一种铝镁稀土合金制造技术

一种用于生产书写笔外部件和表面装饰部件用的铝镁稀土合金，其特征是含有镁１．５－２．０％（重量），混合轻稀土０．１０－０．２０％（重量），杂质中铁、硅、铜总含量＜０．３０％（重量），余量为铝。该合金具有强度高和塑性好的特点，同时还有良好的着色性能，可以用来代替高纯铝镁合金。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生产书写用笔外部件和表面装饰部件的铝镁稀土合金。目前，国内生产书写用笔的外部件，特别是生产高级依金笔的外部件，采用的原材料是含铝达99.99%的高纯铝，或是工业纯铝加镁。前者，生产工艺困难，国内产量少，大多数原材料需要国外进口，成本高(据中国有色金属总公司东北分公司所提供的资料，进口高纯铝与国产工业纯铝差价为1.5万元/T，为89年价格)。所以需要大量的外汇。而后者，工业用纯铝加镁，虽然价格便宜，但光亮度不好，变形拉延的塑性性能差。本专利技术的目的是提供一种铝镁稀土合金材料，它不仅具有较高的光亮度，较高的强度，拉延性及变形性好，而且易于加工，成本低，可以满足生产书写用笔外部件的要求和表面装饰部件的需要。本专利技术的目的是这样实现的该铝镁稀土合金，其化学成份范围为(重量比)镁1.5-2.0%，混合轻稀土0.10-0.20%，杂质总含量＜0.3%，其中Fe＜0.16%，Si＜0.13%，Cu＜0.01%，其余为铝。当含镁量为1.9%和含轻稀土量为0.17%，其余为铝时，其合金的效果最佳。本专利技术合金成份确定的理由如下书写用笔的外部件是通过变薄拉延工艺生产出来的，因此，要求原材料具有良好的塑性和一定强度。纯铝的塑性好，但强度低。加镁的主要目的是提高材料的强度。由Al-Mg相图可知，Mg在α固溶体中的溶解度很大，共晶温度在451℃时可达14.9%，而且Mg的原子半径比Al大13%，Mg固溶到α铝中，使α固溶体结晶点体发生很大扭曲，合金的机械性能得到很大的提高。另外镁可以提高合金的耐腐蚀性和表面光亮度。镁含量在1.9%(重量)时对提高合金光亮度的效果最佳。镁含量在1.5-2.0%时材料的抗拉强度已满足生产需要，镁的价格也较铝高得多(差价1万元/T)，所以加过多的镁会增加成本，因此，确定镁的含量为1.5-2.0%。稀土元素是优良的变质剂和精炼剂，几乎不溶于铝。稀土元素不仅能细化晶粒，消除柱状晶组织，且可去气，去夹杂，改善夹杂物的形状及中和铁等有害杂质的作用，还能提高铝合金对光的表面反射能力，接受表面阳极化的能力，改善着色性能，经对光的反射率，氧化膜厚度，着色性能的反复实验，混合轻稀土含量在0.1-0.2%(重量)范围时，效果好，其中加入0.17%(重量)混合稀土时，其合金的效果最佳。又由于La或Y等纯稀土元素的效果虽然好，但在价格上要比混合轻稀土元素贵80-100倍，所以采用混合轻稀土，而不用纯稀土元素。本专利技术合金的生产工艺流程熔炼使用电阻炉、感应炉及火焰反射炉均可。炉料为L1铝锭和Mg-1镁锭，混合轻稀土以稀土盐的形式(碳酸稀土、氯氧稀土)或稀土氧化物形式加入。首先将脱水后的NaCl，KCl和NaF按40∶40∶20比例混合在一起，加入量为炉料重量的3-5%，稀土盐的加入量为炉料重量的0.4-1%。将称量好的混合盐和稀土盐混合在一起铺在炉底(火焰炉)或坩埚底部(电阻炉或感应炉)。加回炉料和铝锭熔化，铝锭熔化后并过热到740-760℃，保温30分钟，在保温期间将铝水搅拌三次，然后，用钟罩将镁锭压入铝液中，经防止镁锭漂浮露出铝液增加氧化烧损量。待镁全部熔化后，用六氯乙烷除气精炼，加入量为合金液重量的0.2%，静止十分钟即可浇注。浇注温度为680-720℃，采用水冷铁模浇注，铸锭尺寸为54×150×500(mm)。用专用铣床铣两个六面，去掉表层，以提高板材的质量，经铣面的铸锭尺寸为50×150×500(mm)。热轧经洗面的铸锭，先在高温下退火，退火温度为540℃，保温6小时，然后在350轧机上经7-9次轧制到2.8-3.2mm，开轧温度为480-510℃，终轧温度不能低于230℃。