《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》是安徽鑫發鋁業有限公司於2015年11月24日申請的專利，該專利申請號：2015108349937，專利公布號：CN105401024A，專利公布日：2016年3月16日，發明人是：王超、李傑、孫金東。
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》公開了一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其成分按重量百分比包括：Mg1.2-1.8；Cu1-1.5；Mn0.3-0.5；Zn5-8；Sc0.02-0.2；Ti0.02-0.1；Cr0.01-0.1；Fe0.05-0.25；Yb0.05-0.3；並按以下工藝製備：將原料熔煉後置於擠壓機上擠壓，擠壓速度為5-40米/分鐘；擠壓結束後冷卻至50℃以下進行拉伸矯直得到擠壓件；將擠壓件置於保溫爐內進行熱處理，水洗後進行脫脂、鉻化、水洗、乾燥，然後進行粉末噴塗得到。《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》提出的種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其強度高，耐腐蝕性好，用其製成的門窗不易變形、變色，使用壽命長。
2021年8月16日，《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材
- 公布號：CN105401024A
- 公布日：2016年3月16日
- 申請號：2015108349937
- 申請日：2015年11月24日
- 申請人：安徽鑫發鋁業有限公司
- 地址：安徽省滁州市天長市楊村鎮工業園區安徽鑫發鋁業有限公司
- 發明人：王超、李傑、孫金東
- Int.Cl.：C22C21/10(2006.01)I、C22F1/053(2006.01)I、C23G1/24(2006.01)I
- 專利代理機構：合肥市長遠專利代理事務所
- 代理人：程篤慶、黃樂瑜
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2015年11月以前的鋁合金其強度不是很高，用其製成的鋁合金門窗在使用過程中受到風壓和推拉或開合過程中產生的撞擊的影響，同時，因鋁合金型材的主要材料是鋁，鋁合金門窗在使用過程中會經歷風吹日曬或者受到溫度及濕度變化的影響，而在空氣中極易氧化而受到腐蝕，致使門窗鋁合金型材變色、變形，縮短了鋁合金型材的使用壽命。因此，通常會對鋁合金型材進行表面處理，2015年11月以前的鋁合金型材表面處理工藝有陽極氧化、電解著色、電泳塗漆、粉末噴塗、氟碳漆噴塗、拉絲等，這些表面處理工藝均起到一定的耐腐蝕效果，但是隨著人們對鋁合金型材的性能要求的提高，2015年11月以前的鋁合金型材其仍難滿足建築材料對使用壽命的要求。
發明內容
專利目的
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》提出了一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其強度高，耐腐蝕性好，用其製成的門窗不易變形、變色，使用壽命長。
技術方案
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》提出的一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.2-1.8％；Cu：1-1.5％；Mn：0.3-0.5％；Zn：5-8％；Sc：0.02-0.2％；Ti：0.02-0.1％；Cr：0.01-0.1％；Fe：0.05-0.25％；Yb：0.05-0.3％；餘量為Al；
根據上述成分配比，所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材按照以下工藝進行製備：
S1、按配比將各原料進行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預熱後置於擠壓機上進行擠壓，其中，擠壓模具的預熱溫度為450-470℃，預熱時間為2-3.5小時，鑄錠的預熱溫度為470-520℃，預熱時間為4-6小時，擠壓的速度為5-40米/分鐘；擠壓結束後空冷或者水冷至50℃以下後進行拉伸矯直得到擠壓件，其中拉伸率為0.5-2.0％；
S3、將擠壓件放置於保溫爐內，在400-450℃下保溫1-1.5小時，升溫至480-500℃後保溫2-3小時，降溫至195-205℃後保溫5-10小時，降溫至175-185℃後保溫6-10小時，空冷至室溫後得到熱處理件；
