一种再生耐磨变形铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种再生耐磨变形铝合金及其制备方法；再生变形耐磨铝合金以6000系废杂铝合金为主要原料，其成分按重量百分比含有：0.6～1.0％Si；1.0～1.5％Mg；0.8～1.2％Fe；0.6～1.0％Mn；0.6‑0.8％Cu；0.1～0.3％Zn；0.1～0.4％RE；0.03～0.08％Sr；余量为铝；该制备方法包括6000系废杂铝合金熔炼、合金成分调整、铸造成型、均匀化热处理、轧制成型和固溶时效处理。所得再生耐磨变形铝合金的热裂敏感系数1.3‑1.5，摩擦系数为0.32‑0.38；同时具有降低的热裂倾向与较高的耐磨性，解决了6000系铝合金材料难以兼顾热裂倾向与耐磨性技术难题。

A Regenerated Wear Resistant Deformed Aluminum Alloy and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种再生耐磨变形铝合金及其制备方法
本专利技术涉及一种再生耐磨变形铝合金及其制备方法，尤其涉及基于富Fe和Cu的废杂6000系铝合金再生制备耐磨的变形铝合金。
技术介绍
铝及其铝合金具有易加工、低密度、导电性和抗蚀性好等优点，具有广泛的应用前景。铝已成为当今世界消耗量最大的有色金属，每年铝制品报废的铝合金总量约占全球铝市场总需求量的一半，废杂铝的回收利用具有能耗低，可实现资源循环再生利用等显著优势，对铝合金产业发展具有重要意义。在常见的废杂铝中，以6000系为代表Al-Si-Mg变形铝合金最为广泛，主要应用在建筑型材、汽车车身部件等领域，其中又以6061和6063最为普遍。因回收的废杂铝来源复杂，品种多，精确分类较难，除杂去污所需成本较高，使得再生铝成分难以控制。此外，铝制品使用中常与Fe和Cu基部件配合或利用Fe基连接件进行组装，在废杂铝回收拆分过程中无法有效去除。因此，再生铝合金最为显著的成分特点是其Fe和Cu含量较高。此外Cr、Sn、Ti等杂质元素的含量也较高，同时熔体中往往存在粗大夹杂、合金相粗大、气体含量高等实际问题，使得再生铝合金的保级利用技术难度大，回收后的再生铝合金其力学性能显著降低。此外更为重要的问题是，在Fe和Cu的含量显著超标，而Fe和Cu又是导致铝合金热裂缺陷的重要有害元素，因此在制造过程中，再生铝合金的热裂倾向很大，生产成品率较低，制造成本高。再生铝中Fe含量高，容易形成粗大硬脆的富铁相，恶化材料的力学性能。中国专利技术专利申请201310545026.X公开了一种再生铝的除铁方法，往再生铝熔体中加入Al-B和Al-Mn中间合金，在机械振动下铸造冷却，可是富铁相在合金凝固过程中发生沉降，有效去除再生铝中的富铁相。但富铁相的硬度高，若能有效变质并控制富铁相形态并发挥其强化作用应有利于铝合金耐磨性能的改善。中国专利技术专利申请201611080903.0公开了一种耐磨铝合金。其成分按重量百分比含有：10～12％Si；8～12％Mg；0.8～1.6％Fe；0.3～0.7％Mn；0.3～0.7％Cr；0.05～0.1％Sr；余量为铝。该合金利用A356铸造铝合废旧制品为原材料，首先熔化并加入Al-20％Si和纯Mg进行合金化，生成高含量的Mg2Si，采用Mn-Cr复合变质富Fe相形态，Mg2Si和富铁相协同作为增强体发挥耐磨作用。6000系铝合金的硬度与耐磨性较低，现有技术文献(吴跃.合金元素及热处理工艺对Al-Mg-Si-Cu合金组织与性能的影响[D].2015.)公开了一种提高铝6061铝合金耐磨性的方法，通过提高6061铝合金中Cu含量，增加合金的弥散强化相，使得合金的硬度及耐磨性显著提高。然而一般铝合金中的弥散强化相的凝固温度较低，属于合金整体凝固过程中的后凝固相，扩大了合金的凝固区间，使凝固方式转变为晶粒不规则长大的糊状凝固，在温度下降到液相线以下后，容易结成枝晶网络，降低熔体流动性，提高其热裂倾向。因此6000系铝合金中提高耐磨性与降低热裂倾向存在矛盾关系。如现有的技术文献(乐启炽,李浩宇,柏媛媛,etal.铝合金凝固收缩行为研究[J].东北大学学报(自然科学版),2015,36(5):646-650.)公开了6061变形铝合金的热裂敏感系数(CSC)的值为1.4，具有较低的热裂倾向。而另一技术文献(夏天东,彭芳庆,赵文军,etal.几种变形铝合金与不锈钢干摩擦性能的研究[J].