一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺

摘要

本发明提供了一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：(1)配料、熔炼及浇注：按照质量百分比配料：Cr：2.2‑3.5％，Fe：0.8‑1.5％，Mn：1.1‑2.3％，Zr：1‑2％，Sr：0.1‑0.35％，Si：0.05‑0.28％，V：0.2‑0.5％，Cu：1.3‑2.8％，RE：0.05‑0.15％，余量为Al；熔炼、浇注；(2)热处理：升温至470‑500℃，保温，淬火；升温至220‑240℃，保温，空冷；(3)挤压；(4)时效处理：以5‑9℃/min升温至130‑145℃，保温，以0.4‑1℃/min升温至175‑195℃，保温，空冷；(5)表面处理：阳极氧化，电解液为0.4‑0.7mol/L草酸、0.05‑0.15mol/L冰醋酸的混合液；本发明通过合理配置铝合金中各原料成分，同时结合优化的热处理及时效处理，使铝合金型材具有优异的强度和硬度，同时兼具优异的韧性和耐腐蚀性，阳极氧化后进一步加强耐腐蚀性。

权利要求

1.一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配料、熔炼及浇注：按照质量百分比配料：Cr：2.2-3.5％，Fe：0.8-1.5％，Mn：1.1-

2.3％，Zr：1-2％，Sr：0.1-0.35％，Si：0.05-0.28％，V：0.2-0.5％，Cu：1.3-2.8％，RE：0.05-

0.15％，余量为Al；将原料置于熔炼炉中熔炼成铝合金液，使铝合金液温度达到720-750℃，保温1-1.5h；将得到的铝合金溶液浇注至模具内，得到铝合金铸锭；

(2)热处理：将经步骤(1)所得的铝合金铸锭在加热炉中升温至470-500℃，保温1.5-

2.5h，然后在40-55℃的水中淬火；将淬火后的铸件放置于低温炉中升温至220-240℃，保温

3-4h，空冷至室温；

(3)挤压：将经步骤(2)处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；

(4)时效处理：将经步骤(3)所得到的铝合金型材以5-9℃/min的速度升温至130-145℃，保温2-3.5h，再以0.4-1℃/min的速度升温至175-195℃，保温5-7h，空冷至室温；

(5)表面处理：将经过步骤(4)处理的铝合金型材表面采用砂纸打磨和机械抛光后，去离子水冲洗后风干，再依次进行碱净化、酸腐蚀处理，再将铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.4-0.7mol/L草酸、0.05-0.15mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间为

50-70min，电流密度控制在1-2.5A/dm2。

2.根据权利要求1所述的建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，按照质量百分比配料：Cr：2.6％，Fe：1.15％，Mn：1.7％，Zr：1.2％，Sr：0.22％，Si：

0.21％，V：0.3％，Cu：1.7％，RE：0.12％，余量为Al。

3.根据权利要求1或2所述的建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述RE为Ce、Y、La中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，将经步骤(3)所得到的铝合金型材以6.5℃/min的速度升温至135℃，保温3h，再以

0.7℃/min的速度升温至190℃，保温6h，空冷至室温。

5.根据权利要求1-4任一项所述的建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)中碱净化、酸腐蚀处理的具体工艺为：将铝合金型材浸入35℃的含有20g/L NaOH与25g/L Na2CO3的水溶液中碱洗1.5min去除表面氧化膜层，去离子水清洗后吹干；然后在35℃的8mL/L HNO3水溶液中进行出光处理1min，获得光亮的钝化表面，去离子水清洗后吹干备用。

6.根据权利要求1-4任一项所述的建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.5mol/L草酸、0.1mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间为55min，电流密度控制在1.5A/dm2。

说明书

一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及铝合金领域，具体涉及一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺。

背景技术

[0002] 复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成，复合材料可以分为三类：聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料。金属基复合材料基体主要是铝、镍、镁、钛等。铝在制作复合材料上有许多特点，质量轻、密度小、可塑性好，铝基复合技术容易掌握、易于加工等。此外，铝合金材料比强度和比刚度高，高温性能好，更耐疲劳和耐磨，阻尼性能好，热膨胀系数低。同其他复合材料一样，它能组合特定的力学和物理性能，以满足产品的需要。因此，铝合金材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。

