本發(fā)明涉及鋁合金，尤其涉及一種高性能鋁合金、制備工藝及其在電池托盤中的應用。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，對材料性能的要求越來越高，尤其是在航空航天、汽車制造、電子設備等領(lǐng)域。鋁合金因其輕質(zhì)、高強度、良好的導電性和耐腐蝕性等優(yōu)點，成為這些領(lǐng)域中不可或缺的材料。然而，傳統(tǒng)的鋁合金材料在極端環(huán)境下的性能表現(xiàn)仍存在局限，特別是在高腐蝕介質(zhì)環(huán)境中的穩(wěn)定性和在溫度劇烈變化下的可靠性方面。

2、在鋁合金的制備工藝中，常見的方法包括熔煉、鑄造、擠壓和熱處理等。這些工藝可以生產(chǎn)出具有一定強度和耐腐蝕性的鋁合金材料，但在特定的高性能應用中，這些材料的性能仍需進一步提升。例如，電池托盤作為新能源汽車的重要組成部分，要求材料必須具備優(yōu)異的耐腐蝕性和耐冷熱交變性能，以確保電池的長期穩(wěn)定運行。

3、目前，為了提高鋁合金的性能，研究者們嘗試通過添加稀土元素、采用特殊的熱處理工藝或者開發(fā)新型的表面涂層技術(shù)來實現(xiàn)。盡管這些方法在一定程度上改善了鋁合金的性能，但往往伴隨著成本的增加、工藝復雜化或環(huán)境問題。因此，開發(fā)一種既經(jīng)濟又高效的方法來制備高性能鋁合金，尤其是在電池托盤等關(guān)鍵應用中的性能提升，成為了該領(lǐng)域的研究熱點。

4、中國發(fā)明專利cn118308619a公開了一種耐腐蝕性鋁合金材料及其制備工藝。所述鋁合金材料包括以下質(zhì)量百分比化學成分：si：0.05~0.15％、fe：0.1~0.2％、cu：1.2~1.5％、mn：0.7~0.9％、mg：2.5~3.8％、zn：10.2~12.4％、ti：0.02~0.04％、zr：0.08~0.15％、sc：0.2~0.4％、余量為al。該發(fā)明通過熔化、精煉、澆鑄、熱處理等工藝，制得鋁合金材料，并在其表面涂覆耐腐蝕涂料，經(jīng)紫外固化處理，不僅提高了涂層的耐久性和抗剝落性；同時增強了材料的耐腐蝕性能，有效延長了鋁合金材料的使用壽命。但是該發(fā)明制備的耐腐蝕性鋁合金材料的耐腐蝕性能和耐冷熱交變性能還有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種高性能鋁合金的制備工藝，該工藝能夠在保持鋁合金輕質(zhì)、高強度的同時，顯著提高其耐腐蝕性和耐冷熱交變性能，特別是在電池托盤等應用中展現(xiàn)出卓越的性能。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

3、一種高性能鋁合金的制備工藝，包括下述步驟，以重量份計：

4、將2-(3,4-二羥基苯基)乙胺、2-氯-3,4-環(huán)氧-1-丁烯、四丁基溴化銨混合，加熱處理，加入氫氧化鈉，洗滌、干燥，得到預處理物；

5、將檸檬酸、所述預處理物、三苯基膦和4-甲氧基間苯二酚混合，加熱處理，萃取、旋蒸，得到后處理物；

6、所述后處理物、乙酸乙酯、聚吡咯混合，得到功能劑；

7、將乙醇、丙二醇甲醚、環(huán)氧樹脂、消泡劑、所述功能劑、云母粉、六方氮化硼、三(2-氨基乙基)胺、流平劑混合，得到功能涂料；

8、鋁合金材料表面涂覆所述功能涂料。

9、優(yōu)選地，一種高性能鋁合金的制備包括下述步驟，以重量份計：

10、步驟1、將2~4份?2-(3,4-二羥基苯基)乙胺與15~20份2-氯-3,4-環(huán)氧-1-丁烯以及0.05~0.1份四丁基溴化銨混合，然后在70~90℃下加熱處理1~3小時，隨后，將混合物冷卻至40~60℃并加入0.5~0.7份氫氧化鈉，繼續(xù)處理4~6小時，經(jīng)過洗滌和干燥后，得到預處理物；

