專利名稱：一種新型6063鋁合金材料及生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型6063鋁合金材料，屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
6063鋁合金在建筑、裝潢、汽車、航空、電子等領(lǐng)域應(yīng)用的拓寬，對新型改性變形鋁合金的強度性能、耐腐性能、氧化著色性能有了更高的要求。由于部分鋁合金中硬質(zhì)相的大量存在而使得機械加工性能差，擠壓力較大，模具磨耗大壽命較低，擠壓速度慢，生產(chǎn)效率低，能耗高。對于一些薄壁復雜型材，尤其是寬厚比大于100形狀非對稱性及異性程度大的擠壓型材，普通6063合金根本不能很好的成型，為了滿足市場的需求，這就要求對合金進行成份改進。近年來，稀土元素在6063合金中的應(yīng)用引起廣泛的關(guān)注，國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究遠比國外活躍。國外對采用中間合金晶粒細化劑研究，如Al-Ti或Al-T1-B細化的6063鋁合金的組織性能，但對RE細化的6063鋁合金微觀組織及性能研究極少。而在今后5至10年中，我國建筑、工業(yè)、國防鋁型材市場的供求將穩(wěn)定增長，生產(chǎn)能力增加和需求能力的增長將基本平衡，而建筑型材中有80%、工業(yè)型材中有50%、國防型材有20%是6063及6063D新型改性變形鋁合金型材。由于目前我國建筑6063鋁型材產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)品質(zhì)量和工藝技術(shù)差距很大，因此我國的型材大都集中在低端產(chǎn)品，6063鋁型材難以生產(chǎn)型材斷面復雜的型材，使得產(chǎn)品的適用范圍窄。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種控制Mg、Si含量且控制在一個較窄范圍之內(nèi)，同時增加了以鈰為主的混合稀土元素及合金元素硼，使合金材料保持高強度同時具備高導電導熱性能；能夠提高機械加工性能、塑性擠壓性，提高了生產(chǎn)效率低的新型6063鋁合金材料。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
符合國家標準的6063合金成分為:Si:0.2 0.6%、Mg:0.45 09%、Fe ( 0.35%、Cu ( 0.1%, Mn ( 0.1%、Zn ( 0.1%、Ti ( 0.1%、Cr ( 0.1%、其他成分每種含量彡 0.05%、其他成分總含量< 0.15%、Al:余量，各組分的重量百分比之和為100%。本發(fā)明的一種新型6063鋁合金材料，在原6063鋁合金中添加稀土元素，新型6063鋁合金的成分及重量百分比為:Si:0.36% 0.4%、Mg: 0.48% 0.52%、Fe:0 0.35%、Cu:0 0.1%、Mn:0 0.05%、Cr:0 0.05%、Zn:0 0.05%、Ti:0 0.05%、稀土元素:
0.18% 0.22%、其余雜質(zhì):0 0.1%、A1:余量，各組分百分比之和為100%。所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比為:La為41.5%、Ce為58.5%。一種新型6063鋁合金材料的生產(chǎn)工藝流程包括以下步驟:
S1:配料:選用99.7%的工業(yè)純鋁、Al-稀土中間合金、工業(yè)鎂錠和鋁硅中間合金錠作為爐料原材料，并選定覆蓋劑、精煉劑和涂料作為輔助材料；各爐料原材料的組分及重量百分比分別為:工業(yè)純鋁(99.7%)中主要雜質(zhì)元素及其百分比為:Ti:0.003%,B:0.0005%,Fe:0.154%,S1:0.109%,Cu:0.002%、V:0.102%,C:0.001%、Al:余量；
Al-稀土中間合金的組成成分及重量百分比為:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、雜質(zhì)< 0.1%、A1:余量；