[0003] 由于铝合金型材强度大，不易生锈，跟普通钢材相比，重量较轻，更加有利于建筑工程的施工建设，已得到了广泛的应用。目前门窗中使用最广泛的就是推拉窗，基于铝合金型材质量轻、美观经济的优点，目前推拉窗主要是采用铝合金型材制作。铝合金门窗作为建筑物的一部分，其应该具有同建筑物具有相等的使用年限，而现有的铝合金型材由于工艺的缺陷以及其所处恶劣环境的影响，导致耐蚀性能很难达到建筑物的使用寿命。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，通过合理配置铝合金中各原料成分，同时结合优化的热处理及时效处理工艺，使铝合金型材具有优异的强度和硬度，同时兼具优异的韧性和耐腐蚀性，加工性能好，尺寸稳定性高，再于表面进行优化的阳极氧化，进一步加强铝合金型材的耐腐蚀性。

[0005] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

[0006] 一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：

[0007] (1)配料、熔炼及浇注：按照质量百分比配料：Cr：2.2-3.5％，Fe：0.8-1.5％，Mn：1.1-2.3％，Zr：1-2％，Sr：0.1-0.35％，Si：0.05-0.28％，V：0.2-0.5％，Cu：1.3-2.8％，RE：
0.05-0.15％，余量为Al；将原料置于熔炼炉中熔炼成铝合金液，使铝合金液温度达到720-
750℃，保温1-1.5h；将得到的铝合金溶液浇注至模具内，得到铝合金铸锭；

[0008] (2)热处理：将经步骤(1)所得的铝合金铸锭在加热炉中升温至470-500℃，保温1.5-2.5h，然后在40-55℃的水中淬火；将淬火后的铸件放置于低温炉中升温至220-240℃，保温3-4h，空冷至室温；

[0009] (3)挤压：将经步骤(2)处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；

[0010] (4)时效处理：将经步骤(3)所得到的铝合金型材以5-9℃/min的速度升温至130-145℃，保温2-3.5h，再以0.4-1℃/min的速度升温至175-195℃，保温5-7h，空冷至室温；

[0011] (5)表面处理：将经过步骤(4)处理的铝合金型材表面采用砂纸打磨和机械抛光后，去离子水冲洗后风干，再依次进行碱净化、酸腐蚀处理，再将铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.4-0.7mol/L草酸、0.05-0.15mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间为50-70min，电流密度控制在1-2.5A/dm2。

[0012] 优选地，所述步骤(1)中，按照质量百分比配料：Cr：2.6％，Fe：1.15％，Mn：1.7％，Zr：1.2％，Sr：0.22％，Si：0.21％，V：0.3％，Cu：1.7％，RE：0.12％，余量为Al。

[0013] 优选地，所述RE为Ce、Y、La中的一种或两种。

[0014] 优选地，所述步骤(4)中，将经步骤(3)所得到的铝合金型材以6.5℃/min的速度升温至135℃，保温3h，再以0.7℃/min的速度升温至190℃，保温6h，空冷至室温。

[0015] 优选地，所述步骤(5)中碱净化、酸腐蚀处理的具体工艺为：将铝合金型材浸入35℃的含有20g/L NaOH与25g/L Na2CO3的水溶液中碱洗1.5min去除表面氧化膜层，去离子水清洗后吹干；然后在35℃的8mL/L HNO3水溶液中进行出光处理1min，获得光亮的钝化表面，去离子水清洗后吹干备用。

[0016] 优选地，所述步骤(5)中，铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.5mol/L草酸、0.1mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间为55min，电流密度控制在1.5A/dm2。

[0017] 本发明中，加入的Cr、Fe、Mn等元素在铝中形成合适量的(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，可有效阻碍再结晶的形核和长大过程，对铝合金具有较好的强化作用，同时可有效改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。

[0018] Zr和铝形成ZrAl3，可阻碍再结晶过程，细化结晶晶粒，同时可细化铸造组织。加入的V在铝合金中形成VAl11难熔化合物，在生产过程中起到细化晶粒的作用，同时还可起到细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用。

[0019] 加入适量的Cu可对铝合金起到固溶强化的效果，结合本发明中的时效处理，析出的CuAl2具有明显的时效强化效果。加入的稀土元素使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化。加入的Sr可进一步改善合金的塑形加工性，可减小初晶硅粒子尺寸。

[0020] 本发明的有益效果是：

[0021] 1、本发明中通过合理配置铝合金中各原料成分，使铝合金中含有的各元素及相应的化合物达到一定的平衡值，同时结合优化的热处理及时效处理工艺，使铝合金型材具有优异的强度和硬度，同时兼具优异的韧性和耐腐蚀性，加工性能好，尺寸稳定性高。

