一種電力設(shè)備用6063t6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力設(shè)備用鋁合金材料的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，利用6063高強(qiáng)高導(dǎo)電率大規(guī)格棒材加工電力設(shè)備中高強(qiáng)高導(dǎo)電率大型電氣元件，具體為6063T6鋁合金直徑大于150mm～300mm棒材。采用六系鋁合金圓鑄錠，所用的鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比Si為0.40%～0.44%，F(xiàn)e為≤0.13%，Cu為≤0.1%，Mn為≤0.10%，Mg為0.55%～0.60%，Zn為≤0.05%，Ti為≤0.05%，Cr為≤0.10%，單個(gè)雜質(zhì)≤0.05%，合計(jì)雜質(zhì)≤0.15%，其余為Al；可以有效解決大量生產(chǎn)、交貨問(wèn)題，提高大規(guī)格鋁合金棒材的強(qiáng)度及電導(dǎo)率，有利于加工和使用，通過(guò)此方法得到的力學(xué)性能及電導(dǎo)率穩(wěn)定，經(jīng)多次復(fù)現(xiàn)操作，均能夠滿足直徑小于150mm的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可以補(bǔ)充或完善直徑大于150mm～300mm棒材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并將各項(xiàng)性能指標(biāo)納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說(shuō)明】一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力設(shè)備用鋁合金材料的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金大 規(guī)格棒材制造方法，利用6063高強(qiáng)高導(dǎo)電率大規(guī)格棒材加工電力設(shè)備中高強(qiáng)高導(dǎo)電率大 型電氣兀件，具體為6063T6錯(cuò)合金直徑大于150mm?300mm棒材。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界性機(jī)械制造業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，新技術(shù)、新材料、新工藝，新產(chǎn)品層出不 窮，對(duì)電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率大型電氣元件的開(kāi)坯材料高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金大規(guī)格棒材 的需求量越來(lái)越大，高強(qiáng)高導(dǎo)電率大型電氣元件對(duì)開(kāi)坯材料高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金大規(guī)格棒 材要求，必須具備強(qiáng)度高、塑性好、比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、耐蝕性好、無(wú)應(yīng) 力腐蝕破裂傾向、抗晶間腐蝕能力強(qiáng)、焊接性能良好、焊接區(qū)耐蝕性能不變、切削性好、易于 加工等優(yōu)點(diǎn)，并具有良好的工藝性能，適合于切削加工及各種形式的二次壓力加工成型。
[0003] 鑒于6063T6鋁合金主要強(qiáng)化元素少，合金簡(jiǎn)單，強(qiáng)度提高困難，但高溫加熱過(guò)程 中，主要強(qiáng)化元素隨溫度提高，固溶度顯著增加，合金具有明顯的淬火時(shí)效強(qiáng)化效果，淬火 范圍較寬，適于在線淬火，當(dāng)合金中添加少量的Cu時(shí)，使6063合金的強(qiáng)度接近硬鋁，強(qiáng)度增 加較大，當(dāng)控制其他雜質(zhì)元素時(shí)，導(dǎo)電性提高，但對(duì)于淬火的敏感性增加，特別是直徑大于 150mm棒材，當(dāng)在線淬火時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，抗腐蝕性能下降，對(duì)于6063T6錯(cuò)合金大規(guī)格棒材的制 備方法不適用于目前的方法，因此，急需一種針對(duì)電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制 造方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了提供批量生產(chǎn)一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制 造方法，可以有效解決大量生產(chǎn)、交貨問(wèn)題，提高大規(guī)格鋁合金棒材的強(qiáng)度及電導(dǎo)率，有利 于加工和使用，通過(guò)此方法得到的力學(xué)性能及電導(dǎo)率穩(wěn)定，經(jīng)多次復(fù)現(xiàn)操作，均能夠滿足直 徑小于150mm的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可以補(bǔ)充或完善直徑大于150mm?300mm棒材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并將各 項(xiàng)性能指標(biāo)納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，步驟如下： a、 鑄造的鋁合金為六系鋁合金圓鑄錠，所用的鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比Si為 0· 40% ?0· 44%，F(xiàn)e 為彡 0· 13%，Cu 為彡 0· 1%，Μη 為彡 0· 10%，Mg 為 0· 55% ?0· 60%，Zn 為 < 0. 