一种镍盐封闭阳极氧化铝合金型材
阅读：5发布：2020-05-28
专利汇可以提供一种镍盐封闭阳极氧化铝合金型材专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种镍盐封闭 阳极 氧 化 铝 合金 型材 ，涉及金属材料领域，所述 铝合金 型材组成成分按重量百分比包含：Mg：0.75-0.90；Si：0.5-0.6；Cu：0.10-0.14；Mn：0.20-0.25；Ti：0-0.1；Cr：0-0.1；Fe：0.1-0.3；Zn：0.20-0.28；余量为Al。本发明中所述铝合金型材材料，通过对合金成分进行了优化，并对生产工艺中熔炼 铸造 、均匀化、 挤压 、 热处理 、表层处理进行了优化，有效提升了型材的机械性能和表层膜层 质量 。，下面是一种镍盐封闭阳极氧化铝合金型材专利的具体信息内容。
1.一种镍盐封闭阳极氧化铝合金型材，其特征在于，其组分成分按重量百分比包括：
Mg：0.75-0.90；Si：0.5-0.6；Cu：0.10-0.14；Mn：0.20-0.25；Ti：0-0.1；Cr：0-0.1；Fe：
0.1-0.3；Zn：0.20-0.28；余量为Al，并按以下步骤制备：
S1：称取各原料进行熔铸，并将熔铸获得的铸锭进行均匀化处理；
S2：挤压：将S1中得到的铸锭车去外皮，在液压机上进行挤压，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，挤压完成后待型材冷却至50℃以下，对型材进行拉伸矫直，挤压筒加热方式为：升温至95-105℃并保温0.5-1h后，升温至195-205℃并保温0.5-1h后，升温至
295-305℃并保温0.5-1h后，升温至395-405℃并保温0.5-1h后，升温至450-480℃，挤压模放置于450-500℃的保温炉中保温4-8h进行加热，铸锭放置于450-520℃的保温炉中保温1-2h进行加热，其中，拉伸矫直的变形量为1-3％，挤压速率为8-40m/min；
S3：热处理：将S2中完成拉伸矫直型材在1-8h内放置于145-155℃的保温炉内，并以
7-9℃/h的平均速度升温至185-195℃后，空冷至室温；
S4：表层处理：将S3中完成的热处理的型材按照表面打磨→脱脂→水洗→碱洗→温水洗→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→温水洗→干燥的处理路线进行表层处理，其中，阳极氧化溶液组成为165-175g/L硫酸，阳极氧化温度为19-23℃，阳极氧化时间为32-38min，电压为(14±1)V，阴极材料为纯铅板，封闭溶液为3-5g/L镍盐+0.5-1.5g/L促进剂+1-3g/L缓冲剂，封闭溶液PH值为6-7，封闭温度为33-37℃，封闭时间为18-22min。
2.根据权利要求1所述的镍盐封闭阳极氧化铝合金型材，其特征在于，其组成成分中，Mg与Si的质量比为(1.2-1.5):1。
3.根据权利要求1所述的镍盐封闭阳极氧化铝合金型材，其特征在于，在步骤S3中，将S2中完成拉伸矫直型材在2-3h内放置于148-152℃的保温炉内。
4.根据权利要求1所述的镍盐封闭阳极氧化铝合金型材，其特征在于，在步骤S3中，保温炉从145-155℃升至185-195℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系。
一种镍盐封闭阳极氧化铝合金型材
技术领域
背景技术
[0002] 推拉窗优点是简洁、美观、窗幅大、玻璃块大、视野开阔、采光率高、擦玻璃方便、使用灵活、安全可靠、使用寿命长，在一个平面内开启，占有空间少，安装纱窗方便等。目前门窗中使用最广泛的就是推拉窗，由于铝合金型材相对于其他金属型材具有质量轻、美观经济的优点，目前推拉窗主要是采用铝合金型材制作，铝合金型材表面广泛使用阳极氧化技术进行处理以改善其耐蚀性能、耐磨性能和表面硬度，铝合金表面经阳极氧化后得到的氧化膜具有高的孔隙率和吸附性，容易被污染，必须采用恰当的封闭技术将氧化膜的微孔闭合。现有技术中，阳极氧化铝合金型材封闭技术主要有沸水封闭和铬酸盐封闭，而沸水封闭能耗大，铬盐封闭环境污染严重，需要不断进行改进。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种镍盐封闭阳极氧化铝合金型材，实现了铝合金型材生产工艺的优化，其性能优异。