S4、將熱處理件水洗後進行脫脂處理10-15分鐘，然在室溫下鉻化5-10分鐘，水洗、乾燥後進行粉末噴塗，其中，粉末噴塗過程中，電壓為20-60千伏，槍距為10-30厘米，噴塗厚度為0.85-1.0毫米，噴塗結束後在190-210℃下固化1-12分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材。
優選地，其成分中，Sc、Cr、Yb的重量比為10:5:22。
優選地，在S2中，擠壓的速度為25米/分鐘，拉伸率為1.3％。
優選地，在S2中，水冷或者空冷至50℃以下的過程中，冷卻速度為120-150℃/分鐘。
優選地，在S3中，將擠壓件放置於保溫爐內，在420-435℃下保溫1.2-1.4小時，升溫至489-495℃後保溫2.3-2.7小時，降溫至198-202℃後保溫7-8.5小時，降溫至179-182℃後保溫7-8.5小時，空冷至室溫後得到熱處理件。
優選地，在S3中，將擠壓件放置於保溫爐內，在430℃下保溫1.3小時，升溫至490℃後保溫2.5小時，降溫至200℃後保溫8小時，降溫至180℃後保溫8小時，空冷至室溫後得到熱處理件。優選地，在S4中，所述脫脂處理中，所使用的脫脂劑其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇醯胺5-10份、十二烷基苯磺酸鈉2-5份、氫氧化鈉2-4.5份、焦磷酸鈉0.5-2份、蘋果酸2-3.5份、二亞乙基三胺五乙酸1-2.5份、N-乙醯甘氨酸0.1-1份、油酸0.1-1份、乙醇0.1-0.5份、二異辛基磷酸酯0.1-0.5份、四氯間苯二甲腈0.1-0.25份、水100份；所述脫脂劑中，選擇了椰子油脂肪酸二乙醇醯胺、十二烷基苯磺酸鈉進行復配，使其發揮協同作用，潤濕、分散效果好，焦磷酸鈉作為無機金屬螯合劑，蘋果酸、二亞乙基三胺五乙酸、N-乙醯甘氨酸、油酸作為有機金屬螯合劑，配合加入體系中，與椰子油脂肪酸二乙醇醯胺和十二烷基苯磺酸鈉具有協同作用，對污垢的乳化、分散、抗再沉積和增溶作用優異，加入的乙醇與二異辛基磷酸酯具有協同作用，增強了脫脂劑的去污能力，同時在體系中消泡作用好，具有優異的持久性，並且在鋁合金型材表面殘留離子少，四氯間苯二甲腈加入體系中，賦予脫脂劑一定的抗菌性。
優選地，在S4中，在鉻化過程中，鉻化劑為硫酸鉻溶液、三氯化鉻溶液和硝酸鉻溶液中的一種或多種的混合物。
優選地，在S4中，在鉻化過程中，鉻化劑中溶質的濃度為15-20克/升。
優選地，在S4中，粉末噴塗過程中，電壓為45千伏，槍距20厘米，噴塗厚度為0.9毫米，噴塗結束後在200℃下固化7分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材。
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材的成分以Al、Zn、Mg、Cu為主合金元素，通過控制Cu與Mg的比例，提高了鋁合金的強度，開發出了強度和韌性優異的鋁合金型材，調節了體系中Zn的含量，改善了鋁合金型材的韌性和抗剝落腐蝕性，並添加了Cr、Mn和Sc，在體系中形成了鋁化物彌散相，多種鋁化物彌散相協同後，具有細化鑄態晶粒，強化釘扎位錯的作用，從而顯著提高了鋁合金型材的再結晶溫度，降低了晶粒的再結晶；加入Yb後，在體系中能與Cr、Mn和Sc的鋁化物形成新的多元彌散相，這種新的多元彌散相能強烈釘扎位錯和亞晶界，顯著抑制基體的再結晶，保留了以小角度晶界為主的纖維狀組織，從而改善了鋁合金型材的腐蝕性能，提高其斷裂韌性；在製備過程中，首先對鑄錠和磨具進行了預熱，防止了在製備過程中，磨具和鑄錠的開裂，擠壓後進行了拉伸矯直，通過控制擠壓和拉伸矯直的參數，在防止產生“桔皮”、斜角、開口變形的前提下消除了彎曲扭擰，改善了鋁合金型材的性能；之後進行了熱處理，通過控制熱處理過程中的參數，提高了固溶體的過飽和度，並減少了粗大未溶結晶相，調控了晶界析出相的大小和分布，提高了鋁合金型材的強韌性和耐蝕性，之後進行了粉末噴塗處理，在鋁合金型材的表面得到了平整的外膜，防止了腐蝕粒子進入鋁合金內部，進一步改善了鋁合金型材的耐腐蝕性和強度。
改善效果
抗拉強度為689-756兆帕，屈服強度為568-658兆帕，延伸率為15-16.3％，鹽霧試驗腐蝕率為0.1-0.121毫克/平方厘米·天。
技術領域
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》涉及鋁合金技術領域，尤其涉及一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材。
權利要求