[0022] 2、本发明对所得铝合金型材进行表面阳极氧化，使用.4-0.7mol/L草酸、0.05-0.15mol/L冰醋酸的混合电解液，合理设置阳极氧化时间和电流密度，通过该工艺可在铝合金型材表面形成细小、均匀的纳米级微孔，形成的氧化膜致密度高，无空洞缺陷，可大大加强铝合金型材的耐腐蚀性。

具体实施方式

[0023] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0024] 实施例1：

[0025] 一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：

[0026] (1)配料、熔炼及浇注：按照质量百分比配料：Cr：2.6％，Fe：1.15％，Mn：1.7％，Zr：1.2％，Sr：0.22％，Si：0.21％，V：0.3％，Cu：1.7％，Ce：0.12％，余量为Al；将原料置于熔炼炉中熔炼成铝合金液，使铝合金液温度达到730℃，保温1h；将得到的铝合金溶液浇注至模具内，得到铝合金铸锭；

[0027] (2)热处理：将经步骤(1)所得的铝合金铸锭在加热炉中升温至480℃，保温2h，然后在45℃的水中淬火；将淬火后的铸件放置于低温炉中升温至240℃，保温4h，空冷至室温；

[0028] (3)挤压：将经步骤(2)处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；

[0029] (4)时效处理：将经步骤(3)所得到的铝合金型材以6.5℃/min的速度升温至135℃，保温3h，再以0.7℃/min的速度升温至190℃，保温6h，空冷至室温；

[0030] (5)表面处理：表面处理：将经过步骤(4)处理的铝合金型材表面采用砂纸打磨和机械抛光后，去离子水冲洗后风干，将铝合金型材浸入35℃的含有20g/L NaOH与25g/L Na2CO3的水溶液中碱洗1.5min去除表面氧化膜层，去离子水清洗后吹干；然后在35℃的8mL/L HNO3水溶液中进行出光处理1min，获得光亮的钝化表面，去离子水清洗后吹干；再将铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.5mol/L草酸、0.1mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间为55min，电流密度控制在1.5A/dm2。

[0031] 实施例2：

[0032] 一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：

[0033] (1)配料、熔炼及浇注：按照质量百分比配料：Cr：3.5％，Fe：1％，Mn：2.3％，Zr：1.5％，Sr：0.15％，Si：0.28％，V：0.5％，Cu：2.2％，Ce：0.15％，余量为Al；将原料置于熔炼炉中熔炼成铝合金液，使铝合金液温度达到750℃，保温1.5h；将得到的铝合金溶液浇注至模具内，得到铝合金铸锭；

[0034] (2)热处理：将经步骤(1)所得的铝合金铸锭在加热炉中升温至500℃，保温1.5h，然后在55℃的水中淬火；将淬火后的铸件放置于低温炉中升温至230℃，保温3.5h，空冷至室温；

[0035] (3)挤压：将经步骤(2)处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；

[0036] (4)时效处理：将经步骤(3)所得到的铝合金型材以9℃/min的速度升温至130℃，保温3h，再以0.8℃/min的速度升温至195℃，保温7h，空冷至室温；

[0037] (5)表面处理：将经过步骤(4)处理的铝合金型材表面采用砂纸打磨和机械抛光后，去离子水冲洗后风干，将铝合金型材浸入35℃的含有20g/L NaOH与25g/L Na2CO3的水溶液中碱洗1.5min去除表面氧化膜层，去离子水清洗后吹干；然后在35℃的8mL/L HNO3水溶液中进行出光处理1min，获得光亮的钝化表面，去离子水清洗后吹干；再将铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.7mol/L草酸、0.1mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间2
为70min，电流密度控制在2A/dm。

[0038] 实施例3：

[0039] 一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：

[0040] (1)配料、熔炼及浇注：按照质量百分比配料：Cr：2.2％，Fe：1.5％，Mn：1.1％，Zr：1％，Sr：0.1％，Si：0.2％，V：0.5％，Cu：1.3％，Y：0.1％，余量为Al；将原料置于熔炼炉中熔炼成铝合金液，使铝合金液温度达到720℃，保温1.5h；将得到的铝合金溶液浇注至模具内，得到铝合金铸锭；

[0041] (2)热处理：将经步骤(1)所得的铝合金铸锭在加热炉中升温至470℃，保温2.5h，然后在40℃的水中淬火；将淬火后的铸件放置于低温炉中升温至220℃，保温4h，空冷至室温；

[0042] (3)挤压：将经步骤(2)处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；

[0043] (4)时效处理：将经步骤(3)所得到的铝合金型材以5℃/min的速度升温至145℃，保温2h，再以0.4℃/min的速度升温至180℃，保温6h，空冷至室温；

