本發(fā)明涉及鋁合金熱處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種導(dǎo)電鋁排的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
：隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)輸電設(shè)備（如高低壓開關(guān)柜、高低壓母線槽等）使用需求也日益增加，而輸電設(shè)備的制造需要大量消耗高導(dǎo)電性的銅，但我國(guó)的銅資源相對(duì)匱乏，40%-50%的銅材依賴于進(jìn)口，造成銅價(jià)在近年來(lái)價(jià)格不斷上漲，增加了企業(yè)制造的成本。為降低成本，在市場(chǎng)上已逐步出現(xiàn)銅的替代產(chǎn)品，而鋁在我國(guó)的資源非常豐富，并具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，在電工、電氣、電真空工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，隨著電工、電氣、電真空工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)鋁材料的要求越來(lái)越高，在傳統(tǒng)工藝上很難做到批量生產(chǎn)并達(dá)到所需要的各項(xiàng)機(jī)械性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電鋁排的熱處理工藝，該熱處理工藝通過(guò)采用淬火處理、自然時(shí)效處理和雙重時(shí)效處理，使導(dǎo)電鋁排達(dá)到所需要的延伸率、導(dǎo)電率及機(jī)械性能。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種導(dǎo)電鋁排的熱處理工藝，包括如下步驟：A、熔制原料：根據(jù)鋁合金原料成分的重量百分比要求，熔制鋁合金原料制成鋁棒；B、均勻化處理：將步驟A熔制得到的鋁棒去除表皮，加熱進(jìn)行均勻化處理，然后冷卻至室溫；C、擠壓成型：將步驟B均勻化處理后的鋁棒進(jìn)行預(yù)熱處理，同時(shí)將擠壓筒和擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱處理，然后將擠壓模具取出，裝配至擠壓機(jī)中，取出鋁棒，裝填至擠壓模具的擠壓筒進(jìn)行擠壓成型，得到鋁排；D、淬火處理：將步驟C擠壓成型后的鋁排在擠壓筒的出口處進(jìn)行在線水霧淬火處理；E、自然時(shí)效處理：將步驟D淬火處理后的鋁排在室溫下進(jìn)行自然時(shí)效處理；F、雙重時(shí)效處理：將步驟E自然時(shí)效處理后的鋁排，進(jìn)行雙重時(shí)效處理，然后冷卻至常溫，制得導(dǎo)電鋁排。優(yōu)選的，所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分包括以下重量百分比的元素：Si：0.45%-0.55%，F(xiàn)e：0.2%-0.4%，Cu：0.03%-0.07%，Mg：0.65%-0.75%，其余雜質(zhì)元素單個(gè)≤0.03%，其余雜質(zhì)元素總和≤0.10%，余量為Al。所述雜質(zhì)元素為Fe、Si、Cu、Ca、Mg、Zn、V、Pb、Sn、Bi、Sb或Na等元素。本發(fā)明用導(dǎo)電鋁排取代昂貴的導(dǎo)電銅排，的鋁合金的化學(xué)成分均為常見合金元素，并無(wú)稀土元素或其它貴重金屬，其原材料成本較低，并通過(guò)嚴(yán)格控制各元素的重量配比，制得的導(dǎo)電鋁排具有良好的延伸率、導(dǎo)電率和機(jī)械物理性能。優(yōu)選的，所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分包括以下重量百分比的元素：Si：0.47%-0.53%，F(xiàn)e：0.25%-0.35%，Cu：0.04%-0.06%，Mg：0.67%-0.73%，其余雜質(zhì)元素單個(gè)≤0.02%，其余雜質(zhì)元素總和≤0.06%，余量為Al。更優(yōu)選的，所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分包括以下重量百分比的元素：Si：0.50%，F(xiàn)e：0.30%，Cu：0.05%，Mg：0.70%，其余雜質(zhì)元素單個(gè)≤0.01%，其余雜質(zhì)元素總和≤0.03%，余量為Al。優(yōu)選的，所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分還包括如下重量百分比的元素：W：0.2-0.6%、Yb：0.1-0.5%、Sn：0.16-0.24％、Sc：0.04-0.08%、Zr：0.02-0.06%、Y：0.01-0.05%、As：0.005-0.009%、Sr：0.004-0.008%、B：0.002-0.006%和Hf：0.001-0.005%。