1.一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，其成分按重量百分比包括：Mg：1.2-1.8％；Cu：1-1.5％；Mn：0.3-0.5％；Zn：5-8％；Sc：0.02-0.2％；Ti：0.02-0.1％；Cr：0.01-0.1％；Fe：0.05-0.25％；Yb：0.05-0.3％；餘量為Al；根據上述成分配比，所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材按照以下工藝進行製備：S1、按配比將各原料進行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預熱後置於擠壓機上進行擠壓，其中，擠壓模具的預熱溫度為450-470℃，預熱時間為2-3.5小時，鑄錠的預熱溫度為470-520℃，預熱時間為4-6小時，擠壓的速度為5-40米/分鐘；擠壓結束後空冷或者水冷至50℃以下後進行拉伸矯直得到擠壓件，其中拉伸率為0.5-2.0％；
S3、將擠壓件放置於保溫爐內，在400-450℃下保溫1-1.5小時，升溫至480-500℃後保溫2-3小時，降溫至195-205℃後保溫5-10小時，降溫至175-185℃後保溫6-10小時，空冷至室溫後得到熱處理件；
S4、將熱處理件水洗後進行脫脂處理10-15分鐘，然後在室溫下鉻化5-10分鐘，水洗、乾燥後進行粉末噴塗，其中，粉末噴塗過程中，電壓為20-60千伏，槍距為10-30厘米，噴塗厚度為0.85-1.0毫米，噴塗結束後在190-210℃下固化1-12分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材。
2.根據權利要求1所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，其成分中，Sc、Cr、Yb的重量比為10：5：22。
3.根據權利要求1或2所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，在S2中，擠壓的速度為25米/分鐘，拉伸率為1.3％。
4.根據權利要求1或2所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，在S2中，水冷或者空冷至50℃以下的過程中，冷卻速度為120-150℃/分鐘。
5.根據權利要求1或2所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，在S3中，將擠壓件放置於保溫爐內，在420-435℃下保溫1.2-1.4小時，升溫至489-495℃後保溫2.3-2.7小時，降溫至198-202℃後保溫7-8.5小時，降溫至179-182℃後保溫7-8.5小時，空冷至室溫後得到熱處理件。
6.根據權利要求1或2所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，在S3中，將擠壓件放置於保溫爐內，在430℃下保溫1.3小時，升溫至490℃後保溫2.5小時，降溫至200℃後保溫8小時，降溫至180℃後保溫8小時，空冷至室溫後得到熱處理件。
7.根據權利要求1或2所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，在S4中，所述脫脂處理中，所使用的脫脂劑其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇醯胺5-10份、十二烷基苯磺酸鈉2-5份、氫氧化鈉2-4.5份、焦磷酸鈉0.5-2份、蘋果酸2-3.5份、二亞乙基三胺五乙酸1-2.5份、N-乙醯甘氨酸0.1-1份、油酸0.1-1份、乙醇0.1-0.5份、二異辛基磷酸酯0.1-0.5份、四氯間苯二甲腈0.1-0.25份、水100份。
8.根據權利要求1或2所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，在S4中，在鉻化過程中，鉻化劑為硫酸鉻溶液、三氯化鉻溶液和硝酸鉻溶液中的一種或多種的混合物。
9.根據權利要求1或2所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，在S4中，在鉻化過程中，鉻化劑中溶質的濃度為15-20克/升。
10.根據權利要求1或2所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其特徵在於，在S4中，粉末噴塗過程中，電壓為45千伏，槍距20厘米，噴塗厚度為0.9毫米，噴塗結束後在200℃下固化7分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材。
實施方式
- 實施例1
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》提出的一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其成分按重量百分比包括：Mg：
1.2％；Cu：1.5％；Mn：0.3％；Zn：8％；Sc：0.02％；Ti：0.1％；Cr：0.01％；Fe：0.25％；Yb：0.05％；餘量為Al；
根據上述成分配比，所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材按照以下工藝進行製備：