11、步驟2、將4~8份檸檬酸與3~5份步驟1制備的預處理物混合，并加入0.03~0.05份三苯基膦和0.01~0.03份4-甲氧基間苯二酚，在80~100℃下處理5~15小時后，將溫度降至40~60℃并加入15~25份植酸，繼續(xù)處理10~20小時，通過萃取和旋蒸工藝，得到后處理物；

12、步驟3、將3~5份步驟2制備的后處理物與3~5份乙酸乙酯以及1~3份聚吡咯混合，經(jīng)過過濾、洗滌和干燥步驟，得到功能劑；

13、步驟4、將10~20份乙醇、10~20份丙二醇甲醚投入混合設備中，攪拌混合20~40分鐘，加入25~35份環(huán)氧樹脂，并持續(xù)攪拌1~3小時，再加入0.4~0.6份消泡劑攪拌混合0.5~2小時，加入4~6份步驟3制備的功能劑、2~4份云母粉、1~3份六方氮化硼和4~6份三(2-氨基乙基)胺、0.2~0.4份流平劑超聲混合，得到功能涂料；

14、步驟5、對鋁合金材料表面進行打磨、拋光、清洗和干燥處理，然后涂覆上步驟4制備的功能涂料，通過紫外線照射，最終得到高性能鋁合金產(chǎn)品。

15、所述步驟4中超聲混合0.5~2小時、超聲頻率為20~60khz、功率為200~400w。

16、所述步驟5中的涂覆厚度為100~400μm。

17、所述步驟5中通過310~400nm紫外線照射1~3分鐘，輻照強度控制在15~25mw/cm2。

18、所述流平劑為byk-3456或byk-332中的一種。

19、所述消泡劑為byk-093或byk-024中的一種。

20、所述鋁合金材料的制備方法如下，以重量份計：

21、s1、將970~980份的鋁塊、2~3份鐵、0.5~2份錳和0.5~2份鉻粉、8~10份鎂塊、0.5~0.7份鋅塊、0.5~2份鈦塊、2~3份銅塊、5~6份多晶硅、0.05~0.2份鈧粉、0.3~0.5份鑭塊、0.1~0.3份鈰塊、0.2~0.4份鐠塊在200~350℃的爐內(nèi)進行干燥1~3小時，然后將鋁塊投入熔煉爐中，在650~800℃的溫度下進行熔化，待熔化完成后，加入多晶硅、鐵、鈦塊、錳、鉻粉、鋅塊、鈧粉、鑭塊、鈰塊、鐠塊，繼續(xù)熔煉，隨后加入鎂塊、銅塊，待這些材料完全熔化后，攪拌5~15分鐘以獲得均勻的合金熔液；

22、s2、向步驟s1制備的合金熔液中通入六氯乙烷氣體進行精煉處理，氣體流量設定為0.1~0.3升/分鐘，持續(xù)時間為5~10分鐘，精煉完成后，靜置5~10分鐘，然后進行扒渣除雜，得到精煉鋁合金熔體；

23、s3、將步驟s2制備的精煉鋁合金熔體通過重力鑄造工藝制成鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠隨后被放入均化處理設備中，在500~600℃下保溫5~10小時，完成均化處理，得到均化處理后的鋁合金錠；

24、s4、將步驟s3制備的均化處理后的鋁合金錠在擠壓機中進行擠壓成型，擠壓過程中鋁合金錠加熱至500~600℃，維持5~10℃的溫度梯度，擠壓筒溫度設定為430~480℃，擠壓模具溫度為450~520℃，擠壓速度控制在4~6米/分鐘，得到合金型材；

25、s5、將步驟s4制備的合金型材接著經(jīng)過在線固溶淬火處理，處理溫度設定在500~550℃，通過在線淬火裝置實現(xiàn)強風、噴淋、過水三種冷卻方式，之后進行時效處理，得到t6狀態(tài)的鋁合金；

26、s6、最后，對t6狀態(tài)的鋁合金進行拉伸矯直處理，得到鋁合金材料。

27、所述步驟s6中拉伸矯直處理的拉伸比例為1~5%。

28、所述高性能鋁合金在電池托盤中的應用。

29、在本發(fā)明的高性能鋁合金的制備工藝中，各個物質(zhì)的作用如下：

30、2-(3,4-二羥基苯基)乙胺作為一種多羥基化合物，它在步驟1中與環(huán)氧氯丙烷反應，有助于形成具有良好粘接性能和化學穩(wěn)定性的預處理物。

31、2-氯-3,4-環(huán)氧-1-丁烯作為環(huán)氧化合物，它在步驟1中與2-(3,4-二羥基苯基)乙胺反應，參與形成預處理物的化學結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的涂層性能提供基礎(chǔ)。