05%，Ti 為 < 0. 05%，Cr 為 < 0. 10%，單個(gè)雜質(zhì)< 0. 05%，合計(jì)雜質(zhì)< 0. 15%，其余為 A1 ; b、 將六系鋁合金圓鑄錠車皮、切頭、切尾、取低倍、化學(xué)成分，切毛料，毛料均質(zhì)，加熱溫 度：540-560°C，保溫9小時(shí)以上，冷卻方式：風(fēng)冷卻至200°C加水冷降溫； c、 將制備的鋁合金毛料加熱到500-550°C，迅速裝入擠壓筒，在90MN或125MN擠壓機(jī)上 進(jìn)行擠壓，擠壓速度1. 5-3. 5m/min，在線淬火溫度510±5°C，淬火速度300-35(TC /分； d、 將c步驟得到的鋁合金大規(guī)格棒材張力拉伸，在線淬火拉伸率1. 0?2. 0%，然后時(shí) 效：時(shí)效溫度160-170°C，金屬保溫8-14小時(shí)，出時(shí)效爐； e、將時(shí)效出爐的理化試驗(yàn)料，按照合同規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及圖紙規(guī)定的取樣位置，取理 化試樣，全部理化試驗(yàn)檢測(cè)合格后，進(jìn)行表面檢查、尺寸檢查、檢查合格后包裝。
[0006] 所述的a步驟中，鋁合金圓鑄錠的規(guī)格為〇520mmX4000mm或規(guī)格為 Φ600mmX4000mm。
[0007] 所述的b步驟中，毛料規(guī)格為：規(guī)格為Φ506πιιηΧ 1750mm或規(guī)格為 Φ582πιιηΧ 1800mm。
[0008] 所述的c步驟中，鑄錠在感應(yīng)爐加熱，加熱時(shí)間8?15分鐘，加熱溫度500? 550°C，擠壓速度 1. 5 ?3. 5m/min。
[0009] 所述的d步驟中，時(shí)效溫度170°C，金屬保溫8小時(shí)，出時(shí)效爐。
[0010] 所述的d步驟中，在線淬火拉伸率1. 5?1. 7%。
[0011] 所述的a步驟中，所用的鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比Si為0.42%，F(xiàn)e為 0· 095%，Cu 為 0· 092%，Μη 為 0· 090%，Mg 為 0· 58%，Zn 為 0· 04%，Ti 為 0· 03%，Cr 為 0· 09%， 單個(gè)雜質(zhì)< 〇. 05%，合計(jì)雜質(zhì)< 0. 15%，其余為A1。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為： 步驟a中化學(xué)成分在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，將6063高強(qiáng)高導(dǎo)電率大規(guī)格棒材鑄造成分范圍 變窄，并且鑄造范圍控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的中線并偏下線，避免由于化學(xué)成分過(guò)大波動(dòng)引起內(nèi) 部組織不均勻及力學(xué)性能散差過(guò)大；主要強(qiáng)化成分控制在中線并偏下線及控制Fe、Zn、Ti 合金成分越小越好，主要是為了提高6063合金的純度，提高導(dǎo)電率；加入Cu元素，控制在標(biāo) 準(zhǔn)的上線，少量的Cu與主要強(qiáng)化成分Si、Mg結(jié)合，使力學(xué)性能顯著提高，可使力學(xué)性能接近 硬鋁的性能，Cu又可中和Ti對(duì)導(dǎo)電率的不良影響；由于鑄造過(guò)程中Fe元素的不可控制性， 使Μη元素控制在上線，可消除Fe的不良影響又可細(xì)化晶粒，使6063合金的綜合性能提高， 使6063合金直徑大于150mm?300mm棒材力學(xué)性能指標(biāo)滿足直徑小于150mm國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可 以補(bǔ)充或完善直徑大于150mm?300mm棒材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并將各項(xiàng)性能指標(biāo)納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；按 照上述原則配制的化學(xué)成分，使大規(guī)格棒材合格率穩(wěn)定在95%以上。
[0013] 步驟b均火制度中冷卻方式為大風(fēng)冷卻至200°C加水冷降溫，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，保 證強(qiáng)化兀素最大程度固溶，減少工序等待時(shí)間在24小時(shí)以上，提1?生廣效率，并且1?強(qiáng)1? 導(dǎo)電率大規(guī)格棒材加工成各種電力元?dú)饧蟊砻娼?jīng)各種氧化或涂層處理后光澤美觀、無(wú)暗 紋、暗線，既保證使用性能又提高審美感。
