專利名稱：一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金型材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法。
背景技術(shù)：
6系鋁合金以其中等強(qiáng)度、良好的抗腐蝕性、拋光性、陽(yáng)極氧化著色性在軌道交通用導(dǎo)電軌材料、電腦CPU散熱片、導(dǎo)電零部件上得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，因鋁合金具有的良好的導(dǎo)電性能，大量使用于軌道列車的導(dǎo)電軌型材、導(dǎo)線材料、導(dǎo)電電極、導(dǎo)電排等。而鋁合金材料中的雜質(zhì)、制造過(guò)程中造成的宏觀和微觀組織缺陷都會(huì)影響鋁合金的導(dǎo)電性能。6063及6101鋁合金為常用的導(dǎo)電鋁合金材料。6系鋁合金為熱處理可強(qiáng)化合金， 主要強(qiáng)化相為Mg2Si第二相。型材擠壓生產(chǎn)后經(jīng)過(guò)時(shí)效熱處理，使第二相在基體內(nèi)均勻地彌散析出時(shí)，可明顯提高其強(qiáng)度。但合金元素的加熱，亦會(huì)降低合金的導(dǎo)電率。為使合金同時(shí)保持較高的強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性能，可通過(guò)控制Mg和Si的含量，使兩者盡量以第二相形式在基體中析出而不以單質(zhì)形式存在，并使Mg2Si相以彌散質(zhì)點(diǎn)的形式存在，可提高其強(qiáng)度亦不會(huì)嚴(yán)重降低其導(dǎo)電性能。因此，鋁合金成分控制和第二相形態(tài)控制尤為重要。目前，6系鋁合金制造過(guò)程中的時(shí)效熱處理溫度在175-210°C之間，保溫時(shí)間為 6-8h ；此種時(shí)效熱處理方式所獲得的型材產(chǎn)品的導(dǎo)電率在48-54%IACS (International Annealing Copper Mandard，國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn))，仍有一定的提高空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，可制得抗拉強(qiáng)度高、導(dǎo)電率高、塑性亦較好的鋁合金型材。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案
一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，包括鑄錠成分控制、熔鑄、擠壓、淬火、時(shí)效熱處理步驟，在所述鑄錠成分控制步驟中，Si與Mg的重量比在1. 1-1. 4之間；所述淬火步驟中型材的入水溫度為52(T530°C，冷卻速度為180-350°C /min。進(jìn)一步地，所述時(shí)效熱處理步驟中的時(shí)效溫度為160_180°C，保溫時(shí)間為10-16個(gè)小時(shí)。進(jìn)一步地，所述時(shí)效熱處理步驟中的升溫速度為0. 8-1. 50C /min。進(jìn)一步地，所述淬火步驟中的淬火方式為噴水。進(jìn)一步地，所述熔鑄過(guò)程為將原材料按照比例加入到熔煉爐，在740-760°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱熔煉；液化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢璩^(guò)30min，并拔除表面的熔渣；將鋁液以 65-80mm/min的速度進(jìn)行鑄造，并以噴水的方式快速冷卻到室溫；再加熱到545_565°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫12_24h。
進(jìn)一步地，所述擠壓步驟中，鑄錠的加熱溫度設(shè)定在49(T500°C之間；擠壓速度約為 10. 0m/mino進(jìn)一步地，所述鑄錠成分控制各合金元素的重量百分比為Si:0.4 0.55%; Mg:0. 55 0. 7%; Fe:彡 0. 2%; Cu:<0. 1%; Mn:<0. 1%; Cr:<0. 1%; Zn:0. θΓθ. 03%; Ti: 0. θΓθ. 05%;剩余含量為Al。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的制造方法中原料的Si與Mg的重量比可使Mg元素完全形成Mg2Si第二相，避免Mg過(guò)剩而以金屬形式存在，并且采用較低溫較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行時(shí)效處理保證第二相的充分析出；使Si形成Mg2Si后仍過(guò)剩量0. 2-0. 3%，可以增加型材的強(qiáng)度； 采用噴水的方式淬火，使得型材快速冷卻，獲得較高的過(guò)飽和度；采用低于傳統(tǒng)的時(shí)效溫度約15°C的工藝下時(shí)效處理更長(zhǎng)時(shí)間，使得Mg2Si均勻析出，起到提高型材強(qiáng)度但不降低其導(dǎo)電率的作用。因此本發(fā)明制得的型材抗拉強(qiáng)度大于對(duì)510^，硬度大于80 HB，導(dǎo)電率大于 55%IACS0