本發(fā)明的鋁合金通過(guò)采用上述元素，并嚴(yán)格控制各元素的重量配比，制得的鋁合金強(qiáng)度較好，耐腐蝕性能優(yōu)良，還具有加工性能極佳、優(yōu)良的焊接特點(diǎn)及電鍍性、韌性高及加工后不變形、材料致密無(wú)缺陷及易于拋光、上色膜容易、氧化效果極佳等優(yōu)良特點(diǎn)。更為優(yōu)選的，所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分還包括如下重量百分比的元素：W：0.3-0.5%、Yb：0.2-0.4%、Sn：0.18-0.22％、Sc：0.05-0.07%、Zr：0.03-0.05%、Y：0.02-0.04%、As：0.006-0.008%、Sr：0.005-0.007%、B：0.003-0.005%和Hf：0.002-0.004%。更為優(yōu)選的，所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分還包括如下重量百分比的元素：W：0.4%、Yb：0.3%、Sn：0.20％、Sc：0.06%、Zr：0.04%、Y：0.03%、As：0.007%、Sr：0.006%、B：0.004%和Hf：0.003%。優(yōu)選的，所述步驟B中，均勻化處理的溫度為400-420℃，時(shí)間為6-8h。均勻化處理作為提高鋁合金的冶金質(zhì)量及擠壓性能的手段，目前已經(jīng)成為了提高鋁合金的冶金質(zhì)量的最重要方法。均勻化處理是利用在高溫進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間加熱，使內(nèi)部的化學(xué)成分充分?jǐn)U散，因此又稱為擴(kuò)散退火。本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)格控制均勻化處理的溫度和時(shí)間，可以消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高合金的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力，同時(shí)可提高硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。優(yōu)選的，所述步驟C中，鋁棒的預(yù)熱處理溫度為450-470℃，時(shí)間為3-5h。本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)格控制預(yù)熱處理的溫度和時(shí)間，使擠壓過(guò)程正常進(jìn)行，保證擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量。優(yōu)選的，所述步驟C中，擠壓筒的預(yù)熱處理溫度為430-450℃，擠壓模具的預(yù)熱處理溫度為480-500℃，時(shí)間為2-4h。優(yōu)選的，所述步驟C中，擠壓筒的出料口溫度為470-510℃。擠壓溫度是擠壓參數(shù)中最活躍的因素，它不但影響擠壓過(guò)程的進(jìn)行，還影響收得率、產(chǎn)品的質(zhì)量以及力學(xué)性能等。本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)格控制擠壓筒和擠壓模具的預(yù)熱處理溫度和時(shí)間，以及控制擠壓筒的出料口溫度，使鋁排達(dá)到所需要的延伸率、導(dǎo)電率及機(jī)械性能。優(yōu)選的，所述步驟D中，淬火處理的溫度為500-530℃，淬火后鋁合金表面溫度為10-50℃。淬火是指將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的一種金屬熱處理工藝。根據(jù)冷卻方法及冷卻介質(zhì)的不同，淬火可分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體等溫淬火等。通過(guò)淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強(qiáng)度、韌性及疲勞強(qiáng)度，并可獲得這些性能之間的不同匹配（綜合機(jī)械性能），以滿足不同的使用要求。本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)格控制淬火處理的溫度和淬火后鋁合金表面溫度，使鋁合金提高表面硬度和增加耐磨性。優(yōu)選的，所述步驟F中，第一次時(shí)效處理的溫度為160-170℃，時(shí)間為2-4h；第二次時(shí)效處理的溫度為340-350℃，時(shí)間為1-3h。雙重時(shí)效處理是在不同溫度下進(jìn)行兩次時(shí)效。在較低溫度進(jìn)行預(yù)時(shí)效，目的在于在鋁合金中獲得高密度的銅原子偏聚區(qū)，由于銅原子偏聚區(qū)通常是均勻成核的，當(dāng)其達(dá)到一定尺寸后，就可成為隨后沉淀相的核心，從而提高了組織的均勻性。在稍高溫度保持一定時(shí)間進(jìn)行最終時(shí)效，由于溫度稍高，鋁合金進(jìn)入過(guò)時(shí)效區(qū)的可能性增大。本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)格控制第一次時(shí)效處理和第二次時(shí)效處理的溫度和時(shí)間，提高了鋁合金的斷裂韌性值，并改善了鋁合金的抗腐蝕性，提高了應(yīng)力腐蝕抗力。