工業(yè)鎂錠組成成分及重量百分比為:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:0.005%、Mn:0.06%、雜質(zhì):0.2%, Mg:余量；
鋁硅中間合金錠的成分及重量百分比為:A1:75%, S1:23%、其余雜質(zhì):2% ；
根據(jù)配料總量，按要求的配料成分來計算添加各原材料的使用量；
S2:熔煉澆注:熔煉及澆注前先扒渣，熔煉澆注包括以下子步驟:
521:將攪拌工具清理干凈涂上涂料預(yù)熱至200 300°C，金屬模具預(yù)熱到200 300°C后，刷涂料再預(yù)熱到200 300°C待澆注；
522:溶煉:向溶化爐中裝入2/3招徒，待金屬溶化后，加入招娃中間合金徒和剩余招錠，升溫熔化爐料，等爐料加熱至軟化下塌時，撒上覆蓋劑保護熔體，繼續(xù)加熱；當爐料熔化呈水平時，適當攪動熔體使溫度均勻一致，同時也有利于加速熔化，當溫度達到680°C時，進行扒渣，并用鐘罩將預(yù)熱到200 300°C的工業(yè)鎂錠壓入坩堝中，并緩慢回轉(zhuǎn)和移動，時間為3 5min直至完全溶解，保溫5min，然后繼續(xù)升溫并加覆蓋劑，升溫到720°C時，進行扒渣，并用鐘罩將Al-稀土中間合金壓入坩堝內(nèi)，并緩慢繞圈或移動直到其完全溶解，同時加覆蓋劑，并進行輕微的攪拌使之溶解均勻，保溫15min ；
S23:澆注:用吊具取出坩堝后進行扒渣，同時將預(yù)熱好的金屬模具取出，將濾網(wǎng)撐好，保持澆包和漏斗頂端的距離為30 35cm，以維持足夠的澆注壓力，澆注時間在Imin中以內(nèi)，澆注溫度為720V 750°C，隔5 IOmin鐘取出鑄錠，進行質(zhì)量檢查。所述的步驟S2中選用的覆蓋劑的組成及重量百分比為=NaCl:39%、KCl:50%、Na3AlF6:6.6%、CaF2:4.4%。本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1.經(jīng)檢驗，本發(fā)明的抗拉強度達到212MPa、非比例伸長應(yīng)力達到189MPa、伸長率達到9.0%，均高于國家規(guī)定的抗拉強度彡160MPa、非比例伸長應(yīng)力彡llOMPa、伸長率彡8%的標準；
2.控制Mg、Si含量且控制在一個較窄范圍之內(nèi)，同時增加了以鈰為主的混合稀土元素及合金元素硼，同時采用完全固溶，使合金材料保持高強度同時具備高導電導熱性能；同時，對于T1、B、RE細化的6063鋁合金，由于RE與Mg和Si反應(yīng)形成了 Al-S1-Mg-RE化合物，消耗了一定量的Si和Mg，使Mg與Si反應(yīng)生成的強化相數(shù)量減少，從而使合金硬度低于同等Mg,提聞機械加工性能,提聞生廣效率低；
3.塑性擠壓性能大幅提高，其中擠壓速度提高30%，磨具壽命提高25%，同種型材擠壓溫度降低20 30°C，降低了生產(chǎn)能耗，可以生產(chǎn)型材斷面復雜的型材，拓寬了 6系列合金的適用范圍。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案， 但本發(fā)明所保護的內(nèi)容不局限于以下所述。實施例1:一種新型6063鋁合金材料，在原6063鋁合金中添加稀土元素，新型6063 鋁合金的成分及重量百分比為:Si:0.36%、Mg: 0.48%、Fe:0.3%、Cu:0.025%、Mn:0.025%、Cr:0.05%、Zn:0.05%、T1:0.05%、稀土元素:0.2%、其余雜質(zhì):0.1%、Al:余量，各組分百分比之和為100%。所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比為:La為41.5%、Ce為58.5%。一種新型6063鋁合金材料的生產(chǎn)工藝流程包括以下步驟:
51:配料:選用99.7%的工業(yè)純鋁、Al-稀土中間合金、工業(yè)鎂錠和鋁硅中間合金錠作為爐料原材料，并選定覆蓋劑、精煉劑和涂料作為輔助材料；
各爐料原材料的組分及重量百分比分別為:工業(yè)純鋁(99.7%)中主要雜質(zhì)元素及其百分比為:Ti:0.003%,B:0.0005%,Fe:0.154%,S1:0.109%,Cu:0.002%、V:0.102%,C:0.001%、Al:余量；
