一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术是一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，包括硅、铜、镁、锰、锌、铌、钽、镥、铥、镧、铁、钒，其余量为铝进行复合微合金化，复合微合金化元素中硅含量为2～2.8％、铜含量为1.2～1.8％、镁含量为1.4～2.8％、锰含量为0.4～0.8％、锌含量为1.6～2.8％、铌含量为1.8～3.8％、钽含量为0.4～0.8％、镥含量为0.8～1.6％、铥含量为0.5～1％、镧含量为0.8～1.2％、铁含量为2.4～3.8％、钒含量为0.2～0.6％，其余量为铝。本发明专利技术通过在铝合金熔炼过程中加入铌、钽、镥、铥、镧元素来大大增强铝合金材料的冲击韧性以及断后延伸率，很好的解决了现有的铝合金材料冲击韧性以及断后延伸率较差，不能抵抗外界对铝合金的多次撞击和扭转的问题，从而使人们能够正常使用电梯梯级进行作业。

【技术实现步骤摘要】
一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法
本专利技术涉及合金及合金制备
，尤其涉及一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法。
技术介绍
现有的电梯的梯级结构上一般为两种，一种为整体式梯级，另外一种为装配式梯级。目前整体式梯级一般是铝合金整体式梯级，所谓铝合金整体式梯级就是采用铝合金材料一次成型压铸出来的梯级。Al-Si-Cu系铸造铝合金是当前在工业中应用最多的铸造铝合金材料，如国内YL102(AlSi12)、YL112(AlSi8.5Cu3.5)和YL113(AlSi811Cu3)，日本ADC12(AlSi11Cu3)、ADC10(AlSi8.5Cu3.5)以及美国A380(AlSi8.5Cu3.5)等，这些合金具有优异的铸造性能、高的强度和较好的抗腐蚀性，在扶梯电梯、汽车关键零部件(减速器壳体、控制臂)等众多领域广泛应用，但其韧性、塑性较低，如：Y112合金(GB/T15115-94)的强度为240MPa，延伸率仅为1％。如能进一步提高其塑性无疑将提高产品的可靠性和轻量化水平。迄今为止，国内外对铸造成型好、强韧性高、耐腐蚀性好的铸造铝合金材料都进行了大量研究，但冲击韧性≥34.3J/cm2，抗拉强度≥208MPa，断后延伸率≥6.5％，在3.5％NaCl水溶液中浸泡93h的腐蚀速率≤0.049mm/y的铸造铝合金材料尚未见报道。如中国专利CN101798649A公开了一种锆和锶微合金化的6013型铝合金，主要由铝、1.22～1.52％的镁、0.90～1.15％的硅、0.804～1.04％的铜、0.451～0.661％的锰、0.311～0.135％的锌、0.0915～0.135％的锆和0.0157～0.0391％的锶组成；该合金的制备方法是：将纯Al融化后加入Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sr中间合金、纯Mg、纯Zn，待其融化后加入六氯乙烷精炼，静置保温5～10min后去渣并浇铸成锭。该专利技术合金硬度为156.0～159.1HV，抗晶间腐蚀性能处于四级，抗剥落腐蚀性能不低于PB级。该专利技术提供的微合金化铝合金的制备方法为本专利技术提供了一定的指导思路，但是，相比于本专利技术，该专利技术制备的铝合金在冲击韧性、抗拉强度、断后延伸率方面远不如本专利技术制备的铝合金。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的铝合金在冲击韧性、抗拉强度、断后延伸率的问题，本专利技术提供了一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法。一种电梯梯级使用的铝合金材料，包括硅、铜、镁、锰、锌、铌、钽、镥、铥、镧、铁、钒，其余量为铝进行复合微合金化，复合微合金化元素中硅含量为2～2.8％、铜含量为1.2～1.8％、镁含量为1.4～2.8％、锰含量为0.4～0.8％、锌含量为1.6～2.8％、铌含量为1.8～3.8％、钽含量为0.4～0.8％、镥含量为0.8～1.6％、铥含量为0.5～1％、镧含量为0.8～1.2％、铁含量为2.4～3.8％、钒含量为0.2～0.6％。作为进一步的优选方案，所述铌、钽元素的质量之比为2.2～8:1。一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，包括以下的制作步骤：步骤一：配料：计算铝合金原料用量并按照配比准备原料；步骤二：胚料熔料；步骤三：除渣排气；步骤四：混料除渣；步骤五：检测；步骤六：铸造成型；步骤七：热处理；步骤八：时效处理以及氧化。本专利技术一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，所述步骤二：胚料熔料：将铝金属材料加入高温熔炼炉中进行熔炼，并加热温度至800-900℃；然后将配料中选取的硅、铜、镁、锰、锌、铁和钒投放到高温熔炼炉内与金属铝进行混合熔炼；具体步骤为：保持熔炼炉内温度在860～890℃，加入硅粉，并搅拌10～15min；保持熔炼炉内温度在850～870℃，加入铜粉，并搅拌10～15min；保持熔炼炉内温度在830～840℃，加入镁粉锰粉，并搅拌15～20min；保持熔炼炉内温度在800～810℃，将锌粉分3次加入熔炼炉内，每加一次料搅拌5～10min；保持熔炼炉内温度在800～810℃，将铁粉分5次加入熔炼炉内，每加一次料搅拌3～5min。本专利技术一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，所述胚料熔料时加入2.2％的助剂，所述助剂为高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的混合物。本专利技术一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，所述步骤三：除渣排气：对步骤二的熔料进行搅拌、扒渣，除去熔料中的大杂质，每隔5min搅拌一次，搅拌速度为1000-1200r/min,每次搅拌15min，搅拌3次；搅拌之后采用石墨转子对熔料进行除气，每个石墨转子的转速控制在450～700r/min，温度控制在790～820℃，静置35-40min。