S1、按配比將各原料進行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預熱後置於擠壓機上進行擠壓，其中，擠壓模具的預熱溫度為450℃，預熱時間為3.5小時，鑄錠的預熱溫度為470℃，預熱時間為6小時，擠壓的速度為5米/分鐘；擠壓結束後空冷或者水冷至50℃以下後進行拉伸矯直得到擠壓件，其中拉伸率為2.0％； S3、將擠壓件放置於保溫爐內，在400℃下保溫1.5小時，升溫至480℃後保溫3小時，降溫至195℃後保溫10小時，降溫至175℃後保溫10小時，空冷至室溫後得到熱處理件；
S4、將熱處理件水洗後進行脫脂處理10分鐘，然在室溫下鉻化10分鐘，水洗、乾燥後進行粉末噴塗，其中，粉末噴塗過程中，電壓為20千伏，槍距為30厘米，噴塗厚度為0.85毫米，噴塗結束後在210℃下固化1分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材。
- 實施例2
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》提出的一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.8％；Cu：1％；Mn：0.5％；Zn：5％；Sc：0.2％；Ti：0.02％；Cr：0.1％；Fe：0.05％；Yb：0.3％；餘量為Al；
根據上述成分配比，所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材按照以下工藝進行製備：
S1、按配比將各原料進行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預熱後置於擠壓機上進行擠壓，其中，擠壓模具的預熱溫度為470℃，預熱時間為2小時，鑄錠的預熱溫度為520℃，預熱時間為4小時，擠壓的速度為40米/分鐘；擠壓結束後空冷或者水冷至50℃以下後進行拉伸矯直得到擠壓件，其中拉伸率為0.5％； S3、將擠壓件放置於保溫爐內，在450℃下保溫1小時，升溫至500℃後保溫2小時，降溫至205℃後保溫5小時，降溫至185℃後保溫6小時，空冷至室溫後得到熱處理件；
S4、將熱處理件水洗後進行脫脂處理15分鐘，然在室溫下鉻化5分鐘，水洗、乾燥後進行粉末噴塗，其中，粉末噴塗過程中，電壓為60千伏，槍距為10厘米，噴塗厚度為1.0毫米，噴塗結束後在190℃下固化12分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材。
- 實施例3
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》提出的一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.6％；Cu：1.2％；Mn：0.38％；Zn：7％；Sc：0.1％；Ti：0.07％；Cr：0.06％；Fe：0.2％；Yb：0.25 5％；餘量為Al；
根據上述成分配比，所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材按照以下工藝進行製備：
S1、按配比將各原料進行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預熱後置於擠壓機上進行擠壓，其中，擠壓模具的預熱溫度為458℃，預熱時間為3.2小時，鑄錠的預熱溫度為486℃，預熱時間為4.8小時，擠壓的速度為12米/分鐘；擠壓結束後空冷或者水冷至50℃以下後進行拉伸矯直得到擠壓件，其中拉伸率為1.2％，水冷或者空冷至50℃以下的過程中，冷卻速度為135℃/分鐘；
S3、將擠壓件放置於保溫爐內，在420℃下保溫1.4小時，升溫至495℃後保溫2.3小時，降溫至202℃後保溫7小時，降溫至182℃後保溫7小時，空冷至室溫後得到熱處理件；
S4、將熱處理件水洗後進行脫脂處理12分鐘，然在室溫下鉻化6分鐘，水洗、乾燥後進行粉末噴塗，其中，粉末噴塗過程中，電壓為29千伏，槍距為26厘米，噴塗厚度為0.89毫米，噴塗結束後在198℃下固化8分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材；
所述脫脂處理中，所使用的脫脂劑其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇醯胺5份、十二烷基苯磺酸鈉5份、氫氧化鈉2份、焦磷酸鈉2份、蘋果酸2份、二亞乙基三胺五乙酸2.5份、N-乙醯甘氨酸0.1份、油酸1份、乙醇0.1份、二異辛基磷酸酯0.5份、四氯間苯二甲腈0.1份、水100份；
在鉻化過程中，鉻化劑為三氯化鉻溶液，且三氯化鉻溶液的濃度為20克/升；
