zhǎng)大，合金組織細(xì)化。同時(shí)消除了合金表面富集的粗大化合物，合金表面光亮度提高，材質(zhì)光滑平整，接受極化能力提高，有利于氧化膜和漆膜的生成?！獔D1普通型材中粗大的0-AlFeSi化合物，圖2添加稀土后形成的細(xì)小的稀土化合物，圖3細(xì)小稀土化合物EDS能譜分析圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。首先將混合稀土錠、AlTiB合金和純鋁錠在電阻式坩鍋爐中進(jìn)行熔煉，然后精煉，除氣除渣，攪拌均勻澆鑄成0.25kg的塊狀精煉變質(zhì)劑，其具體質(zhì)量百分比成分為1417%La、25%Pr、l3%Ce、l3%Ti、0.20.6%B，余量為鋁。然后在平頂熱鑄造節(jié)能爐中熔煉型材鋁合金，加入Mg、Si等合金元素，澆鑄前加入塊狀精煉變質(zhì)劑，確保合金質(zhì)量百分比成分為0.50.54%Mg、0.40.44%Si、0.040.08%RE、0.010.02%Ti、0.0020.004%B、Fe《0.2X余量為鋁，熔煉溫度9001000。C。熔液連續(xù)澆鑄成棒狀鑄錠，經(jīng)56(TC均勻化6小時(shí)在43045(TC熱擠壓成鋁合金型材，風(fēng)冷淬火后在20(TC時(shí)效2小時(shí)。然后通過陽(yáng)極氧化(H2S04130200g/L，Al3+《30g/L，溫度1825°C，電流密度100250A/m2，氧化電壓1218V，氧化時(shí)間《10min)，電泳涂漆(電壓100180V,電流200800A，時(shí)間13min，烘烤180±5°C，恒溫30min)等工序制得高性能電泳鋁合金建筑型材。膜厚采用ED3000渦流測(cè)膜儀測(cè)量，附著力采用WS-2000涂層附著力自動(dòng)劃痕儀測(cè)量，耐磨性釆用落沙法實(shí)驗(yàn)測(cè)量，硬度采用鉛筆實(shí)驗(yàn)測(cè)量，耐蝕性采用鹽酸酸霧法測(cè)量，微觀形貌采用奧林巴斯金相顯微鏡觀察，第二相成分分析采用EDS能譜分析。由附圖1可見，在普通的鋁合金型材中存在著大量的板條狀P-AlFeSi化合物。這些化合物從數(shù)微米到數(shù)十微米不等，其電極電位與鋁不同，嚴(yán)重影響氧化和電泳涂漆的均勻性和連續(xù)性，降低膜層的附著力、耐磨性和耐蝕性。稀土元素La,Pr，Ce等元素，在其原子電子層中有一層沒有排滿電子的4f內(nèi)層，正是由于這個(gè)不飽和電子層的存在，使RE元素具有獨(dú)特的特性，在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出典型的金屬性質(zhì)，其屬性僅次于堿金屬和堿土金屬，具有很高的化學(xué)活性，反應(yīng)中極易失去23個(gè)電子。合金加入稀土元素后，由附圖2、3所示，稀土與合金中的Si、Fe等元素反應(yīng)生成細(xì)小的化合物，經(jīng)EDS能鐠分析這些化合物為AlFeSiRE化合物，同時(shí)消除了板條狀粗大的P-AlFeSi化合物。這些細(xì)小的稀土化合物富集在晶界表面形成網(wǎng)狀分布，阻礙晶界上晶粒長(zhǎng)大，合金組織細(xì)化。同時(shí)消除了合金表面富集的粗大化合物，合金表面光亮度提高，材質(zhì)光滑平整，接受極化能力提高，有利于氧化膜和漆膜的生成。具體實(shí)施例說明如下實(shí)施例1:合金熔煉過程中通過添加塊狀稀土鋁鈦硼精煉變質(zhì)劑加入稀土元素0.04%，連續(xù)澆鑄成棒狀鑄錠，經(jīng)56(TC均勻化6小時(shí)在43045(TC熱擠壓成鋁合金型材。然后通過陽(yáng)極氧化(H2S04130200g/L，Al3+《30g/L，溫度1825°C，電流密度100250A/m2，氧化電壓1218V，氧化時(shí)間《10min)，電泳涂漆(電壓100180V，電流200800A，時(shí)間13min，烘烤180土5。C，恒溫30min)等工序制得電泳鋁合金建筑型材。合金的組分及質(zhì)量百分比為0.50%Mg-0.43%Si-0.04%RE-0.016%Ti-0.0029%B-0.20%Fe。實(shí)施例2:合金熔煉過程中通過添加塊狀稀土鋁鈦硼精煉變質(zhì)劑加入稀土元素0.06%，連續(xù)澆鑄成棒狀鑄錠，經(jīng)56(TC均勻化6小時(shí)在43045(TC熱擠壓成鋁合金型材。然后通過陽(yáng)極氧化(H2S04130200g/L，Al3+《30g/L-，溫度1825°C，電流密度100250A/ra2，氧化電壓1218V，氧化時(shí)間《10min)，電泳涂漆(電壓100180V，電流200800A，時(shí)間13min，烘烤180土5。C，恒溫30min)等工序制得電泳鋁合金建筑型材。合金的組分及質(zhì)量百分比為0.53%Mg-0.41%Si-0.06%RE-0.012%Ti-0.0027%B-0.17%Fe。實(shí)施例3:合金熔煉過程中通過添加塊狀稀土鋁鈦硼精煉變質(zhì)劑加入稀土元素0.08%，連續(xù)澆鑄成棒狀鑄錠，經(jīng)560'C均勻化6小時(shí)在43045(TC熱擠壓成鋁合金型材，風(fēng)冷淬火后在20(TC時(shí)效2小時(shí)。