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)有效控制鋁合金成分，使用較高的冷卻速度對(duì)淬火后的型材進(jìn)行冷卻，隨后在較低的時(shí)效溫度進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間保溫，從而獲得較高的鋁合金型材力學(xué)性能和導(dǎo)電率。以下為具體實(shí)施例。實(shí)施例一、
鑄錠成分控制為(重量百分比為Si:0. 5%; Mg:0. 7%; Fe: 0.1%; Cu: 0.004%; Mn: 0. 012%; Cr: 0. 001%; Zn:0. 02%; Ti: 0. 034%;其它元素單個(gè)含量不超過(guò) 0. 05% ；剩
余含量為Al。其中，1.4。熔鑄過(guò)程將原材料按照比例加入到熔煉爐，在745 750°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱熔煉；液化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢璩^(guò)30min，并拔除表面的熔渣；將鋁液以75mm/min的速度進(jìn)行鑄造，并以噴水的方式快速冷卻到室溫；再加熱到545°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫18h，實(shí)現(xiàn)鑄錠均勻化退火。型材擠壓成型過(guò)程擠壓成型前鑄錠加熱到495°C ；擠壓速度(型材出口速度) 10. Om/min 左右；
型材淬火過(guò)程型材淬火的入水溫度控制在522 524°C ；使用水淬火，淬火冷卻速度 2000C /min ；型材經(jīng)擠壓成型后拉伸，去除彎曲部分；
時(shí)效熱處理過(guò)程將成型的型材裝入時(shí)效爐時(shí)效(停留時(shí)間不超過(guò)10小時(shí))，時(shí)效溫度 170°C，升溫速度為0. 80C /min，保溫10小時(shí)。型材時(shí)效結(jié)束后檢測(cè)力學(xué)性能、硬度、導(dǎo)電率，測(cè)量結(jié)果如下
抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別為249MPa、230MPa、16. 3% ；布氏硬度80. 9 HB ；導(dǎo)電率55. 2% IACS。
IACS為國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)，是采用密度為8. 89g /cm3、長(zhǎng)度為Im、重量為lg、電阻為0. 15328歐姆的退火銅線作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。在200C溫度下，上述退火銅線的電導(dǎo)率為58.0 MS/m 時(shí)確定為 100 %IACS。
實(shí)施例二、
鑄錠成分控制為(重量百分比W 為Si:0.44%; Mg :0. 61%; Fe: 0. 12%; Cu: 0.007%; Mn: 0. 016%; Cr: 0. 002%; Zn:0. 01%; Ti: 0. 036%;其它元素單個(gè)含量不超過(guò) 0. 05% ；剩余含量為Al。其中，Mg%:Si%為1. 386。熔鑄過(guò)程將原材料按照比例加入到熔煉爐，在75(T755°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱熔煉；液化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢璩^(guò)30min，并拔除表面的熔渣；將鋁液以65mm/min的速度進(jìn)行鑄造，并以噴水的方式快速冷卻到室溫；再加熱到550°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫Mh，實(shí)現(xiàn)鑄錠均勻化退火。型材擠壓成型過(guò)程擠壓成型前鑄錠加熱到495°C ；擠壓速度(型材出口速度) 10. Om/min 左右；
型材淬火過(guò)程型材淬火的入水溫度控制在525 527°C ；使用水淬火，淬火冷卻速度 3500C /min ；型材經(jīng)擠壓成型后拉伸，去除彎曲部分；
時(shí)效熱處理過(guò)程將成型的型材裝入時(shí)效爐時(shí)效(停留時(shí)間不超過(guò)10小時(shí))，時(shí)效溫度 160°C，升溫速度為1. 2V /min，保溫14小時(shí)。型材時(shí)效結(jié)束后檢測(cè)力學(xué)性能、硬度、導(dǎo)電率，測(cè)量結(jié)果如下
抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別為250MPa、239MPa、15. 9% ；布氏硬度81. 5 HB ；導(dǎo)電率55. 5% IACS。實(shí)施例三、