[0044] (5)表面处理：将经过步骤(4)处理的铝合金型材表面采用砂纸打磨和机械抛光后，去离子水冲洗后风干，将铝合金型材浸入35℃的含有20g/L NaOH与25g/L Na2CO3的水溶液中碱洗1.5min去除表面氧化膜层，去离子水清洗后吹干；然后在35℃的8mL/L HNO3水溶液中进行出光处理1min，获得光亮的钝化表面，去离子水清洗后吹干；再将铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.5mol/L草酸、0.05mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间为65min，电流密度控制在2.5A/dm2。

[0045] 实施例4：

[0046] 一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：

[0047] (1)配料、熔炼及浇注：按照质量百分比配料：Cr：3％，Fe：0.8％，Mn：1.5％，Zr：2％，Sr：0.35％，Si：0.05％，V：0.2％，Cu：2.8％，La：0.05％，余量为Al；将原料置于熔炼炉中熔炼成铝合金液，使铝合金液温度达到730℃，保温1.5h；将得到的铝合金溶液浇注至模具内，得到铝合金铸锭；

[0048] (2)热处理：将经步骤(1)所得的铝合金铸锭在加热炉中升温至480℃，保温25h，然后在45℃的水中淬火；将淬火后的铸件放置于低温炉中升温至240℃，保温3h，空冷至室温；

[0049] (3)挤压：将经步骤(2)处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；

[0050] (4)时效处理：将经步骤(3)所得到的铝合金型材以7.5℃/min的速度升温至140℃，保温3.5h，再以1℃/min的速度升温至175℃，保温5h，空冷至室温；

[0051] (5)表面处理：将经过步骤(4)处理的铝合金型材表面采用砂纸打磨和机械抛光后，去离子水冲洗后风干，将铝合金型材浸入35℃的含有20g/L NaOH与25g/L Na2CO3的水溶液中碱洗1.5min去除表面氧化膜层，去离子水清洗后吹干；然后在35℃的8mL/L HNO3水溶液中进行出光处理1min，获得光亮的钝化表面，去离子水清洗后吹干；再将铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.4mol/L草酸、0.15mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间为50min，电流密度控制在1A/dm2。

[0052] 实施例5：

[0053] 一种建筑用耐腐蚀铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：

[0054] (1)配料、熔炼及浇注：按照质量百分比配料：Cr：3.5％，Fe：1.5％，Mn：2％，Zr：2％，Sr：0.35％，Si：0.098％，V：0.5％，Cu：2％，Y：0.09％，余量为Al；将原料置于熔炼炉中熔炼成铝合金液，使铝合金液温度达到720℃，保温1.5h；将得到的铝合金溶液浇注至模具内，得到铝合金铸锭；

[0055] (2)热处理：将经步骤(1)所得的铝合金铸锭在加热炉中升温至470℃，保温2.5h，然后在40℃的水中淬火；将淬火后的铸件放置于低温炉中升温至230℃，保温4h，空冷至室温；

[0056] (3)挤压：将经步骤(2)处理后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压得到铝合金型材；

[0057] (4)时效处理：将经步骤(3)所得到的铝合金型材以6℃/min的速度升温至145℃，保温3.5h，再以0.7℃/min的速度升温至195℃，保温5h，空冷至室温；

[0058] (5)表面处理：将经过步骤(4)处理的铝合金型材表面采用砂纸打磨和机械抛光后，去离子水冲洗后风干，将铝合金型材浸入35℃的含有20g/L NaOH与25g/L Na2CO3的水溶液中碱洗1.5min去除表面氧化膜层，去离子水清洗后吹干；然后在35℃的8mL/L HNO3水溶液中进行出光处理1min，获得光亮的钝化表面，去离子水清洗后吹干；再将铝合金型材进行表面阳极氧化，工艺为：电解液为0.4mol/L草酸、0.05mol/L冰醋酸的混合液，阳极氧化时间为70min，电流密度控制在1.5A/dm2。

[0059] 性能测评：

[0060] 将本发明实施例1-5中经过热处理但未经过表面处理的铝合金型材进行抗拉强度、维氏硬度、平均晶粒尺寸的测评，将本发明实施例1-5中经过表面处理后的铝合金型材进行氙灯照射人工加速老化测评及耐中性盐雾测评。

[0061] 测评结果如表1所示：

[0062] 表1测评结果

[0063]

[0064] 由表1可知，通过合理配置铝合金中各原料成分，同时结合优化的热处理及时效处理工艺，使铝合金型材具有优异的强度和硬度，同时兼具优异耐腐蚀性和耐候性。

[0065] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。