一种太阳能电池框架用铝合金型材及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池框架用铝合金型材及其应用，涉及新能源电池框架技术领域，该种铝合金型材由以下元素成分组成：Si、Mn、Zn、Ca、Cr、V、Be、Sb、Te、Pr、Er、Yb、Gd、Al。本发明专利技术的太阳能电池框架用铝合金型材综合性能优良，通过对铝合金成分、含量及制备工艺的整体性改进优化，使制得的太阳能电池框架应用性能提升显著，尤其是在抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率、耐磨性、耐碱性、抗热裂性、耐候性、耐盐雾腐蚀性能指标方面达到了实质性突破，应用场合及领域广泛，能够大大满足新能源市场对高性能电池框架用铝合金型材的迫切需求。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池框架用铝合金型材及其应用
本专利技术涉及新能源电池框架
，具体涉及一种太阳能电池框架用铝合金型材及其应用。
技术介绍
新能源(NE)：又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式，包括太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等，随着近年来新能源技术迅猛发展，太阳能在上述所有能源中起到主导的作用，其更是一种新型的取之不尽的无污染绿色能源，更是我国确定重点发展的七大新兴产业之一，现有的太阳能光伏电池板框架及其支撑结构的支柱、拉杆、支承腿等大多都是采用经济耐用的6063铝合金材料挤压制造而成，是6063铝合金材料应用的新市场，并已全球推行应用。然而由于6063铝合金本身的特点以及不合理的热处理工艺，导致该种铝合金材料在应用至电池框架中时，会存在机械性能不足，抗热裂性差等问题，极大地限制了铝合金材料在新能源产品中更广泛的应用。公开号为CN102719715A的专利申请，公开了一种铝合金及其用于制造太阳能边框铝型材，按质量分数百分比计，该种铝合金型材含有：Mg：0.62-0.65％；Cu：0.08％；Si：0.43-0.46％；Zn：0.06％；Mn：0.04％；Fe：＞0且＜0.18％；Cr：0.04％；Ti：0.06％；余量为Al。专利申请还提供了一种采用上述铝合金挤压制造太阳边框铝型材的制造方法。该种铝合金型材制得的框架力学性能良好，架构不易变形，表面也不易划伤，但是其抗热裂性差，应用性受到影响和限制。公开号为CN106636812A的专利申请，公开了一种应用于太阳能边框的铝合金型材，该铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：锌6％～10％，铜0.1％～3％，镁1％～3％，铁0.3％～0.5％，硅0.5％～1％，锰0.3％～0.6％，镍0.4％～0.8％，银0.2％～0.4％，钪0.03％～0.05％，锆0.02％～0.04％，铒0.02％～0.04％，镧0.03％～0.05％，钇0.01％～0.03％，铈0.01％～0.03％，钛0.03％～0.06％，硼0.08％～0.1％，余量为铝。该种铝合金型材具有优良的耐腐蚀性和耐高温性，但是其耐磨性和耐候性较差，应用性受到影响和限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太阳能电池框架用铝合金型材及其应用，该种铝合金型材综合性能优良，应用性好。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现的：一种太阳能电池框架用铝合金型材，由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.44-0.52％、Mn：0.75-0.90％、Zn：0.39-0.43％、Ca：0.21-0.29％、Cr：0.28-0.36％、V：0.17-0.23％、Be：0.15-0.21％、Sb：0.12-0.18％、Te：0.01-0.04％、Pr：0.02-0.05％、Er：0.08-0.12％、Yb：0.03-0.07％、Gd：0.006-0.010％，余量为Al。进一步地，上述铝合金型材由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.44％、Mn：0.75％、Zn：0.39％、Ca：0.21％、Cr：0.28％、V：0.17％、Be：0.15％、Sb：0.12％、Te：0.01％、Pr：0.02％、Er：0.08％、Yb：0.03％、Gd：0.006％，余量为Al；上述铝合金型材的制备方法如下：步骤一：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；步骤二：将步骤一得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为725℃，铸造速度为60mm/min，得铝合金扁锭；所述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为30Hz，强度为6000AT；步骤三：对铝合金扁锭进行如下均匀化处理：先以180℃/h的速率升温至195℃，并保温50min；再以100℃/h的速率升温至375℃，并保温1.5h；之后以80℃/h的速率升温至520℃，并保温2.5h；接着再以60℃/h的速率升温至605℃，并保温2h；空冷至355℃后，再以100℃/h的速率升温至565℃，并保温2h；风冷至160℃后，再以70℃/h的速率升温至600℃，并保温100min；最后以40℃/h的速率进行降温，并在温度为470℃以及215℃分别保温4h、6h。步骤四：将均匀化后的铝合金扁锭预热至525℃，将预热后的扁锭置于模具中挤压成型，模具温度为486℃，挤压速率为18m/min；步骤五：将挤压成型后的铝合金型材坯件先采用水雾冷却至245℃，再采用风冷冷却至室温状态，随后对型材进行如下时效处理：先以80℃/h的速率升温至125℃，并保温4.5h；再以60℃/h的速率升温至185℃，并保温5.5h；之后以30℃/h的速率升温至240℃，并保温7h；随后以40℃/h的速率降温至150℃，并保温3.5；再以30℃/h的速率升温至205℃，并保温8h；接着以40℃/h的速率降温至160℃，并保温5h；之后以70℃/h的速率降温至105℃，并保温6h；最后空冷至室温即可。进一步地，上述步骤一中，精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为740℃，精炼时间设定在20min。