專利名稱：一種具有高腐蝕性的5052鋁合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種5XXX系鋁合金及其制造方法，尤其涉及一種具有高腐蝕性的 5052鋁合金及其制造方法，屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
5xxx系鋁合金材料屬于變形鋁合金中的鋁_鎂合金，是熱處理不可強(qiáng)化的合金， 具有良好的成形加工性能、抗腐蝕性、焊接性，中等強(qiáng)度。廣泛用于制造飛機(jī)油箱、油管、以 及交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品、電器外殼等。5052鋁合金屬于5XXX系鋁合金中的一種，Mg含量為2.2% _2.8%，它具有質(zhì)量 輕、強(qiáng)度中等、耐蝕性和焊接性良好及易加工成形等特點(diǎn)，其力學(xué)性能中抗拉強(qiáng)度ο b可以 達(dá)到215-265Mpa，伸長(zhǎng)率δ 5彡5%。5052鋁合金材料在船舶行業(yè)的應(yīng)用，要求其具有抗 海洋大氣，抗海水腐蝕的高耐腐蝕性。而現(xiàn)有的5052鋁合金材料雖然也具有一定抗腐蝕能 力，但也不能完全滿足船舶行業(yè)的應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的5052鋁合金所存在的缺陷，提供一種具有高腐蝕性 的5052鋁合金材料。本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種具有高腐蝕性的5052鋁合金，該 鋁合金的成分及其質(zhì)量百分比為硅Si 彡 0. 20% ；銅 Cu 彡 0. 20% ；鎂 Mg 2. 4% 2. 6% ；鋅Zn < 0. 10% ；錳 Mn 彡 0. 10% ；鉻 Cr 0. 18% 0. 30% ；鐵Fe 0. 01% -0. 40% ；其它元素單個(gè)彡 0. 05%，合計(jì)彡 0. 15% ；稀土元素0.01%-0.8%;A1 為余量。本發(fā)明以5052鋁合金為研究對(duì)象，在基體合金基礎(chǔ)上添加了 0.01_0.8wt%稀土 元素，在鋁合金中加入微量稀土元素，可以顯著改善5182鋁合金的金相組織，細(xì)化晶粒，去 除鋁合金中氣體和有害雜質(zhì)，減少鋁合金的裂紋源，不僅可以提高5052鋁合金的強(qiáng)度，還 改善鋁合金的耐熱性和韌性。而且晶粒細(xì)化可以使鋁合金表面更易形成鈍化膜，提高了材 料的鈍化性能，使鋁合金具有更高的耐腐蝕性能。本發(fā)明還有效的控制了有害雜質(zhì)Si和Fe的含量，提高了鋁合金的抗腐蝕性能。而 Mn部分溶入基體，可以提高再結(jié)晶溫度，改善抗腐蝕性能和減少焊接裂紋，為了阻止晶粒粗 化，因此將Mn的含量控制在0. 之內(nèi)。Cr的加入對(duì)合金基體有強(qiáng)化作用，但含量太多會(huì) 影響塑性，因此將其含量控制在0. 18-0. 30%之間。Cu可以適當(dāng)?shù)奶岣吆辖鸬哪臀g性能，因 此將Cu含量控制在0. 20 %之內(nèi)。在上述的具有高腐蝕性的5052鋁合金中，作為優(yōu)選，該鋁合金的成分及其質(zhì)量 百分比為硅 Si ^ 0. 12% ；銅 Cu ^ 0. 10% ；鎂 Mg :2. 4 % 2. 6 % ；鋅 Zn 彡 0. 10% ；錳 Mn 彡 0. 10% ；鉻 Cr 0. 20% 0. 25% ；鐵 Fe 0. 01% -0. 2% ；其它元素單個(gè)彡 0. 05%，合計(jì)彡0. 15% ；稀土元素0. 02% -0. 5% ；Al為余量。在上述的具有高腐蝕性的5052鋁合金中，作為優(yōu)選，所述的稀土元素為稀土 Ce、 稀土 Er、稀土 Sc中的一種或多種。其中稀土 Ce的加入使5052鋁合金的晶粒細(xì)化，晶界面 積增加，韌性增強(qiáng)，鋁合金的疲勞壽命大大增強(qiáng)；稀土 Sc是到目前為止所發(fā)現(xiàn)的對(duì)鋁合金 最為有效的合金化元素微量加入到鋁合金中可顯著提高合金的強(qiáng)度、塑性及焊接性能、高 溫性能、抗蝕性能甚至抗中子輻照損傷性能。在5052鋁合金中添加微量元素Sc后，在鋁合 金中形成的Al3Sc相，與母相Al共格，阻礙晶粒長(zhǎng)大，使合金始終保持細(xì)晶狀態(tài)。稀土 Er在 鋁合金中有類似Sc的作用，可細(xì)化鑄態(tài)晶粒，改善合金性能。Er摻入5052鋁合金后，表面 氧化膜更加致密、連續(xù)性增加、缺陷減少、針孔變小且分布均勻，從而使氧化膜和基體的結(jié) 合力提高，提高了合金抗氧化和抗腐蝕能力。