[0004] 本发明公开了一种镍盐封闭阳极氧化铝合金型材，其组分成分按重量百分比包括：Mg：0.75-0.90；Si：0.5-0.6；Cu：0.10-0.14；Mn：0.20-0.25；Ti：0-0.1；Cr：0-0.1；Fe：0.1-0.3；Zn：0.20-0.28；余量为Al，并按以下步骤制备：
[0005] S1：称取各原料进行熔铸，并将熔铸获得的铸锭进行均匀化处理；
[0006] S2：挤压：将S1中得到的铸锭车去外皮，在液压机上进行挤压，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，挤压完成后待型材冷却至50℃以下，对型材进行拉伸矫直，挤压筒加热方式为：升温至95-105℃并保温0.5-1h后，升温至195-205℃并保温0.5-1h后，升温至295-305℃并保温0.5-1h后，升温至395-405℃并保温0.5-1h后，升温至450-480℃，挤压模放置于450-500℃的保温炉中保温4-8h进行加热，铸锭放置于450-520℃的保温炉中保温1-2h进行加热，其中，拉伸矫直的变形量为1-3％，挤压速率为8-40m/min；
[0008] S4：表层处理：将S3中完成的热处理的型材按照表面打磨→脱脂→水洗→碱洗→温水洗→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→温水洗→干燥的处理路线进行表层处理，其中，阳极氧化溶液组成为165-175g/L硫酸，阳极氧化温度为19-23℃，阳极氧化时间为32-38min，电压为(14±1)V，阴极材料为纯铅板，封闭溶液为3-5g/L镍盐+0.5-1.5g/L促进剂+1-3g/L缓冲剂，封闭溶液PH值为6-7，封闭温度为33-37℃，封闭时间为18-22min。
[0009] 优选地，其组成成分中，Mg与Si的质量比为(1.2-1.5):1。
[0010] 优选地，在步骤S3中，将S2中完成拉伸矫直型材在2-3h内放置于148-152℃的保温炉内。
[0011] 优选地，在步骤S3中，保温炉从145-155℃升至185-195℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系。
[0012] 本发明中，提出的镍盐封闭阳极氧化铝合金型材通过成分优化，生产工艺改进，提升了铝合金型材的综合性能，与现有技术相比，具体优点如下：
[0013] 1、对合金成分进行了优化，提高了合金中Mg元素和Si元素的含量，并适当地提高了Mn元素、Cu元素和Zn元素的含量；由于Mg2Si相是Al-Mg-Si系合金中的主要强化相，其数量、尺寸和形态对合金性能的影响极大，通过提高合金中Mg元素和Si元素的含量，可以提高合金中Mg2Si相的含量，从而为最终合金强度的提升奠定基础，适量的Zn的加入有助于提高合金的最终强度，同时，少量Cu的加入，可以生成CuAl2相和Cu3Al2相，这两种相有着时效强化效果，有助于最终合金强度的提高；适量的Mn元素的加入，使铸锭经后续均匀化处理后，针状β-Al9FeSi相转变为粒状α-Al15(FeMn)3Si2弥散相，从而消除粗大针状结晶相对合金性能的有害影响，降低杂质元素Fe对材料性能的不利影响，提高合金的塑形，同时，粒状α-Al15(FeMn)3Si2弥散相质点还可以阻止合金在后续热挤压变形过程中的再结晶，并促进时效过程中Mg2Si相的析出，细化再结晶晶粒，Mn还能扩大淬火温度上限，增大合金元素的固溶度，从而提高合金综合性能；
[0014] 2、对生产工艺进行了改进，通过对挤压工艺的优化，进一步提升了合金的成品率，通过对热处理工艺的优化，控制了Mg2Si强化相的析出过程，提升了Mg2Si强化相数量、减小了Mg2Si强化相尺寸并使得Mg2Si强化相分布形态更加合理，使得合金获得更好的机械性能，通过对表层处理工艺的优化，改善了合金表面形貌和状态，提高了表层膜层的稳定性，提升了合金的耐蚀性。
具体实施方式
[0016] 本发明所公开的镍盐封闭阳极氧化铝合金型材，各实施例中铸锭的成分配比(重量百分比)检测结果如表1所示：
[0017]Mg Si Cu Mn Cr Ti Zn Fe Al
实施例1 0.90.6 0.10 0.22 0.10 0.08 0.26 0.2 余量
实施例2 0.750.5 0.14 0.25 0.10 0.06 0.20 0.2 余量