[0014] 步驟c的擠壓速度可以保證出口溫度，在線穿水冷卻保證淬火效果，保證力學(xué)性 能合格，在線淬火與離線淬火比較能夠減少變形，步驟d使拉伸率在1.5?1.7%之間，減 少拉伸率變化大引起的尺寸不均，保證持續(xù)供貨過(guò)程中尺寸散差小，在線淬火與離線淬火 比較可以減少打頭、吊掛、離線淬火升溫、保溫等時(shí)間，每批減少工序時(shí)間在10小時(shí)以上； 通過(guò)以上措施，可以實(shí)現(xiàn)6063大規(guī)格棒材在線淬火并滿足高強(qiáng)高導(dǎo)電率要求，抗拉強(qiáng)度 230-255MPa,屈服強(qiáng)度 200-229MPa，伸長(zhǎng)率 15-19%，布氏硬度 80-83HB，電導(dǎo)率 53-55%IACS ; 用戶使用本公司提供的高強(qiáng)高導(dǎo)電率大規(guī)格棒材加工成大型電氣元件后，應(yīng)用在各種環(huán)境 中，經(jīng)過(guò)幾年的使用，沒(méi)有出現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求：（1)直徑小于150mm棒材抗拉 強(qiáng)度彡195MPa,屈服強(qiáng)度彡160MPa，伸長(zhǎng)率彡10%，布氏硬度彡69HB，電導(dǎo)率彡51%IACS ; (2)直徑大于150mm棒材抗拉強(qiáng)度無(wú)要求，屈服強(qiáng)度無(wú)要求，伸長(zhǎng)率無(wú)要求，布氏硬度 彡69HB，電導(dǎo)率彡51%IACS。
[0015] 總之，本發(fā)明得到的高強(qiáng)高導(dǎo)電率大型電氣元件的鋁合金大規(guī)格棒材，具備強(qiáng)度 高、塑性好、比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、耐蝕性好、無(wú)應(yīng)力腐蝕破裂傾向、抗晶 間腐蝕傾向強(qiáng)、焊接性能良好、焊接區(qū)耐蝕性能不變、切削性好、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，并具有良 好的工藝性能，適合于切削加工及各種形式的二次壓力加工成型，更重要的是本發(fā)明提供 的批量生產(chǎn)電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，使生產(chǎn)效率提高15? 21%。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017] 實(shí)施例1、 a.鑄造的鋁合金為六系鋁合金圓鑄錠，所用的鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比Si為 0· 42%，F(xiàn)e 為 0· 095%，Cu 為 0· 092%，Μη 為 0· 090%，Mg 為 0· 58%，Zn 為 0· 04%，Ti 為 0· 03%， Cr為0· 09%，單個(gè)雜質(zhì)彡0· 05%，合計(jì)雜質(zhì)彡0· 15%，其余為A1 ;規(guī)格為Φ 520mmX 4000mm，熔 煉六系鋁合金圓鑄錠時(shí)配料計(jì)算以步驟a的中線為基礎(chǔ)，以確保鑄錠成分控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍 內(nèi)；在融化后一次機(jī)漁、溶煉爐精煉后一次機(jī)漁、保溫爐精煉后一次機(jī)漁；溶煉爐精煉后一 次除氣、保溫爐精煉后一次除氣，保溫爐精煉后再進(jìn)行一次除氣機(jī)除氣。
[0018] b、將規(guī)格為Φ520πιπιΧ4000πιπι六系鋁合金圓鑄錠車皮、切頭、切尾、取低倍、化學(xué) 成分，切毛料，毛料規(guī)格為〇506mmX 1750mm ;毛料均質(zhì)，加熱溫度：550°C，保溫10小時(shí)，冷 卻方式：風(fēng)冷+水冷降溫。
[0019] C、將制備的六號(hào)鋁合金圓鑄錠毛料加熱到500°C，迅速裝入擠壓筒，擠壓速度3m/ min，在線淬火溫度510±5°C，淬火速度300-350°C /分； d、 將c步驟得到的鋁合金大規(guī)格棒材張力拉伸，在線淬火拉伸率1. 0%，然后時(shí)效：時(shí)效 溫度170°C，金屬保溫8小時(shí)，出時(shí)效爐； e、 將時(shí)效出爐的理化試驗(yàn)料，按照合同規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及圖紙規(guī)定的取樣位置，取理 化試樣，全部理化試驗(yàn)檢測(cè)合格后，將電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金大規(guī)格棒材表面檢 查、尺寸檢查、檢查合格的電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金大規(guī)格棒材包裝。