Al-稀土中間合金的組成成分及重量百分比為:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、雜質(zhì)彡0.1%、A1:余量；
工業(yè)鎂錠組成成分及重量百分比為:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:
0.005%、Mn:0.06%、雜質(zhì):0.2%, Mg:余量；
鋁硅中間合金錠的成分及重量百 分比為:A1:75%, S1:23%、其余雜質(zhì):2%;
根據(jù)配料總量，按要求的配料成分來計算添加各原材料的使用量；
52:熔煉澆注:熔煉及澆注前先扒渣，熔煉澆注包括以下子步驟:
521:將攪拌工具清理干凈涂上涂料預(yù)熱至200 300°C，金屬模具預(yù)熱到200 300°C后，刷涂料再預(yù)熱到200 300°C待澆注；
522:溶煉:向溶化爐中裝入2/3招徒，待金屬溶化后，加入招娃中間合金徒和剩余招錠，升溫熔化爐料，等爐料加熱至軟化下塌時，撒上覆蓋劑保護熔體，繼續(xù)加熱；當爐料熔化呈水平時，適當攪動熔體使溫度均勻一致，同時也有利于加速熔化，當溫度達到680°C時，進行扒渣，并用鐘罩將預(yù)熱到200 300°C的工業(yè)鎂錠壓入坩堝中，并緩慢回轉(zhuǎn)和移動，時間為3 5min直至完全溶解，保溫5min，然后繼續(xù)升溫并加覆蓋劑，升溫到720°C時，進行扒渣，并用鐘罩將Al-稀土中間合金壓入坩堝內(nèi)，并緩慢繞圈或移動直到其完全溶解，同時加覆蓋劑，并進行輕微的攪拌使之溶解均勻，保溫15min ；
S23:澆注:用吊具取出坩堝后進行扒渣，同時將預(yù)熱好的金屬模具取出，將濾網(wǎng)撐好，保持澆包和漏斗頂端的距離為30 35cm，以維持足夠的澆注壓力，澆注時間在Imin中以內(nèi)，澆注溫度為720V 750°C，隔5 IOmin鐘取出鑄錠，進行質(zhì)量檢查。所述的步驟S2中選用的覆蓋劑的組成及重量百分比為=NaCl:39%、KCl:50%、Na3AlF6:6.6%、CaF2:4.4%。實施例2: —種新型6063鋁合金材料，在原6063鋁合金中添加稀土元素，新型6063 鋁合金的成分及重量百分比為:Si: 0.52%、Mg: 0.4%、Fe:0.35%、Mn:0.05%、Zn:
0.05%、稀土元素:0.18%、Al:余量，各組分百分比之和為100%。所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比為:La為41.5%、Ce為58.5%。一種新型6063鋁合金材料的生產(chǎn)工藝流程與實施例1相同。實施例3: —種新型6063鋁合金材料，在原6063鋁合金中添加稀土元素，新型6063 鋁合金的成分及重量百分比為:Si:0.5%、Mg:0.38%、Cu:0.1%、Cr:0.05%、T1:0.05%、稀土元素:0.22%、其余雜質(zhì):0.1%、A1:余量，各組分百分比之和為100%。所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比為:La為41.5%、Ce為58.5%。一種新型606 3鋁合金材料的生產(chǎn)工藝流程與實施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種新型6063鋁合金材料，其特征在于:在原6063鋁合金中添加稀土元素，新型6063鋁合金的成分及重量百分比為:Si:0.36% 0.4%、Mg: 0.48% 0.52%、Fe:0 0.35%,Cu:0 0.1%、Μη:0 0.05%,Cr:0 0.05%,Zn:0 0.05%,Ti:0 0.05%、稀土元素:0.18% 0.22%、其余雜質(zhì):0 0.1%、Al:余量，各組分百分比之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型6063鋁合金材料，其特征在于:所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比為:La為41.5%、Ce為58.5%。