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明用導(dǎo)電鋁排取代昂貴的導(dǎo)電銅排，鋁合金的化學(xué)成分均為常見合金元素，并無(wú)稀土元素或其它貴重金屬，其原材料成本較低，并通過(guò)嚴(yán)格控制各元素的重量配比，制得的導(dǎo)電鋁排具有良好的延伸率、導(dǎo)電率和機(jī)械物理性能。本發(fā)明的熱處理工藝通過(guò)采用淬火處理、自然時(shí)效處理和雙重時(shí)效處理，使導(dǎo)電鋁排達(dá)到所需要的延伸率、導(dǎo)電率及機(jī)械性能。具體實(shí)施方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，實(shí)施方式提及的內(nèi)容并非對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1一種導(dǎo)電鋁排的熱處理工藝，包括如下步驟：A、熔制原料：根據(jù)鋁合金原料成分的重量百分比要求，熔制鋁合金原料制成鋁棒；B、均勻化處理：將步驟A熔制得到的鋁棒去除表皮，加熱進(jìn)行均勻化處理，然后冷卻至室溫；C、擠壓成型：將步驟B均勻化處理后的鋁棒進(jìn)行預(yù)熱處理，同時(shí)將擠壓筒和擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱處理，然后將擠壓模具取出，裝配至擠壓機(jī)中，取出鋁棒，裝填至擠壓模具的擠壓筒進(jìn)行擠壓成型，得到鋁排；D、淬火處理：將步驟C擠壓成型后的鋁排在擠壓筒的出口處進(jìn)行在線水霧淬火處理；E、自然時(shí)效處理：將步驟D淬火處理后的鋁排在室溫下進(jìn)行自然時(shí)效處理；F、雙重時(shí)效處理：將步驟E自然時(shí)效處理后的鋁排，進(jìn)行雙重時(shí)效處理，然后冷卻至常溫，制得導(dǎo)電鋁排。所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分包括以下重量百分比的元素：Si：0.45%，F(xiàn)e：0.20%，Cu：0.03%，Mg：0.65%，其余雜質(zhì)元素單個(gè)≤0.03%，其余雜質(zhì)元素總和≤0.10%，余量為Al。所述步驟B中，均勻化處理的溫度為400℃，時(shí)間為6h。所述步驟C中，鋁棒的預(yù)熱處理溫度為450℃，時(shí)間為3,擠壓筒的預(yù)熱處理溫度為430℃，擠壓模具的預(yù)熱處理溫度為480℃，時(shí)間為2h。所述步驟C中，擠壓筒的出料口溫度為470℃。所述步驟D中，淬火處理的溫度為500℃，淬火后鋁合金表面溫度為10℃。所述步驟F中，第一次時(shí)效處理的溫度為160℃，時(shí)間為2h；第二次時(shí)效處理的溫度為340℃，時(shí)間為1h。實(shí)施例2本實(shí)施例與上述實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分包括以下重量百分比的元素：Si：0.48%，F(xiàn)e：0.25%，Cu：0.04%，Mg：0.68%，其余雜質(zhì)元素單個(gè)≤0.03%，其余雜質(zhì)元素總和≤0.10%，余量為Al。所述步驟B中，均勻化處理的溫度為405℃，時(shí)間為6.5h。所述步驟C中，鋁棒的預(yù)熱處理溫度為455℃，時(shí)間為3.5h,擠壓筒的預(yù)熱處理溫度為435℃，擠壓模具的預(yù)熱處理溫度為485℃，時(shí)間為2.5h。所述步驟C中，擠壓筒的出料口溫度為480℃。所述步驟D中，淬火處理的溫度為507℃，淬火后鋁合金表面溫度為20℃。所述步驟F中，第一次時(shí)效處理的溫度為162℃，時(shí)間為2.5h；第二次時(shí)效處理的溫度為342℃，時(shí)間為1.5h。實(shí)施例3本實(shí)施例與上述實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分包括以下重量百分比的元素：Si：0.50%，F(xiàn)e：0.30%，Cu：0.05%，Mg：0.70%，其余雜質(zhì)元素單個(gè)≤0.02%，其余雜質(zhì)元素總和≤0.06%，余量為Al。所述步驟B中，均勻化處理的溫度為410℃，時(shí)間為7h。所述步驟C中，鋁棒的預(yù)熱處理溫度為460℃，時(shí)間為4h,擠壓筒的預(yù)熱處理溫度為440℃，擠壓模具的預(yù)熱處理溫度為490℃，時(shí)間為3h。所述步驟C中，擠壓筒的出料口溫度為490℃。所述步驟D中，淬火處理的溫度為515℃，淬火后鋁合金表面溫度為30℃。所述步驟F中，第一次時(shí)效處理的溫度為165℃，時(shí)間為3h；第二次時(shí)效處理的溫度為345℃，時(shí)間為2h。實(shí)施例4本實(shí)施例與上述實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分包括以下重量百分比的元素：Si：0.52%，F(xiàn)e：0.35%，Cu：0.06%，Mg：0.72%，其余雜質(zhì)元素單個(gè)≤0.02%，其余雜質(zhì)元素總和≤0.06%，余量為Al。