实施例3 0.800.520.12 0.20 0.08 0.07 0.22 0.2 余量
实施例4 0.820.550.10 0.23 0.07 0.08 0.28 0.21 余量
实施例5 0.850.580.12 0.20 0.06 0.08 0.27 0.18 余量
实施例6 0.830.560.13 0.24 0.07 0.06 0.25 0.22 余量
实施例1 0.90.6 0.10 0.22 0.10 0.08 0.26 0.2 余量
实施例2 0.750.5 0.14 0.25 0.10 0.06 0.20 0.2 余量
实施例3 0.800.520.12 0.20 0.08 0.07 0.22 0.2 余量
实施例4 0.820.550.10 0.23 0.07 0.08 0.28 0.21 余量
实施例5 0.850.580.12 0.20 0.06 0.08 0.27 0.18 余量
实施例6 0.830.560.13 0.24 0.07 0.06 0.25 0.22 余量
[0018]
[0019] 各实施例制备方式如下：
[0020] 实施例1
[0021] S1：称取各原料进行熔铸，并将熔铸获得的铸锭进行均匀化处理；
[0022] S2：挤压：将S1中得到的铸锭均匀化后车去外皮，在液压机上进行挤压，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，挤压完成后待型材冷却至50℃以下，对型材进行拉伸矫直后，进行热处理，挤压筒加热方式为：升温至100℃并保温0.7h后，升温至200℃并保温0.7h后，升温至300℃并保温0.7h后，升温至400℃并保温0.7h后，升温至465℃，挤压模放置于470℃的保温炉中保温6h进行加热，铸锭放置于500℃的保温炉中保温1.5h进行加热，其中，拉伸矫直的变形量为2％，挤压速率为24m/min；
[0023] S3：热处理：将S2中完成拉伸矫直型材在1h内放置于155℃的保温炉内，并以7℃/h的平均速度升温至195℃后，空冷至室温，其中，保温炉从155℃升至195℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0024] S4：表层处理：将S3中完成的热处理的型材按照表面打磨→脱脂→水洗→碱洗→温水洗→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→温水洗→干燥的处理路线进行表层处理，其中，阳极氧化溶液组成为170g/L硫酸，阳极氧化温度为21℃，阳极氧化时间为35min，电压为14V，阴极材料为纯铅板，封闭溶液为4g/L镍盐+1g/L促进剂+2g/L缓冲剂，封闭溶液PH值为6.5，封闭温度为35，封闭时间为20min。
[0025] 实施例2
[0026] S1：称取各原料进行熔铸，并将熔铸获得的铸锭进行均匀化处理；
[0027] S2：挤压：将S1中得到的铸锭均匀化后车去外皮，在液压机上进行挤压，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，挤压完成后待型材冷却至50℃以下，对型材进行拉伸矫直后，进行热处理，挤压筒加热方式为：升温至95℃并保温1h后，升温至195℃并保温1h后，升温至295℃并保温1h后，升温至395℃并保温1h后，升温至450℃，挤压模放置于450℃的保温炉中保温8h进行加热，铸锭放置于460℃的保温炉中保温1.2h进行加热，其中，拉伸矫直的变形量为1.2％，挤压速率为10m/min；
[0028] S3：热处理：将S2中完成拉伸矫直型材在8h内放置于145℃的保温炉内，并以9℃/h的平均速度升温至185℃后，空冷至室温，其中，保温炉从145℃升至185℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0029] S4：表层处理：将S3中完成的热处理的型材按照表面打磨→脱脂→水洗→碱洗→温水洗→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→温水洗→干燥的处理路线进行表层处理，其中，阳极氧化溶液组成为165g/L硫酸，阳极氧化温度为23℃，阳极氧化时间为32min，电压为15V，阴极材料为纯铅板，封闭溶液为3g/L镍盐+1.5g/L促进剂+1g/L缓冲剂，封闭溶液PH值为7，封闭温度为33℃，封闭时间为22min。