然后通過陽(yáng)極氧化(H2S04130200g/L,Al3+《30g/L，溫度1825°C，電流密度100250A/m2，氧化電壓1218V，氧化時(shí)間《10min)，電泳涂漆(電壓100180V，電流200800A，時(shí)間13min，烘烤180士5。C，恒溫30min)等工序制得電泳鋁合金建筑型材。合金的組分及質(zhì)量百分比為0.51%Mg-0.43%Si-0.08%RE-0.019%Ti-0.0035%B-0.13%Fe。對(duì)比例合金通過烙煉連續(xù)澆鑄成棒狀鑄錠，經(jīng)56(TC均勻化6小時(shí)在43045(TC熱擠壓成鋁合金型材，風(fēng)冷淬火后在20(TC時(shí)效2小時(shí)。然后通過陽(yáng)極氧化(H2SO4130200g/L，Al3+《30g/L，溫度1825°C，電流密度100250A/m2，氧化電壓1218V，氧化時(shí)間《10min)，電泳涂漆(電壓100180V，電流200800A，時(shí)間13min，烘烤180土5。C，恒溫30min)等工序制得電泳鋁合金建筑型材。合金的組分及質(zhì)量百分比為0.54%Mg-0.40%Si-0.014%Ti-0.0031%B-0.15%Fe。添加稀土鋁鈦硼精煉變質(zhì)劑的電泳鋁合金型材性能明顯高于對(duì)比例，如表1所示。表l實(shí)施例與對(duì)比例型材電泳漆膜性能對(duì)比表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高性能電泳鋁合金建筑型材，其特征在于質(zhì)量百分比成分為0.5～0.54％Mg、0.4～0.44％Si、0.04～0.08％RE、0.01～0.02％Ti、0.002～0.004％B、0～0.2％Fe，余量為鋁。2、一種高性能電泳建筑鋁合金型材的制備方法，其特征在于包含如下步驟a、將混合稀土錠、AlTiB合金和純鋁錠在電阻式坩鍋爐中進(jìn)行熔煉，精煉，除氣除渣，攪拌均勻澆鑄成塊狀精煉變質(zhì)劑；b、在平頂熱鑄造節(jié)能爐中熔煉型材鋁合金，加入Mg、Si、Fe等合金元素，澆鑄前加入塊狀精煉變質(zhì)劑，確保合金質(zhì)量百分比成分為0.50.54%Mg、0.40.44%Si、0.040.08%RE、0.010.02%Ti、0.0020.004%B、00.2%Fe，余量為鋁，熔煉溫度9001000。C;c、熔液連續(xù)澆鑄成棒狀鑄錠，經(jīng)56(TC均勻化6小時(shí)，再通過43045(TC熱擠壓成鋁合金型材；d、通過陽(yáng)極氧化，電泳涂漆工序制得高性能電泳鋁合金建筑型材。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能電泳建筑鋁合金型材的制備方法，其特征在于所述的塊狀精煉變質(zhì)劑的質(zhì)量百分比成分為1417%La、25%Pr、l3%Ce、l3%Ti、0.20.6%B，余量為鋁。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高性能電泳建筑鋁合金型材的制備方法，其特征在于所述的塊狀精煉變質(zhì)劑每塊質(zhì)量為0.20.3kg。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能電泳建筑鋁合金型材的制備方法，其特征在于所述的陽(yáng)極氧化條件為H2S04130200g/L，Ar+《30g/L,溫度1825°C，電流密度100250A/m2，氧化電壓1218V，氧化時(shí)間《10min。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能電泳建筑鋁合金型材的制備方法，其特征在于所述的電泳涂漆條件為電壓100180V，電流200800A，時(shí)間l3min，烘烤180土5。C，恒溫30min。全文摘要本發(fā)明公開了一種高性能電泳建筑鋁合金型材及其制備方法，屬鋁合金應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
。該型材質(zhì)量百分比成分為0.5～0.54％Mg、0.4～0.44％Si、0.04～0.08％RE、0.01～0.02％Ti、0.002～0.004％B、0～0.2％Fe，余量為鋁。該型材制備方法是先將混合稀土錠、AlTiB合金、純鋁錠熔煉成稀土鋁鈦硼精煉變質(zhì)劑。在合金熔煉過程中加入該精煉變質(zhì)劑鑄成鋁棒，經(jīng)擠壓時(shí)效、氧化電泳等工藝制得高性能電泳型材。由于利用稀土元素細(xì)化第二相粒子，改善了表面處理性能而獲得的型材電泳漆膜比普通型材具有更高的均勻性、附著力、耐磨性、耐蝕性和膜厚，可廣泛用于建筑鋁合金門窗和幕墻。文檔編號(hào)C22C21/00GK101298644SQ200810044740公開日2008年11月5日申請(qǐng)日期2008年6月19日優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日發(fā)明者健廖申請(qǐng)人:健廖