所述步驟B中，均勻化處理的溫度為415℃，時(shí)間為7.5h。所述步驟C中，鋁棒的預(yù)熱處理溫度為465℃，時(shí)間為4.5h,擠壓筒的預(yù)熱處理溫度為445℃，擠壓模具的預(yù)熱處理溫度為495℃，時(shí)間為3.5h。所述步驟C中，擠壓筒的出料口溫度為500℃。所述步驟D中，淬火處理的溫度為522℃，淬火后鋁合金表面溫度為40℃。所述步驟F中，第一次時(shí)效處理的溫度為168℃，時(shí)間為3.5h；第二次時(shí)效處理的溫度為348℃，時(shí)間為2.5h。實(shí)施例5本實(shí)施例與上述實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分包括以下重量百分比的元素：Si：0.55%，F(xiàn)e：0.4%，Cu：0.07%，Mg：0.75%，其余雜質(zhì)元素單個(gè)≤0.01%，其余雜質(zhì)元素總和≤0.03%，余量為Al。所述步驟B中，均勻化處理的溫度為420℃，時(shí)間為8h。所述步驟C中，鋁棒的預(yù)熱處理溫度為470℃，時(shí)間為5h,擠壓筒的預(yù)熱處理溫度為450℃，擠壓模具的預(yù)熱處理溫度為500℃，時(shí)間為4h。所述步驟C中，擠壓筒的出料口溫度為510℃。所述步驟D中，淬火處理的溫度為530℃，淬火后鋁合金表面溫度為50℃。所述步驟F中，第一次時(shí)效處理的溫度為170℃，時(shí)間為4h；第二次時(shí)效處理的溫度為350℃，時(shí)間為3h。實(shí)施例6本實(shí)施例與上述實(shí)施例1的不同之處在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分還包括如下重量百分比的元素：W：0.2%、Yb：0.1%、Sn：0.16％、Sc：0.04%、Zr：0.02%、Y：0.01%、As：0.005%、Sr：0.004%、B：0.002%和Hf：0.001%。實(shí)施例7本實(shí)施例與上述實(shí)施例2的不同之處在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分還包括如下重量百分比的元素：W：0.3%、Yb：0.2%、Sn：0.18％、Sc：0.05%、Zr：0.03%、Y：0.02%、As：0.006%、Sr：0.005%、B：0.003%和Hf：0.002%。實(shí)施例8本實(shí)施例與上述實(shí)施例3的不同之處在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分還包括如下重量百分比的元素：W：0.4%、Yb：0.3%、Sn：0.20％、Sc：0.06%、Zr：0.04%、Y：0.03%、As：0.007%、Sr：0.006%、B：0.004%和Hf：0.003%。實(shí)施例9本實(shí)施例與上述實(shí)施例4的不同之處在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分還包括如下重量百分比的元素：W：0.5%、Yb：0.4%、Sn：0.22％、Sc：0.07%、Zr：0.05%、Y：0.04%、As：0.008%、Sr：0.007%、B：0.005%和Hf：0.004%。實(shí)施例10本實(shí)施例與上述實(shí)施例5的不同之處在于：所述步驟A中，鋁合金的化學(xué)成分還包括如下重量百分比的元素：W：0.6%、Yb：0.5%、Sn：0.24％、Sc：0.08%、Zr：0.06%、Y：0.05%、As：0.009%、Sr：0.008%、B：0.006%和Hf：0.005%。實(shí)施例1-5制得的導(dǎo)電鋁排的機(jī)械物理性能如下表所示。測(cè)試項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5抗拉強(qiáng)度（MPa）200203210206203屈服強(qiáng)度（MPa）170173180176173延伸率（%）2022252422硬度（HB）7274787674導(dǎo)電率（%）5053605653從上表可以看出，本發(fā)明的導(dǎo)電鋁排的抗拉強(qiáng)度≥200MPa，屈服強(qiáng)度≥170MPa，延伸率≥20%，探傷儀檢測(cè)折HB≥71；本發(fā)明的導(dǎo)電鋁排在折彎測(cè)試及探傷檢測(cè)中，用折彎?rùn)C(jī)將板材折彎至90°，然后用探傷儀檢測(cè)折彎處內(nèi)部組織，發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有存在斷裂或損傷，具有較好的屈服強(qiáng)度、硬度和延展性；本發(fā)明的導(dǎo)電鋁排用電導(dǎo)檢測(cè)儀檢測(cè)導(dǎo)電率IACS≥49.2%，具有良好的導(dǎo)電率。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方案，除此之外，本發(fā)明還可以其它方式實(shí)現(xiàn)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3