32、四丁基溴化銨作為相轉(zhuǎn)移催化劑，它在步驟1中促進2-氯-3,4-環(huán)氧-1-丁烯與2-(3,4-二羥基苯基)乙胺之間的反應，提高反應效率。

33、氫氧化鈉在步驟1中作為堿性物質(zhì)，促進環(huán)氧開環(huán)反應的進行。

34、檸檬酸在步驟2中作為有機酸，其羧基團可以與預處理物形成螯合物，有助于穩(wěn)定預處理物并防止其副反應。此外，檸檬酸的酸性環(huán)境可以促進某些反應的進行。

35、三苯基膦在步驟2中作為路易斯酸催化劑，可能促進檸檬酸與預處理物的作用。

36、4-甲氧基間苯二酚在步驟2中可能作為抗氧化劑或穩(wěn)定劑，防止反應過程中的氧化反應。

37、植酸在步驟2中作為螯合劑，有助于穩(wěn)定金屬離子，提高涂層的耐腐蝕性。

38、乙酸乙酯在步驟3中作為溶劑，用于溶解后處理物，便于與聚吡咯混合。

39、聚吡咯在步驟3中作為導電聚合物，提供涂層的導電性和增強涂層的機械性能。

40、環(huán)氧樹脂在步驟4中作為主要的成膜物質(zhì)，提供涂層的基本結(jié)構(gòu)和粘接性能。

41、消泡劑byk-093在步驟4中用于減少涂料混合過程中產(chǎn)生的氣泡，確保涂層的均勻性。

42、流平劑byk-3456在步驟4中用于改善涂層的流動性和表面平整度。

43、云母粉在步驟4中作為填充劑，提高涂層的機械強度和耐熱性。

44、六方氮化硼在步驟4中作為高性能填充劑，提供涂層的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。

45、三(2-氨基乙基)胺在步驟4中可能作為固化劑，促進環(huán)氧樹脂的交聯(lián)。

46、在所述的鋁合金材料制備方法中，各個物質(zhì)的作用如下：

47、鋁塊作為鋁合金的主要組成成分，提供合金的基礎(chǔ)特性，如輕質(zhì)、良好的導電性和耐腐蝕性。

48、鐵作為合金元素之一，可以提高鋁合金的強度和硬度。

49、錳通常用于提高合金的強度和加工性能。

50、鉻粉可以提高合金的硬度和耐磨性，同時增強耐腐蝕性。

51、鎂塊提高合金的強度和耐蝕性，同時降低密度，提高比強度。

52、鋅塊提高合金的強度和耐蝕性。

53、鈦塊細化晶粒，提高合金的強度和耐熱性。

54、銅塊提高合金的強度和耐蝕性。

55、多晶硅作為增強劑，提高合金的機械性能和耐磨性。

56、鈧粉作為微量添加元素，提高合金的強度和耐熱性。

57、鑭塊作為稀土元素，提高合金的物理性能。

58、鈰塊作為稀土元素，提高合金的抗氧化性和耐腐蝕性。

59、鐠塊作為稀土元素，提高合金的性能。

60、六氯乙烷氣體在精煉過程中用于去除合金中的氫氣和其他雜質(zhì)，提高合金的純度。

61、通過這些物質(zhì)的協(xié)同作用，本發(fā)明的制備工藝能夠生產(chǎn)出具有優(yōu)異性能的高性能鋁合金材料，特別適用于要求高耐腐蝕性和耐冷熱交變性能的應用場合，如電池托盤等。

62、與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下幾個有益效果：

63、1）本發(fā)明通過采用特定的化學配方和涂層技術(shù)，本發(fā)明的高性能鋁合金展現(xiàn)出了更優(yōu)異的耐腐蝕性能，使其在各種腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率顯著降低，從而延長了材料的使用壽命。

64、2）本發(fā)明的鋁合金材料在經(jīng)過涂層處理后，表現(xiàn)出更好的耐冷熱交變性能，即使在冷熱交替的嚴苛環(huán)境下也能保持穩(wěn)定，減少了涂層的龜裂和脫落風險，提高了材料的可靠性。

65、3）本發(fā)明的制備工藝在細節(jié)上進行了優(yōu)化，如精確控制反應條件和材料配比，使得整個生產(chǎn)過程更加高效和環(huán)保，同時保證了產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量，滿足了高性能鋁合金材料在電池托盤等應用中的特定要求。