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供具有高腐蝕性的5052鋁合金的制造方法，該方法 包括以下步驟A、配料按照上述的質(zhì)量百分比的成分進(jìn)行配料制成鋁合金卷材或板材；B、軋制將上述制得的鋁合金卷材或板材通過(guò)熱軋或/和冷軋成型至厚度為 1. 0-3. Omm ；C、退火處理將上述軋制成型的鋁合金卷材或板材在溫度為100-180°C的條件下 進(jìn)行退火處理，保溫時(shí)間為2-15小時(shí)。本發(fā)明的鋁合金卷材或板材可以通過(guò)普通的熱軋或鑄軋制成，具體的工藝如下所 示先將鋁錠加入坩堝電阻爐中，待鋁錠熔化時(shí)，加入中間合金并攪拌；然后加入Mg和Zn， 打渣、精煉；攪拌并靜置，在鑄鐵模中澆注成型；將上述澆注成型的鋁合金鑄錠熱軋、冷軋 軋成鋁合金卷材或板材。作為優(yōu)選，步驟C中退火處理的溫度為120_160°C，保溫時(shí)間為5_10小時(shí)。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明在5052鋁合金的基礎(chǔ)上控制了 Fe、Cu和Si的含量，并在鋁合金中添加 了稀土元素，細(xì)化晶粒，提高了鋁合金的耐腐蝕性能。2、本發(fā)明的鋁合金在耐腐蝕性提高的同時(shí)，仍然能保證鋁合金的其它力學(xué)性能， 抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到250-280Mpa，伸長(zhǎng)率> 4%，屈服強(qiáng)度可以達(dá)到180_200Mpa，該鋁合金可 以在船舶行業(yè)的應(yīng)用，具有抗海洋大氣，抗海水腐蝕的高耐腐蝕性。3、本發(fā)明的制造方法在在最后成品階段采用100°C 180°C溫度進(jìn)行熱處理，熱 處理時(shí)間在2-15小時(shí)，提高5052合金的耐腐蝕性能，并保持其力學(xué)性能穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明；但是本發(fā)明并 不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明為使5052合金產(chǎn)品具有高耐腐蝕性，在GB/T3190-2008化學(xué)成份的基礎(chǔ) 上，嚴(yán)格控制各合金元素的成份配比如表1所示。5052合金按GB/T3190-2008的要求， 成份含量為Si 彡 0. 25%, Fe ^ 0. 4%, Cu ^ 0. 10%, Mn ^ 0. 10%, Mg 2. 2-2. 8%, Cr 0. 15-0. 35%, Zn ( 0. 10%，其它單個(gè) 0. 05%，合計(jì)彡 0. 15%, AL 為余量。表1 實(shí)施例1-3鋁合金成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))
注在上述鋁合金成分中其它元素其它元素單個(gè)< 0. 05%，合計(jì)< 0. 15%。實(shí)施例1按照表1中實(shí)施例1質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制成鋁錠，中間合金AlCu50、AlMnlO, AlCr4 和 Al-稀土等。先將鋁錠加入坩堝電阻爐中，待鋁錠熔化時(shí)，加入中間合金并攪拌；然后加入Mg 和Zn，打渣、精煉；攪拌并靜置，在鑄鐵模中澆注成型；將上述澆注成型的鋁合金鑄錠熱軋、 冷軋軋成鋁合金卷材，將鋁合金卷材通過(guò)冷軋成型至厚度為3. 0mm。將冷軋成型的鋁合金卷 材在溫度為150°C條件下退火處理，保溫時(shí)間為8小時(shí)。實(shí)施例2按照表1中實(shí)施例2質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制成鋁錠，中間合金AlCu50、AlMnlO, AlCr4 和 Al-稀土等。先將鋁錠加入坩堝電阻爐中，待鋁錠熔化時(shí)，加入中間合金并攪拌；然后加入Mg 和Zn，打渣、精煉；攪拌并靜置，在鑄鐵模中澆注成型；將上述澆注成型的鋁合金鑄錠熱軋、 冷軋軋成鋁合金板材，將鋁合金板材通過(guò)冷軋成型至厚度為2. 0mm，將冷軋成型的鋁合金板 材在溫度為160°C條件下退火處理，保溫時(shí)間為5小時(shí)。實(shí)施例3按照表1中實(shí)施例3質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制成鋁錠，中間合金AlCu50、AlMnlO, AlCr4 和 Al-稀土等。先將鋁錠加入坩堝電阻爐中，待鋁錠熔化時(shí)，加入中間合金并攪拌；然后加入Mg 和Zn，打渣、精煉；攪拌并靜置，在鑄鐵模中澆注成型；將上述澆注成型的鋁合金鑄錠熱軋、 冷軋軋成鋁合金卷材，將鋁合金卷材通過(guò)冷軋成型至厚度為1. 