本专利技术一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，所述步骤四：混料除渣，向除渣排气之后的熔料中加入相应分量的铌、钽、镥、铥、镧升温进行熔炼，从而得到铝合金混料，具体操作为；熔炼炉内温度在830～850℃，加入铌粉，并搅拌5～10min；熔炼炉内温度在810～830℃，加入钽粉，并搅拌5～10min；熔炼炉内温度在850～870℃，加入镥粉，并搅拌10～15min；熔炼炉内温度在860～890℃，分2次加入镧粉，并搅拌15～20min；熔炼炉内温度在830～850℃，加入铥粉，并搅拌10～15min；对上述铝合金混料进行搅拌、二次扒渣，除去熔料中的大杂质，每隔5min搅拌一次，搅拌速度为1200～1500r/min,每次搅拌10min，搅拌3次；搅拌之后采用石墨转子对熔料进行二次除气，每个石墨转子的转速控制在450-700r/min，温度控制在800～850℃，静置25～35min。本专利技术一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，所述步骤五：检测：进行炉前取样分析，检测铝合金混料中合金的成分含量，对成分含量不合格的溶体通过补料方式达到合格的范围，在熔炼过程中不断调整各金属材料的比例来达到预定的要求。本专利技术一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，所述步骤六：铸造成型；将检测合格的铝合金混料转入熔铸静置炉中，对静置炉中的铝合金混料采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为700～775℃，铸造速度为45～60mm/min，控制炉温为770-800℃且炉温稳定后，将铝合金混料倒入预热好的模具中，浇铸，静置，铸造时单支水流量300～310L/min。本专利技术一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，所述步骤七：热处理：将铸造成型之后的铝合金混料安置于580℃的温度中，保温9-10小时；之后自然冷却到室温，防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能,获得铝合金坯料。本专利技术一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，所述步骤八：时效处理以及氧化，将热处理之后的铝合金混料经过3次时效处理，再进行阳极氧化，所述3次时效的第一级时效温度为280～390℃，保温时间为4～8h，第二级时效温度为430℃～490℃，保温时间为24～48h，第三级时效温度为500℃～530℃，保温时间为48～56h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过3次时效处理工艺，可以有效地控制形变结构中析出相的生长以及位错结构的演变，可以使本专利技术中的铝合金获得更大的冲击韧性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电梯梯级使用的铝合金材料，其特征在于：包括硅、铜、镁、锰、锌、铌、钽、镥、铥、镧、铁、钒，其余量为铝进行复合微合金化，复合微合金化元素中硅含量为2～2.8％、铜含量为1.2～1.8％、镁含量为1.4～2.8％、锰含量为0.4～0.8％、锌含量为1.6～2.8％、铌含量为1.8～3.8％、钽含量为0.4～0.8％、镥含量为0.8～1.6％、铥含量为0.5～1％、镧含量为0.8～1.2％、铁含量为2.4～3.8％、钒含量为0.2～0.6％，其余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种电梯梯级使用的铝合金材料，其特征在于：包括硅、铜、镁、锰、锌、铌、钽、镥、铥、镧、铁、钒，其余量为铝进行复合微合金化，复合微合金化元素中硅含量为2～2.8％、铜含量为1.2～1.8％、镁含量为1.4～2.8％、锰含量为0.4～0.8％、锌含量为1.6～2.8％、铌含量为1.8～3.8％、钽含量为0.4～0.8％、镥含量为0.8～1.6％、铥含量为0.5～1％、镧含量为0.8～1.2％、铁含量为2.4～3.8％、钒含量为0.2～0.6％，其余量为铝。2.根据权利要求1所述一种电梯梯级使用的铝合金材料，其特征在于：所述铌、钽元素的质量之比为2.2～8:1。3.根据权利要求1所述一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，其特征在于：包括以下的制作步骤：步骤一：配料：计算铝合金原料用量并按照配比准备原料；步骤二：胚料熔料；步骤三：除渣排气；步骤四：混料除渣；步骤五：检测；步骤六：铸造成型；步骤七：热处理；步骤八：时效处理以及氧化。4.根据权利要求3所述一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤二：胚料熔料：将铝金属材料加入高温熔炼炉中进行熔炼，并加热温度至800-900℃；然后将配料中选取的硅、铜、镁、锰、锌、铁和钒投放到高温熔炼炉内与金属铝进行混合熔炼；具体步骤为：保持熔炼炉内温度在860～890℃，加入硅粉，并搅拌10～15min；保持熔炼炉内温度在850～870℃，加入铜粉，并搅拌10～15min；保持熔炼炉内温度在830～840℃，加入镁粉锰粉，并搅拌15～20min；保持熔炼炉内温度在800～810℃，将锌粉分3次加入熔炼炉内，每加一次料搅拌5～10min；保持熔炼炉内温度在800～810℃，将铁粉分5次加入熔炼炉内，每加一次料搅拌3～5min。5.根据权利要求3所述一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤三：除渣排气：对步骤二的熔料进行搅拌、扒渣，除去熔料中的大杂质，每隔5min搅拌一次，搅拌速度为1000-1200r/min,每次搅拌15min，搅拌3次；搅拌之后采用石墨转子对熔料进行除气，每个石墨转子的转速控制在450～700r/min，温度控制在790～820℃，静置35-40min。6.根据权利要求3所述一种电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：许应龙，许小梅，吉敏祥，
申请(专利权)人：南通江中光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32