粉末噴塗過程中，電壓為45千伏，槍距20厘米，噴塗厚度為0.9毫米，噴塗結束後在200℃下固化7分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材。
- 實施例4
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》提出的一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.6％；Cu：1.4％；Mn：0.42％；Zn：6.3％；Sc：0.15％；Ti：0.04％；Cr：0.08％；Fe：0.21％；Yb：0.26 6％；餘量為Al；
根據上述成分配比，所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材按照以下工藝進行製備：
S1、按配比將各原料進行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預熱後置於擠壓機上進行擠壓，其中，擠壓模具的預熱溫度為465℃，預熱時間為3.2小時，鑄錠的預熱溫度為510℃，預熱時間為5.1小時，擠壓的速度為36米/分鐘；擠壓結束後空冷或者水冷至50℃以下後進行拉伸矯直得到擠壓件，其中拉伸率為0.7％，水冷或者空冷至50℃以下的過程中，冷卻速度為150℃/分鐘；
S3、將擠壓件放置於保溫爐內，在435℃下保溫1.2小時，升溫至489℃後保溫2.7小時，降溫至198℃後保溫8.5小時，降溫至179℃後保溫8.5小時，空冷至室溫後得到熱處理件；
S4、將熱處理件水洗後進行脫脂處理14分鐘，然在室溫下鉻化8.5分鐘，水洗、乾燥後進行粉末噴塗，其中，粉末噴塗過程中，電壓為45千伏，槍距為18厘米，噴塗厚度為0.9毫米，噴塗結束後在200℃下固化10分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材；
所述脫脂處理中，所使用的脫脂劑其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇醯胺10份、十二烷基苯磺酸鈉2份、氫氧化鈉4.5份、焦磷酸鈉0.5份、蘋果酸3.5份、二亞乙基三胺五乙酸1份、N-乙醯甘氨酸1份、油酸0.1份、乙醇0.5份、二異辛基磷酸酯0.1份、四氯間苯二甲腈0.25份、水100份；
在鉻化過程中，鉻化劑為硫酸鉻溶液，且硫酸溶液中硫酸的濃度為15克/升。
- 實施例5
《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》提出的一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材，其成分按重量百分比包括：Mg：1.4％；Cu：1.2％；Mn：0.4％；Zn：7％；Sc：0.1％；Ti：0.06％；Cr：0.05％；Fe：0.2％；Yb：0.22％；餘量為Al；
根據上述成分配比，所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材按照以下工藝進行製備：
S1、按配比將各原料進行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預熱後置於擠壓機上進行擠壓，其中，擠壓模具的預熱溫度為462℃，預熱時間為3.1小時，鑄錠的預熱溫度為498℃，預熱時間為5.3小時，擠壓的速度為25米/分鐘；擠壓結束後空冷或者水冷至50℃以下後進行拉伸矯直得到擠壓件，其中拉伸率為1.3％，水冷或者空冷至50℃以下的過程中，冷卻速度為120℃/分鐘；
S3、將擠壓件放置於保溫爐內，在430℃下保溫1.3小時，升溫至490℃後保溫2.5小時，降溫至200℃後保溫8小時，降溫至180℃後保溫8小時，空冷至室溫後得到熱處理件；
S4、將熱處理件水洗後進行脫脂處理13分鐘，然在室溫下鉻化8分鐘，水洗、乾燥後進行粉末噴塗，其中，粉末噴塗過程中，電壓為45千伏，槍距20厘米，噴塗厚度為0.9毫米，噴塗結束後在200℃下固化7分鐘得到所述門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材；
所述脫脂處理中，所使用的脫脂劑其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇醯胺8.5份、十二烷基苯磺酸鈉3.2份、氫氧化鈉4份、焦磷酸鈉1.3份、蘋果酸2.8份、二亞乙基三胺五乙酸1.9份、N-乙醯甘氨酸0.7份、油酸0.65份、乙醇0.35份、二異辛基磷酸酯0.26份、四氯間苯二甲腈0.2份、水100份；
在鉻化過程中，鉻化劑為硫酸鉻溶液、三氯化鉻溶液和硝酸鉻溶液的混合液，且混合液中，溶質的濃度為18克/升。
榮譽表彰
2021年8月16日，《一種門窗用高強耐腐蝕鋁合金型材》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。