鑄錠成分控制為(重量百分比W 為Si:0.52%; Mg :0. 59%; Fe: 0. 11%; Cu: 0.006%; Mn: 0. 013%; Cr: 0. 003%; Zn:0. 03%; Ti: 0. 030%;其它元素單個(gè)含量不超過(guò) 0. 05% ；剩余含量為Al。其中，Mg% :Si%為1. 135。熔鑄過(guò)程將原材料按照比例加入到熔煉爐，在760°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱熔煉； 液化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢璩^(guò)30min，并拔除表面的熔渣；將鋁液以SOmm/min的速度進(jìn)行鑄造， 并以噴水的方式快速冷卻到室溫；再加熱到565°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫12h，實(shí)現(xiàn)鑄錠均勻化退火。型材擠壓成型過(guò)程擠壓成型前鑄錠加熱到490°C ；擠壓速度(型材出口速度) 10. Om/min 左右；
型材淬火過(guò)程型材淬火的入水溫度控制在5 飛30°C ；使用水淬火，淬火冷卻速度 2700C /min ；型材經(jīng)擠壓成型后拉伸，去除彎曲部分；
時(shí)效熱處理過(guò)程將成型的型材裝入時(shí)效爐時(shí)效(停留時(shí)間不超過(guò)10小時(shí))，時(shí)效溫度 165°C，升溫速度為1. 50C /min，保溫16小時(shí)。型材時(shí)效結(jié)束后檢測(cè)力學(xué)性能、硬度、導(dǎo)電率，測(cè)量結(jié)果如下
抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別為253MPa、229MPa、15.6%;布氏硬度82 HB ；導(dǎo)電率55. 7% IACS。實(shí)施例四、鑄錠成分控制為(重量百分比為Si:0. 55%; Mg:0. 66%; Fe: 0. 15%; Cu: 0. 08%; Mn: 0. 02%; Cr: 0. 01%; Ζη:0. 015%; Ti: 0. 04%;其它元素單個(gè)含量不超過(guò) 0. 05% ；剩余
含量為 Al。其中，1. 2。熔鑄過(guò)程將原材料按照比例加入到熔煉爐，在740°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱熔煉； 液化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢璩^(guò)30min，并拔除表面的熔渣；將鋁液以70mm/min的速度進(jìn)行鑄造， 并以噴水的方式快速冷卻到室溫；再加熱到565°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫16h，實(shí)現(xiàn)鑄錠均勻化退火。型材擠壓成型過(guò)程擠壓成型前鑄錠加熱到500°C ；擠壓速度(型材出口速度) 10. Om/min 左右；
型材淬火過(guò)程型材淬火的入水溫度控制在520-5M°C ；使用水淬火，淬火冷卻速度 3000C /min ；型材經(jīng)擠壓成型后拉伸，去除彎曲部分；
時(shí)效熱處理過(guò)程將成型的型材裝入時(shí)效爐時(shí)效(停留時(shí)間不超過(guò)10小時(shí))，時(shí)效溫度 165°C，升溫速度為1. O0C /min，保溫13小時(shí)。型材時(shí)效結(jié)束后檢測(cè)力學(xué)性能、硬度、導(dǎo)電率，測(cè)量結(jié)果如下
抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別為255MPa、235MPa、15. 8% ；布氏硬度80. 5 HB ；導(dǎo)電率56% IACS。實(shí)施例五
鑄錠成分控制為(重量百分比為Si:0. 5%; Mg:0. 55%; Fe: 0. 08%; Cu: 0. 05%; Mn: 0. 05%; Cr: 0. 03%; Zn:0. 025%; Ti: 0. 02%;其它元素單個(gè)含量不超過(guò) 0. 05% ；剩余
含量為 Al。其中，1. 1。熔鑄過(guò)程將原材料按照比例加入到熔煉爐，在750°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱熔煉； 液化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢璩^(guò)30min，并拔除表面的熔渣；將鋁液以75mm/min的速度進(jìn)行鑄造， 并以噴水的方式快速冷卻到室溫；再加熱到560°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫20h，實(shí)現(xiàn)鑄錠均勻化退火。型材擠壓成型過(guò)程擠壓成型前鑄錠加熱到498°C ；擠壓速度(型材出口速度) 10. Om/min 左右；
型材淬火過(guò)程型材淬火的入水溫度控制在520°C;使用水淬火，淬火冷卻速度320°C / min ；型材經(jīng)擠壓成型后拉伸，去除彎曲部分；
時(shí)效熱處理過(guò)程將成型的型材裝入時(shí)效爐時(shí)效(停留時(shí)間不超過(guò)10小時(shí))，時(shí)效溫度 180°C，升溫速度為1. 40C /min，保溫15小時(shí)。型材時(shí)效結(jié)束后檢測(cè)力學(xué)性能、硬度、導(dǎo)電率，測(cè)量結(jié)果如下
抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別為:252MPa、238MPa、15. 3%;布氏硬度81 HB;導(dǎo)電率55. 9% IACS。實(shí)施例六
