一种3系铝合金管材的生产工艺[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108467975 A(43)申请公布日 2018.08.31

(21)申请号 201810639993.5(22)申请日 2018.06.20

(71)申请人 辽宁忠旺集团有限公司

地址 111000 辽宁省辽阳市宏伟区曙光乡

徐家村(72)发明人 庞俊铭　周广宇　

(74)专利代理机构 北京同恒源知识产权代理有

限公司 11275

代理人 赵荣之(51)Int.Cl.

C22C 21/00(2006.01)C22F 1/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

CN 108467975 A()发明名称

一种3系铝合金管材的生产工艺(57)摘要

本发明属于铝合金技术领域，涉及一种3系铝合金管材的生产工艺，3系铝合金原料成分为Si：≤0.15％，Fe：0.45％～0.60％，Cu：0.05％，Mn：1.20％～1.40％，Mg≤0.05％，Cr：≤0.03％，Zn：≤0.10％，Ti：≤0.03％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，退火处理工艺为将淬火后的3系铝合金管材在400～460℃的温度环境下退火处理1～2h，制备的3系退火态铝合金管材的力学性能除满足GB/T 62-2015的正常标准要求外(即抗拉强度≤185Mpa，伸长率要求≥16％)，此发明工艺使管材伸长率可达40％以上，远高于标准要求的16％，同时该管材能够达到在PH值为4.0的酸性溶液条件下保持24小时无腐蚀点要求。

CN 108467975 A

权　利　要　求　书

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1.一种3系铝合金管材的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：A、熔铸：按照如下重量份数比配制3系铝合金原料：Si：≤0.15％，Fe：0.45％～0.60％，Cu：0.05％，Mn：1.20％～1.40％，Mg≤0.05％，Cr：≤0.03％，Zn：≤0.10％，Ti：≤0.03％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒；

B、均质：将熔铸得到铝合金铸棒加热至580-590℃，保温10小时，冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒；

C、挤压：将均质后的铝合金铸棒送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到3系铝合金管材，其中挤压模具采用单个挤压孔的挤压模具，挤压模具的加热温度为470～500℃，挤压筒的筒身温度为420～440℃，挤压铸棒的温度为470～490℃，挤压筒的挤压比为55～56，挤压速度为12～15m/min，挤压筒的出口温度为500～510℃；

D、在线淬火：将挤压后的3系铝合金管材置于淬火装置进行淬火，淬火方式为空冷；F、退火处理：将淬火后的3系铝合金管材在400～460℃的温度环境下退火处理1～2h，得到3系退火态铝合金管材。

2.如权利要求1所述3系铝合金管材的生产工艺.，其特征在于，步骤A中Si≤0.05％，Fe≥0.45％。

3.如权利要求2所述3系铝合金管材的生产工艺，其特征在于，步骤C中挤压模具的加热温度为485℃，挤压筒的筒身温度为430℃，挤压铸棒的温度为470～490℃，挤压速度为13m/min，挤压筒的出口温度为505℃。

4.如权利要求1或3所述3系铝合金管材的生产工艺，其特征在于，步骤C中挤压机为8.8MN铝挤压机，挤压筒直径为1mm，挤压筒的挤压比为55.3。

5.如权利要求4所述3系铝合金管材的生产工艺，其特征在于，步骤D淬火后的3系铝合金管材温度为20～30℃。

6.如权利要求5所述3系铝合金管材的生产工艺，其特征在于，步骤E退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行。

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一种3系铝合金管材的生产工艺

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技术领域

[0001]本发明属于铝合金技术领域，涉及一种3系铝合金管材的生产工艺。

背景技术

[0002]铝合金3A21主要以锰为合金元素，属于热处理不可强化合金，具有良好的塑性和焊接性，是一种耐腐蚀性能良好的中等强度铝合金，被广泛应用于管材、棒材、线型材等铝合金挤压型材的生产。

[0003]铝合金3A21还是一种广泛应用于汽车工业的合金，例如汽车的汽缸盖、发动机缸体、轮辋和航空零部件。其优点是重量轻、优良的焊接性、耐腐蚀性、良好的机械强度、韧性、硬度、强度、气密性、流动性和可加工性。在汽车行业应用铝合金3A21轮辋，有助于降低重量，提高燃油效率，拥有更好的转向性能，抗冲击、耐腐蚀性。这些优点也有助于实现良好的副加作用，如减少二氧化碳排放量和石油资源的保护。