0mm，將冷軋成型的鋁合金卷 材在溫度為120°C條件下退火處理，保溫時(shí)間為10小時(shí)。隨機(jī)抽取實(shí)施例1-3制得的5052鋁合金和現(xiàn)有普通的5052鋁合金進(jìn)行腐蝕性能實(shí)驗(yàn)，采用腐蝕介質(zhì)為3. 5% NaCl+0. 05MgCl2 (原子百分?jǐn)?shù))的水溶液來(lái)模擬海水。經(jīng)過(guò)40 天的模擬海水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本發(fā)明制得的5052鋁合金腐蝕速率小于現(xiàn)有普通的5052鋁
I=I 巫 O本發(fā)明中所描述的具體實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管對(duì)本發(fā)明已作出了詳細(xì)的說(shuō)明并引證了 一些具體實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域熟練 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，只要不離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
權(quán)利要求
一種具有高腐蝕性的5052鋁合金，該鋁合金的成分及其質(zhì)量百分比為硅Si≤0.20％；銅Cu≤0.20％；鎂Mg2.4％～2.6％；鋅Zn≤0.10％；錳Mn≤0.10％；鉻Cr0.18％～0.30％；鐵Fe0.01％ 0.40％；其它元素單個(gè)≤0.05％，合計(jì)≤0.15％；稀土元素0.01％ 0.8％；Al為余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高腐蝕性的5052鋁合金，其特征在于該鋁合金的成分 及其質(zhì)量百分比為硅 Si 彡 0. 12% ；銅 Cu 彡 0. 10% ；鎂 Mg 2. 4% 2. 6% ；鋅 Zn < 0. 10% ；錳 Mn 彡 0. 10% ；鉻 Cr 0. 20% 0. 25% ；鐵Fe :0. 01%-0.2% ；其它元素單個(gè)彡0. 05%，合計(jì)彡0.15% ；稀土元素0. 02% -0. 5% ；Al為余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有高腐蝕性的5052鋁合金，其特征在于所述的稀土 元素為稀土 Ce、稀土 Er、稀土 Sc中的一種或多種。
4.一種具有高腐蝕性的5052鋁合金的制造方法，該方法包括以下步驟A、配料按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的質(zhì)量百分比的成分進(jìn)行配料制成鋁合金 卷材或板材；B、軋制將上述制得的鋁合金卷材或板材通過(guò)熱軋或/和冷軋成型至厚度為 1. 0-3. Omm ；C、退火處理將上述軋制成型的鋁合金卷材或板材在溫度為100-180°c的條件下進(jìn)行 退火處理，保溫時(shí)間為2-15小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高腐蝕性的5052鋁合金的制造方法，其特征在于步驟 C中退火處理的溫度為120-160°C，保溫時(shí)間為5-10小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有高腐蝕性的5052鋁合金及其制造方法，屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的5052鋁合金材料耐腐蝕性不高的問(wèn)題。本具有高腐蝕性的5052鋁合金，該鋁合金的成分及其質(zhì)量百分比為硅Si≤0.20％；銅Cu≤0.20％；鎂Mg2.4％～2.6％；鋅Zn≤0.10％；錳Mn≤0.10％；鉻Cr0.18％～0.30％；鐵Fe0.01％-0.40％；其它元素單個(gè)≤0.05％，合計(jì)≤0.15％；稀土元素0.01％-0.8％；Al為余量。本具有高腐蝕性的5052鋁合金能在提高耐腐蝕性的同時(shí)保持其力學(xué)性能的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C22F1/047GK101921938SQ20101025709
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者丁榮輝, 張超, 曲明洋, 曾凡清, 黃文輝 申請(qǐng)人:浙江巨科鋁業(yè)有限公司