鑄錠成分控制為(重量百分比為Si:0. 4%; Mg:0. 552%; Fe: 0. 05%; Cu: 0. 02%; Mn: 0. 08%; Cr: 0. 05%; Zn:0. 02%; Ti: 0. 025%;其它元素單個(gè)含量不超過(guò) 0. 05% ；剩余
含量為 Al。其中，1. 38。熔鑄過(guò)程將原材料按照比例加入到熔煉爐，在755°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱熔煉； 液化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢璩^(guò)30min，并拔除表面的熔渣；將鋁液以75mm/min的速度進(jìn)行鑄造，并以噴水的方式快速冷卻到室溫；再加熱到558°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫15h，實(shí)現(xiàn)鑄錠均勻化退火。型材擠壓成型過(guò)程擠壓成型前鑄錠加熱到493°C ；擠壓速度(型材出口速度) 10. Om/min 左右；
型材淬火過(guò)程型材淬火的入水溫度控制在530°C;使用水淬火，淬火冷卻速度180°C / min ；型材經(jīng)擠壓成型后拉伸，去除彎曲部分；
時(shí)效熱處理過(guò)程將成型的型材裝入時(shí)效爐時(shí)效(停留時(shí)間不超過(guò)10小時(shí))，時(shí)效溫度 175°C，升溫速度為1. 40C /min，保溫12小時(shí)。型材時(shí)效結(jié)束后檢測(cè)力學(xué)性能、硬度、導(dǎo)電率，測(cè)量結(jié)果如下
抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別為257MPa、230MPa、15. 6% ；布氏硬度81. 2 HB ；導(dǎo)電率55. 7% IACS。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上可知，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，包括鑄錠成分控制、熔鑄、擠壓、淬火、時(shí)效熱處理步驟，其特征在于，在所述鑄錠成分控制步驟中，Si與Mg的重量比在1. 1-1. 4之間；所述淬火步驟中型材的入水溫度為52(T530°C，冷卻速度為180-350°C /min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，其特征在于，所述時(shí)效熱處理步驟中的時(shí)效溫度為160-180°C，保溫時(shí)間為10-16個(gè)小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，其特征在于，所述時(shí)效熱處理步驟中的升溫速度為0. 8-1. 50C /min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，其特征在于，所述淬火步驟中的淬火方式為噴水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，其特征在于，所述熔鑄過(guò)程為將原材料按照比例加入到熔煉爐，在740-760°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱熔煉；液化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢璩^(guò)30min，并拔除表面的熔渣；將鋁液以65-80mm/min的速度進(jìn)行鑄造，并以噴水的方式快速冷卻到室溫；再加熱到545-565°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫12-24h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，其特征在于，所述擠壓步驟中，鑄錠的加熱溫度設(shè)定在49(T500°C之間；擠壓速度約為10. Om/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，其特征在于，所述鑄錠成分控制各合金元素的重量百分比為Si:0. 4 0.55%; Mg:0. 55 0. 7%; Fe: ^ 0. 2%; Cu:<0. 1%; Mn:<0. 1%; Cr:<0. 1%; Zn:0. θΓθ. 03%; Ti: 0. 0廣0. 05%;剩余含量為 Al。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電鋁合金型材的制造方法，包括鑄錠成分控制、熔鑄、擠壓、淬火、時(shí)效熱處理步驟；該制造方法中的淬火步驟中型材的入水溫度為520~530℃；冷卻速度為180-350℃/min；該制造方法中的時(shí)效熱處理步驟中，型材的保溫溫度在160~180溫度范圍內(nèi)，保溫時(shí)間為10~16小時(shí)之間。本發(fā)明制造方法制得的鋁合金型材抗拉強(qiáng)度大于245MPa，導(dǎo)電率大于55%IACS，硬度大于80HB。
文檔編號(hào)C22F1/047GK102329999SQ20111021613
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者何洪 申請(qǐng)人:湖南晟通科技集團(tuán)有限公司