进一步地，上述精炼采用的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比4.5:3:2:1合并得到的。进一步地，上述精炼剂的添加量为金属液质量的0.07％。作为本专利技术另一种优化方案，上述铝合金型材由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.52％、Mn：0.90％、Zn：0.43％、Ca：0.29％、Cr：0.36％、V：0.23％、Be：0.21％、Sb：0.18％、Te：0.04％、Pr：0.05％、Er：0.12％、Yb：0.07％、Gd：0.010％，余量为Al；上述铝合金型材的制备方法如下：步骤一：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；步骤二：将步骤一得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为735℃，铸造速度为80mm/min，得铝合金扁锭；上述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为50Hz，强度为10000AT；步骤三：对铝合金扁锭进行如下均匀化处理：先以200℃/h的速率升温至205℃，并保温40min；再以120℃/h的速率升温至385℃，并保温1h；之后以100℃/h的速率升温至530℃，并保温2h；接着再以80℃/h的速率升温至615℃，并保温1.5h；空冷至365℃后，再以120℃/h的速率升温至575℃，并保温1.5h；风冷至170℃后，再以90℃/h的速率升温至610℃，并保温80min；最后以60℃/h的速率进行降温，并在温度为480℃以及225℃分别保温3.5h、5h。步骤四：将均匀化后的铝合金扁锭预热至535℃，将预热后的扁锭置于模具中挤压成型，模具温度为494℃，挤压速率为20m/min；步骤五：将挤压成型后的铝合金型材坯件先采用水雾冷却至255℃，再采用风冷冷却至室温状态，随后对型材进行如下时效处理：先以100℃/h的速率升温至135℃，并保温4h；再以80℃/h的速率升温至195℃，并保温5h；之后以50℃/h的速率升温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池框架用铝合金型材，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.44‑0.52％、Mn：0.75‑0.90％、Zn：0.39‑0.43％、Ca：0.21‑0.29％、Cr：0.28‑0.36％、V：0.17‑0.23％、Be：0.15‑0.21％、Sb：0.12‑0.18％、Te：0.01‑0.04％、Pr：0.02‑0.05％、Er：0.08‑0.12％、Yb：0.03‑0.07％、Gd：0.006‑0.010％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池框架用铝合金型材，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.44-0.52％、Mn：0.75-0.90％、Zn：0.39-0.43％、Ca：0.21-0.29％、Cr：0.28-0.36％、V：0.17-0.23％、Be：0.15-0.21％、Sb：0.12-0.18％、Te：0.01-0.04％、Pr：0.02-0.05％、Er：0.08-0.12％、Yb：0.03-0.07％、Gd：0.006-0.010％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池框架用铝合金型材，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.44％、Mn：0.75％、Zn：0.39％、Ca：0.21％、Cr：0.28％、V：0.17％、Be：0.15％、Sb：0.12％、Te：0.01％、Pr：0.02％、Er：0.08％、Yb：0.03％、Gd：0.006％，余量为Al；所述铝合金型材的制备方法如下：步骤一：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；步骤二：将步骤一得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为725℃，铸造速度为60mm/min，得铝合金扁锭；所述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为30Hz，强度为6000AT；步骤三：对铝合金扁锭进行如下均匀化处理：先以180℃/h的速率升温至195℃，并保温50min；再以100℃/h的速率升温至375℃，并保温1.5h；之后以80℃/h的速率升温至520℃，并保温2.5h；接着再以60℃/h的速率升温至605℃，并保温2h；空冷至355℃后，再以100℃/h的速率升温至565℃，并保温2h；风冷至160℃后，再以70℃/h的速率升温至600℃，并保温100min；最后以40℃/h的速率进行降温，并在温度为470℃以及215℃分别保温4h、6h。步骤四：将均匀化后的铝合金扁锭预热至525℃，将预热后的扁锭置于模具中挤压成型，模具温度为486℃，挤压速率为18m/min；步骤五：将挤压成型后的铝合金型材坯件先采用水雾冷却至245℃，再采用风冷冷却至室温状态，随后对型材进行如下时效处理：先以80℃/h的速率升温至125℃，并保温4.5h；再以60℃/h的速率升温至185℃，并保温5.5h；之后以30℃/h的速率升温至240℃，并保温7h；随后以40℃/h的速率降温至150℃，并保温3.5；再以30℃/h的速率升温至205℃，并保温8h；接着以40℃/h的速率降温至160℃，并保温5h；之后以70℃/h的速率降温至105℃，并保温6h；最后空冷至室温即可。3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池框架用铝合金型材，其特征在于，步骤一中，精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为740℃，精炼时间设定在20min。4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池框架用铝合金型材，其特征在于，所述精炼采用的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏芳芳，
申请(专利权)人：合肥天沃能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34