[0004]现有的生产工艺使得3A21退火态铝合金管材的力学性能能够满足GB/T62-2015的标准要求，(即抗拉强度≤185Mpa，伸长率要求≥16％)。但是若要求伸长率≥40％、3A21退火态铝合金管材在PH值为4.0的酸性溶液条件下保持24小时无腐蚀点的要求，目前工艺还无法达到。同时3A21铝合金型材的力学性能和耐腐蚀性有很大程度受到其微观结构成分形态的影响，这些都取决于铝合金的原料成分、挤压工艺和热处理条件。发明内容

[0005]有鉴于此，本发明为了解决现有技术中3A21退火态铝合金管材的力学性能无法满足GB/T 62-2015的标准要求，无法达到在PH值为4.0的酸性溶液条件下保持24小时无腐蚀点要求的问题，提供一种3系铝合金管材的生产工艺。[0006]为达到上述目的，本发明提供一种3系铝合金管材的生产工艺，包括以下步骤：[0007]A、熔铸：按照如下重量份数比配制3系铝合金原料：Si：≤0.15％，Fe：0.45％～0.60％，Cu：0.05％，Mn：1.20％～1.40％，Mg≤0.05％，Cr：≤0.03％，Zn：≤0.10％，Ti：≤0.03％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒；[0008]B、均质：将熔铸得到铝合金铸棒加热至580～590℃，保温10小时，冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒；[0009]C、挤压：将均质后的铝合金铸棒送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到3系铝合金管材，其中挤压模具采用单个挤压孔的挤压模具，挤压模具的加热温度为470～500℃，挤压筒的筒身温度为420～440℃，挤压铸棒的温度为470～490℃，挤压筒的挤压比为55～56，挤压速度为12～15m/min，挤压筒的出口温度为500～510℃；[0010]D、在线淬火：将挤压后的3系铝合金管材置于淬火装置进行淬火，淬火方式为空冷；

[0011]E、退火处理：将淬火后的3系铝合金管材在400～460℃的温度环境下退火处理1～

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2h，得到3系退火态铝合金管材。[0012]进一步，步骤A中Si≤0.05％，Fe≥0.45％。[0013]进一步，步骤C中挤压模具的加热温度为485℃，挤压筒的筒身温度为430℃，挤压铸棒的温度为470～490℃，挤压速度为13m/min，挤压筒的出口温度为505℃。[0014]进一步，步骤C中挤压机为8.8MN铝挤压机，挤压筒直径为1mm，挤压筒的挤压比为55.3。

[0015]进一步，步骤D淬火后的3系铝合金管材温度为20～30℃。[0016]进一步，步骤E退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行。[0017]本发明的有益效果在于：[0018]1、3A21铝合金的国标成分为：Si：0.60％，Fe：0.70％，Cu：0.20％，Mn：1.0％～1.60％，Mg：0.05％，Cr：≤0.10％，Zn：0.10％，Ti：0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，本发明3系退火态铝合金管材中3系铝合金原料成分中的Si元素若过多存在会降低铝合金塑性，增大铝合金的裂纹倾向。另外由于Si与Fe会形成化合物，削弱Fe的有利影响。所以在满足国标成分的基础上，尽量控制Si的含量在下限，Fe的含量控制上限，另外提高Fe还能降低Mn的过饱和度，减少Mn的晶内偏析，细化晶粒，因此最后综合考虑，技术人员将3系铝合金的成分定为Si≤0.05％，Fe≥0.45％。[0019]2、通过本发明生产工艺制备的3系退火态铝合金管材，力学性能不仅满足GB/T62-2015标准要求中的抗拉强度≤185Mpa，伸长率达到了40％以上，远高于标准中16％，同时3系退火态铝合金管材达到了在PH值为4.0的酸性溶液条件下保持24小时无腐蚀点的要求。该生产工艺制度不仅提高了3系退火态铝合金管材的延伸率，而且有效提高了合金的耐蚀性，具有良好的生产应用价值。附图说明

[0020]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

[0021]图1为本发明实施例1制备铝合金管材的高倍晶粒照片；[0022]图2为本发明实施例2制备铝合金管材的高倍晶粒照片；[0023]图3为本发明实施例3制备铝合金管材的高倍晶粒照片；[0024]图4为本发明对比例1制备铝合金管材的高倍晶粒照片；[0025]图5为本发明实施例1制备铝合金管材的腐蚀情况；[0026]图6为本发明实施例2制备铝合金管材的腐蚀情况；[0027]图7为本发明实施例3制备铝合金管材的腐蚀情况；[0028]图8为本发明对比例1制备铝合金管材的腐蚀情况。