然后在280℃下消除应力退火，冷轧制板厚1.2mm，并将板材剪至需要的宽度，再精轧至板厚0.7mm。根据生产零件不同，不经退火，或者在250-300℃下，保温3小时，低温退火，即完成铝镁稀土铝合金板材的生产工艺。铝镁稀土合金熔炼实例之一采用电阻坩埚炉熔炼，坩埚容量40Kg。原材料L1铝锭 含Al不小于99.7%Mg-1镁锭 含Mg量不小于99.5%碳酸稀土盐RE2(CO3)2-1氧化稀土含量不低于70%。合金熔炼时铝的烧损率为3.0%，镁的烧损率为20%，稀土吸收率，按碳酸稀土计算为33%。欲熔制40Kg铝镁稀土合金，配料计算时取合金含量的中限，即镁含量为1.75%，稀土含量为0.175%。合金加入量X＝M× (a%-b%)/(c%×η)式中M-熔炼合金总重量;a%-合金中应含某种合金元素的百分数;b%-去掉烧损后，回炉料中已经带入熔炼合金总重量中的某种合金元素的百分数;c%-中间合金或金属锭中所含某种合金元素的百分数;η-所加某种合金元素的实际吸收率;X-为加入合金元素的总重量。在实例中，M＝40Kga%、Mg%＝1.75%，Al%＝(100-1.75-0.175)%假设不加回炉料b%＝0c%Mg%＝99.5% Al%＝99.7%ηM3＝(100-20)%＝80%，ηA1＝(100-3)%＝97%;则XM9＝40× (1.75%)/(99.5%×80%) 0.879(Kg)XAL＝40× ((100-1.75-0.175)%)/(99.7%×97%) ＝40.56(Kg)XRE2(CO3)3＝40× (0.175%)/(33%) ＝0.21(Kg)上述配料结果严格按前述熔炼工艺操作，即可熔炼出合格合金。所得合金成份为含镁1.5-2.0%(重量)，含混合轻稀土0.10-0.20%(重量)，杂质中铁、硅、铜总含量＜0.3%(重量)，余量为铝。熔炼实例之二采用火焰反射炉熔化2T铝镁稀土合金，其它条件完全同上例，Mg烧损率取30%，铝的烧损率为5%，稀土吸收率为碳酸稀土的30%。XM9＝2000× (1.75%)/(99.5%×70%) ＝50.25(Kg)XAl＝2000× (98.08%)/(99.7%×95%) ＝2071(Kg)XRE2(CO3)3＝2000× (0.175%)/(30%) ＝11.67(Kg)将上述配料按熔炼工艺操作即可熔化出合格的铝镁稀土合金，所得合金成份为含镁1.5-2.0%(重量)，含混合轻稀土0.10-0.20%(重量)，杂质中铁、硅、铜总含量＜0.30%(重量)，余量为铝。熔炼时加入NaCl，KCl，NaF三种盐混合物的作用为NaF起催化作用，促进下列反应进行2Al+RE2O3＝Al2O3+2RENaCl，KCl用来调整熔盐的熔点。熔炼时希望得到流动性良好，有利于元素扩散的熔盐。本专利技术铝镁稀土合金，具有良好的工艺性能，对工艺生产用各种设备无特别要求。由于用工业纯铝代替了高纯铝，不但保证了合金的强度、光亮度，变形性和可塑性，而且大幅度降低了成本，并为国家节约了大量的外汇。本专利技术合金除了用于生产书写用笔外部件以外，还可以用来生产标牌、装饰条及工艺品等。权利要求1.一种用于生产书写笔外部件和表面装饰部件用的铝镁稀土合金，其特征是含有镁1.5-2.0%(重量)，混合轻稀土0.10-0.20%(重量)，杂质中铁、硅、铜总含量＜0.30%(重量)，余量为铝。2.根据权利要求1所述的铝镁稀土合金，其特征是含镁1.9%(重量)，含混合稀土0.17%(重量)，其余为铝。全文摘要一种用于生产书本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产书写笔外部件和表面装饰部件用的铝镁稀土合金，其特征是含有镁１．５－２．０％（重量），混合轻稀土０．１０－０．２０％（重量），杂质中铁、硅、铜总含量＜０．３０％（重量），余量为铝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟成，张淑荣，邓子玉，候爱芹，
申请(专利权)人：沈阳工业学院，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]