[0030] 实施例3
[0031] S1：称取各原料进行熔铸，并将熔铸获得的铸锭进行均匀化处理；
[0032] S2：挤压：将S1中得到的铸锭均匀化后车去外皮，在液压机上进行挤压，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，挤压完成后待型材冷却至50℃以下，对型材进行拉伸矫直后，进行热处理，挤压筒加热方式为：升温至105℃并保温0.5h后，升温至205℃并保温0.5h后，升温至305℃并保温0.5h后，升温至405℃并保温0.5h后，升温至480℃，挤压模放置于500℃的保温炉中保温4h进行加热，铸锭放置于450℃的保温炉中保温2h进行加热，其中，拉伸矫直的变形量为1％，挤压速率为40m/min；
[0033] S3：热处理：将S2中完成拉伸矫直型材在2h内放置于148℃的保温炉内，并以7.2℃/h的平均速度升温至187℃后，空冷至室温，其中，保温炉从148℃升至187℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0034] S4：表层处理：将S3中完成的热处理的型材按照表面打磨→脱脂→水洗→碱洗→温水洗→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→温水洗→干燥的处理路线进行表层处理，其中，阳极氧化溶液组成为175g/L硫酸，阳极氧化温度为19℃，阳极氧化时间为38min，电压为13V，阴极材料为纯铅板，封闭溶液为5g/L镍盐+0.5g/L促进剂+3g/L缓冲剂，封闭溶液PH值为6，封闭温度为37℃，封闭时间为18min。
[0035] 实施例4
[0036] S1：称取各原料进行熔铸，并将熔铸获得的铸锭进行均匀化处理；
[0037] S2：挤压：将S1中得到的铸锭均匀化后车去外皮，在液压机上进行挤压，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，挤压完成后待型材冷却至50℃以下，对型材进行拉伸矫直后，进行热处理，挤压筒加热方式为：升温至97℃并保温0.6h后，升温至197℃并保温0.7h后，升温至297℃并保温0.6h后，升温至397℃并保温0.7h后，升温至470℃，挤压模放置于500℃的保温炉中保温4h进行加热，铸锭放置于520℃的保温炉中保温1h进行加热，其中，拉伸矫直的变形量为3％，挤压速率为8m/min；
[0038] S3：热处理：将S2中完成拉伸矫直型材在3h内放置于152℃的保温炉内，并以8.2℃/h的平均速度升温至193℃后，空冷至室温，其中，保温炉从152℃升至193℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0039] S4：表层处理：将S3中完成的热处理的型材按照表面打磨→脱脂→水洗→碱洗→温水洗→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→温水洗→干燥的处理路线进行表层处理，其中，阳极氧化溶液组成为167g/L硫酸，阳极氧化温度为21℃，阳极氧化时间为33min，电压为13.5V，阴极材料为纯铅板，封闭溶液为3.2g/L镍盐+0.7g/L促进剂+1.2g/L缓冲剂，封闭溶液PH值为6.3，封闭温度为36℃，封闭时间为19min。
[0040] 实施例5
[0041] S1：称取各原料进行熔铸，并将熔铸获得的铸锭进行均匀化处理；
[0042] S2：挤压：将S1中得到的铸锭均匀化后车去外皮，在液压机上进行挤压，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，挤压完成后待型材冷却至50℃以下，对型材进行拉伸矫直后，进行热处理，挤压筒加热方式为：升温至103℃并保温0.6h后，升温至202℃并保温0.63h后，升温至301℃并保温0.5h后，升温至403℃并保温0.7h后，升温至460℃，挤压模放置于470℃的保温炉中保温5h进行加热，铸锭放置于480℃的保温炉中保温1.3h进行加热，其中，拉伸矫直的变形量为1.5％，挤压速率为20m/min；