[0020] 實(shí)施例2 : 本實(shí)施方式與實(shí)施例1不同的是，六系鋁合金圓鑄錠規(guī)格為〇600mmX4000mm，毛料規(guī) 格為：Φ 582mmX 1800mm，使用Φ 582mm鑄錠可以增加變形程度， 步驟a中采用的六號(hào)鋁合金圓鑄錠，精煉程度達(dá)到一級(jí)氧化膜要求，沒(méi)有金屬化合物 偏析，化學(xué)成分中Mg:Si的比例不遵循1. 73:1的原則，使Si過(guò)剩，F(xiàn)e、Zn、Ti合金成分越小 越好，為了提高6063合金的純度，提高導(dǎo)電率；加入Cu元素，控制在標(biāo)準(zhǔn)的上線，使力學(xué)性 能顯著提高，Cu又可中和Ti對(duì)導(dǎo)電率的不良影響；使Μη元素控制在上線，可消除Fe的不 良影響又可細(xì)化晶粒，Si 為 0. 42%，F(xiàn)e 為 0. 08%，Cu 為 0. 09%，Μη 為 0. 07%，Mg 為 0. 56%，Zn 為0. 03%，Ti為0. 03%，Cr為0. 06%，單個(gè)雜質(zhì)< 0. 05%，合計(jì)雜質(zhì)< 0. 15%，其余為A1 ;其他 步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0021] 實(shí)施例3: 本實(shí)施方式與實(shí)施例1不同的是，毛料均質(zhì)，加熱溫度：560°c，保溫9小時(shí)，冷卻方
【權(quán)利要求】
1. 一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，步驟如下： a、 鑄造的鋁合金為六系鋁合金圓鑄錠，所用的鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比Si為 0· 40% ?0· 44%，F(xiàn)e 為彡 0· 13%，Cu 為彡 0· 1%，Μη 為彡 0· 10%，Mg 為 0· 55% ?0· 60%，Zn 為 < 0. 05%，Ti 為 < 0. 05%，Cr 為 < 0. 10%，單個(gè)雜質(zhì)< 0. 05%，合計(jì)雜質(zhì)< 0. 15%，其余為 A1 ; b、 將六系鋁合金圓鑄錠車皮、切頭、切尾、取低倍、化學(xué)成分，切毛料，毛料均質(zhì)，加熱溫 度：540-560°C，保溫9小時(shí)以上，冷卻方式：風(fēng)冷卻至200°C加水冷降溫； c、 將制備的鋁合金毛料加熱到500-530°C，迅速裝入擠壓筒，在90MN或125MN擠壓機(jī)上 進(jìn)行擠壓，擠壓速度1. 5?3. 5m/min，在線淬火溫度510±5°C，淬火速度300-35(TC /分； d、 將c步驟得到的鋁合金大規(guī)格棒材張力拉伸，在線淬火拉伸率1. 0?2. 0%，然后時(shí) 效：時(shí)效溫度160_170°C，金屬保溫8-14小時(shí)，出時(shí)效爐； e、 將時(shí)效出爐的理化試驗(yàn)料，按照合同規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及圖紙規(guī)定的取樣位置，取理 化試樣，全部理化試驗(yàn)檢測(cè)合格后，進(jìn)行表面檢查、尺寸檢查、檢查合格后包裝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用6063T6錯(cuò)合金大規(guī)格棒材制造方法， 其特征在于，所述的a步驟中，鋁合金圓鑄錠的規(guī)格為Φ520πιπιΧ4000πιπι或規(guī)格為 Φ600mmX4000mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，其特征 在于，所述的b步驟中，毛料規(guī)格為：規(guī)格為Φ506πιπιΧ 1750mm或規(guī)格為Φ582πιπιΧ 1800mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，其特征 在于，所述的c步驟中，鑄錠在感應(yīng)爐加熱，加熱時(shí)間8?15分鐘，加熱溫度500?550°C， 擠壓速度1. 5?3. 5m/min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，其特征 在于，所述的d步驟中，時(shí)效溫度170°C，金屬保溫8小時(shí)，出時(shí)效爐。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，其特征 在于，所述的d步驟中，在線淬火拉伸率1. 5?1. 7%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，其特征 在于，所述的a步驟中，所用的鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比Si為0. 42%，F(xiàn)e為0. 095%， Cu 為 0. 092%，Μη 為 0. 090%，Mg 為 0. 58%，Zn 為 0. 04%，Ti 為 0. 03%，Cr 為 0. 09%，單個(gè)雜質(zhì) < 0. 05%，合計(jì)雜質(zhì)< 0. 15%，其余為A1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用6063T6鋁合金大規(guī)格棒材制造方法，其特征 在于，所得到的產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度230-255MPa，屈服強(qiáng)度200-229MPa，伸長(zhǎng)率15-19%，布氏硬度 80-83HB，電導(dǎo)率 53-55%IACS。
【文檔編號(hào)】C22C21/08GK104120373SQ201410394138
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】王呈剛, 宋微, 許輝, 張建忠, 蔡文宗, 蘇本顯 申請(qǐng)人:山東裕航特種合金裝備有限公司