具体实施方式

[0029]下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。[0030]实施例1

[0031]一种3系铝合金管材的生产工艺，包括以下步骤：[0032]A、熔铸：按照如下重量份数比配制3系铝合金原料：Si：0.05％，Fe：0.45％，Cu：

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0.05％，Mn：1.20％，Mg：0.05％，Cr：0.03％，Zn：0.10％，Ti：0.03％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒；[0033]B、均质：将熔铸得到铝合金铸棒加热至580℃，保温10小时，冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒，其中均质后的铝合金铸棒长度为350mm；[0034]C、挤压：将均质后的铝合金铸棒送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到3系铝合金管材，其中挤压模具采用单个挤压孔的挤压模具，挤压模具的加热温度为485℃，挤压筒的筒身温度为430℃，挤压铸棒的温度为480℃，挤压筒的挤压比为55.3，挤压速度为13m/min，挤压筒的出口温度为505℃；[0035]D、在线淬火：将挤压后的3系铝合金管材置于淬火装置进行淬火，淬火方式为空冷；

[0036]E、退火处理：将淬火后的3系铝合金管材在410℃的温度环境下退火处理1.5h，得到3系退火态铝合金管材。[0037]实施例2

[0038]实施例2与实施例1的区别在于，步骤E中将淬火后的3系铝合金管材在430℃的温度环境下退火处理1.5h，得到3系退火态铝合金管材。[0039]实施例3

[0040]实施例3与实施例1的区别在于，步骤E中将淬火后的3系铝合金管材在460℃的温度环境下退火处理1.5h，得到3系退火态铝合金管材。[0041]对比例1

[0042]对比例1与实施例1的区别在于，挤压淬火后的3系铝合金管材未进行退火处理。[0043]对比例2

[0044]对比例2与实施例2的区别在于，步骤A中3系铝合金原料：Si：0.60％，Fe：0.70％，Cu：0.20％，Mn：1.0％，Mg：0.05％，Cr：0.10％，Zn：0.10％，Ti：0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al。

[0045]通过透射电镜观察实施例1～3与对比例1所制备铝合金管材的晶粒度，实施例1制备铝合金管材的高倍晶粒照片如图1，实施例2制备铝合金管材的高倍晶粒照片如图2，实施例3制备铝合金管材的高倍晶粒照片如图3，对比例1制备铝合金管材的高倍晶粒照片如图4。

[0046]将实施例1～3与对比例1所制备铝合金管材试样放置在5％浓度的NaCl溶液，使用冰醋酸调节pH值至4.0的溶液中，室温条件下浸泡，观察试样出现白点的截止时间，并进行记录，随后对经过腐蚀的料样，使用金相显微镜观察其组织的腐蚀情况，测量其深度。[0047]实施例1制备铝合金管材的腐蚀情况如图5，实施例2制备铝合金管材的腐蚀情况如图6，实施例3制备铝合金管材的腐蚀情况如图7，对比例1制备铝合金管材的腐蚀情况如图8。

[0048]实施例1～3与对比例1所制备铝合金管材的测试结果见表一：[0049]表一

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通过图1～4和表一的对比分析可以看到，对比例1未进行退火处理的铝合金管材

晶粒大小不均，实施例1退火后的铝合金管材晶粒仍然存在部分粗大晶粒，但伸长率得到了提高，实施例2退火后的铝合金管材晶粒比较均匀，伸长率提高的最多，实施例3退火后的铝合金管材伸长率也得到了提高，但是相对比于实施例2铝合金管材晶粒仍存在粗大晶粒。[0052]通过图5～8的可以看到，对比例1未进行退火处理的铝合金管材腐蚀深度为0.113mm，实施例1退火后的铝合金管材腐蚀深度为0.066mm，实施例2退火后的铝合金管材腐蚀深度为0.043mm，实施例3退火后的铝合金管材腐蚀深度为0.066mm。通过图5～8的对比可以看出，实施例2制备的铝合金管材由于晶粒较均匀，腐蚀深度最浅，抗腐蚀能力最高。[0053]因此可以看出，对于伸长率来说，实施例2＞实施例3＞实施例1＞对比例1，对于腐蚀性来说，实施例2＞实施例3＝实施例1＞对比例1，所以综合来说实施例2的退火制度最优，得到产品的性能优良。

[00]经特定成分挤压后得到的3系管材通过430℃*1.5h退火后，伸长率可达到46％，同时其抗腐蚀性能在PH值4.0的酸性条件下可保持46小时不存在肉眼可见的腐蚀点。故该制度不仅提高了延伸率，而且有效提高了合金的耐蚀性，具有良好的生产应用价值。[0055]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

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图4

图5

图6

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图7

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