[0043] S3：热处理：将S2中完成拉伸矫直型材在6h内放置于149℃的保温炉内，并以7.5℃/h的平均速度升温至192℃后，空冷至室温，其中，保温炉从149℃升至192℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0044] S4：表层处理：将S3中完成的热处理的型材按照表面打磨→脱脂→水洗→碱洗→温水洗→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→温水洗→干燥的处理路线进行表层处理，其中，阳极氧化溶液组成为173g/L硫酸，阳极氧化温度为20℃，阳极氧化时间为37min，电压为14.5V，阴极材料为纯铅板，封闭溶液为4.3g/L镍盐+1.3g/L促进剂+2.7g/L缓冲剂，封闭溶液PH值为6.7，封闭温度为35℃，封闭时间为20min。
[0045] 实施例6
[0046] S1：称取各原料进行熔铸，并将熔铸获得的铸锭进行均匀化处理；
[0047] S2：挤压：将S1中得到的铸锭均匀化后车去外皮，在液压机上进行挤压，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，挤压完成后待型材冷却至50℃以下，对型材进行拉伸矫直后，进行热处理，挤压筒加热方式为：升温至101℃并保温0.8h后，升温至199℃并保温0.9h后，升温至301℃并保温0.7h后，升温至401℃并保温0.6h后，升温至470℃，挤压模放置于490℃的保温炉中保温5h进行加热，铸锭放置于500℃的保温炉中保温1.7h进行加热，其中，拉伸矫直的变形量为1.6％，挤压速率为30m/min；
[0048] S3：热处理：将S2中完成拉伸矫直型材在2.5h内放置于151℃的保温炉内，并以7.8℃/h的平均速度升温至189℃后，空冷至室温，其中，保温炉从151℃升至189℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0049] S4：表层处理：将S3中完成的热处理的型材按照表面打磨→脱脂→水洗→碱洗→温水洗→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→温水洗→干燥的处理路线进行表层处理，其中，阳极氧化溶液组成为171g/L硫酸，阳极氧化温度为21℃，阳极氧化时间为35min，电压为14V，阴极材料为纯铅板，封闭溶液为4.2g/L镍盐+1.1g/L促进剂+1.9g/L缓冲剂，封闭溶液PH值为6.6，封闭温度为34℃，封闭时间为20min。
[0050] 在实施例1-6中，铁元素为非添加元素，其主要来源于熔炼过程中模具使用不可避免的引入；挤压过程中，挤压前对挤压筒、挤压模和铸锭进行加热，有利于合金挤压过程中进行变形，对挤压筒进行断续加热，可以使得挤压筒升温更加均匀，挤压过程，随着合金的变形，平行于挤压方向上，晶粒被拉长，晶粒尺寸得到细化；通过对热处理工艺的优化，控制了Mg2Si强化相的析出过程，提升了Mg2Si强化相数量、减小了Mg2Si强化相尺寸并使得Mg2Si强化相分布形态更加合理，使得合金获得更好的机械性能，通过对表层处理工艺的优化，经硫酸阳极氧化后在铝合金型材表面形成一层均匀的氧化膜，氧化膜表面上存在蜂窝状的多孔结构，当进行镍盐封闭时，由于封闭液PH值为6.5，在氧化膜微孔中会发生水解反2+ +
应，生产Ni(OH)2沉淀，反应式为：Ni +2H2O→Ni(OH)2↓+2H，封闭液中的促进剂会加速上
3+
述反应，同时，促进剂会对氧化膜孔壁进行溶解，溶解的Al 会形成以络合物形式的化学转化膜，把反应生成的Ni(OH)2和Al2O3埋在膜孔内，从而将氧化膜微孔封闭，使得阳极氧化膜平整致密。
应，生产Ni(OH)2沉淀，反应式为：Ni +2H2O→Ni(OH)2↓+2H，封闭液中的促进剂会加速上
3+
述反应，同时，促进剂会对氧化膜孔壁进行溶解，溶解的Al 会形成以络合物形式的化学转化膜，把反应生成的Ni(OH)2和Al2O3埋在膜孔内，从而将氧化膜微孔封闭，使得阳极氧化膜平整致密。
[0051] 实施例1-6中，重复测试五组所述镍盐封闭阳极氧化铝合金型材的拉伸强度、落砂试验磨耗系数、滴碱试验以及延伸率，所得平均数据以及铝合金型材6063-T6阳极氧化型材的参数值列于表2中。
[0052] 表2实施例1-6与典型的6063-T6阳极氧化型材机械性能参数
[0053]
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