3.—種如權(quán)利要求1所述的新型6063鋁合金材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:它包括以下步驟: 51:配料:選用99.7%的工業(yè)純鋁、Al-稀土中間合金、工業(yè)鎂錠和鋁硅中間合金錠作為爐料原材料，并選定覆蓋劑、精煉劑和涂料作為輔助材料； 各爐料原材料的組分及重量百分比分別為:工業(yè)純鋁(99.7%)中主要雜質(zhì)元素及其百分比為:Ti:0.003%,B:0.0005%,Fe:0.154%,S1:0.109%,Cu:0.002%、V:0.102%,C:0.001%、Al:余量； Al-稀土中間合金的組成成分及重量百分比為:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、雜質(zhì)≤0.1%、A1:余量； 工業(yè)鎂錠組成成分及重量百分比為:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:0.005%、Mn:0.06%、雜質(zhì):0.2%、Mg:余量； 鋁硅中間合金錠的成分及重量百分比為:A1:75%, S1:23%、其余雜質(zhì):2% ；根據(jù)配料總量，按要求的配料成分來計算添加各原材料的使用量； 52:熔煉澆注:熔煉及澆注前先扒渣，熔煉澆注包括以下子步驟: 521:將攪拌工具清理干凈涂上涂料預(yù)熱至200 300°C，金屬模具預(yù)熱到200 300°C后，刷涂料再預(yù)熱到200 300°C待澆注； 522:溶煉:向溶化爐中裝入2/3招徒，待金屬溶化后，加入招娃中間合金徒和剩余招錠，升溫熔化爐料，等爐料加熱至軟化下塌時，撒上覆蓋劑保護熔體，繼續(xù)加熱；當爐料熔化呈水平時，適當攪動熔體使溫度均勻一致，同時也有利于加速熔化，當溫度達到680°C時，進行扒渣，并用鐘罩將預(yù)熱到200 300°C的工業(yè)鎂錠壓入坩堝中，并緩慢回轉(zhuǎn)和移動，時間為3 5min直至完全溶解，保溫5min，然后繼續(xù)升溫并加覆蓋劑，升溫到720°C時，進行扒渣，并用鐘罩將Al-稀土中間合金壓入坩堝內(nèi)，并緩慢繞圈或移動直到其完全溶解，同時加覆蓋劑，并進行輕微的攪拌使之溶解均勻，保溫15min ； 523:澆注:用吊具取出坩堝后進行扒渣，同時將預(yù)熱好的金屬模具取出，將濾網(wǎng)撐好，保持澆包和漏斗頂端的距離為30 35cm，以維持足夠的澆注壓力，澆注時間在Imin中以內(nèi)，澆注溫度為720V 750°C，隔5 IOmin鐘取出鑄錠，進行質(zhì)量檢查。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種6061變形鋁合金的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的步驟S2中選用的覆蓋劑的組成及重量百分比為:NaCl:39%,KCl:50%,Na3AlF6:6.6%,CaF2:4.4%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型6063鋁合金材料，在原6063鋁合金中添加稀土元素，新型6063鋁合金的成分及重量百分比為Si0.36%～0.4%、Mg0.48%～0.52%、Fe0～0.35%、Cu0～0.1%、Mn0～0.05%、Cr0～0.05%、Zn0～0.05%、Ti0～0.05%、稀土元素0.18%～0.22%、其余雜質(zhì)0～0.1%、Al余量，各組分百分比之和為100%。本發(fā)明控制Mg、Si含量且控制在一個較窄范圍之內(nèi)，同時增加了以鈰為主的混合稀土元素及合金元素硼，使合金材料保持高強度同時具備高導電導熱性能；能夠提高機械加工性能、塑性擠壓性，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號C22C1/03GK103205614SQ20131010179
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者廖健 申請人:成都陽光鋁制品有限公司