热加工工艺,2010,39(22):53-56.)公开的6061变形铝合金摩擦系数为0.43，相对较高。总体而言，6061铝合金中由于其强化相较少，材料的力学性能与耐磨性较低，另一方面其凝固区间小，具有较好的流动性与较低的热裂倾向。现有技术难以兼顾6000系铝合金的耐磨性与热裂倾向。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术提供一种具有热烈倾向较小，耐磨性显著提高的，生产成本较低的6000系再生耐磨变形铝合金及其制备方法。本专利技术以基于废杂6000系变形铝合金为主要原材料，通过铸造组织控制、元素调整，开发获得具有较低热裂倾向，时效强化效果显著，耐磨性能优异的再生耐磨变形铝合金及其制备方法。该耐磨铝合金可用于轻工制造业(制衣、制鞋等)领域耐磨模具制造。本专利技术方法中的再生铝合金成分按重量百分比含有：0.6～1.0％Si；1.0～1.4％Mg；0.8～1.2％Fe；0.6～1.0％Mn；0.1～0.4％RE；0.03～0.05％Sr；0.6～0.9％Cu；0.1～0.3％Zn；余量为铝。变质过后对材料进行轧制变形和热处理，与现有再生铝相比，本专利技术的再生铝合金力学性能改善，特别是其耐磨性能显著提升，热裂倾向较小，有利于提高成品率，降低生产成本。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种再生变形耐磨铝合金，以6000系废杂铝合金为主要原料，其成分按重量百分比含有：0.6～1.0％Si；1.0～1.5％Mg；0.8～1.2％Fe；0.6～1.0％Mn；0.6～0.8％Cu；0.1～0.3％Zn；0.1～0.4％RE；0.03～0.08％Sr；余量为铝其中RE为Ce和La两者的混合稀土。该再生变形耐磨铝合金的热裂敏感系数1.3-1.5，摩擦系数为0.32-0.38，轧制热处理态条件下合金的硬度为124-130HB；同时具有降低的热裂倾向与较高的耐磨性。所述的再生变形耐磨铝合金的制备方法，包括以下步骤：1)废杂铝合金熔炼：对于6000系废杂铝合金制品进行分拣、称量、熔炼，然后进行熔体精炼处理，精炼温度为680～720℃；2)合金成分调整：根据成分按重量百分比，通过向步骤1)熔化的再生铝合金熔体中添加Al-20％Mn、Al-50％Mg、Al-20％Fe、Al-10％RE和Al-10％Sr中间合金进行成分调整；其中RE为含Ce和La的混合稀土；熔化后吹入氮气搅拌至合金成分均匀，静置保温后得到成分调整的再生铝合金；3)铸造成型：对步骤2)制备的合金熔体普通金属型铸造成型，获得铝合金铸造板材；4)均匀化热处理：对经步骤3)铸造成型的铝合金板材置于电阻炉进行均匀化处理；5)轧制成型：对经步骤4)均匀化热处理后的铝合金板材进行多道次轧制；6)固溶时效处理：将步骤5)轧制后的再生铝合金板材进行固溶时效处理。为进一步实现本专利技术目的，优选地，步骤1)所述的精炼处理的静置保温时间为30～60min。优选地，步骤2)所述的搅拌的时间为20～30min。优选地，步骤2)所述的静置保温的时间为2～4h。优选地，步骤4)所述的均匀化处理的工艺为：温度490～510℃，保温时间8～12h。优选地，步骤5)所述的轧制的工艺为：每道次变形量5％，总变形量控制为50～90％。优选地，步骤6)所述的固溶时效处理的工艺为：在电阻炉中经530～550℃保温3～6h后进行固溶处理，出炉水冷，再经170～200℃保温8～12h后出炉空冷。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术所得再生耐磨变形铝合金的热裂敏感系数1.3-1.5，摩擦系数为0.32-0.38；同时具有降低的热裂倾向与较高的耐磨性，解决了6000系铝合金材料难以兼顾热裂倾向与耐磨性技术难题。(2)本专利技术利用多元复合变质，细化再生铝合金中富铁相，缩短合金凝固区间，同步实现再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种再生变形耐磨铝合金，其特征在于，以6000系废杂铝合金为主要原料，其成分按重量百分比含有：0.6～1.0％Si；1.0～1.5％Mg；0.8～1.2％Fe；0.6～1.0％Mn；0.6～0.8％Cu；0.1～0.3％Zn；0.1～0.4％RE；0.03～0.08％Sr；余量为铝其中RE为Ce和La两者的混合稀土。

【技术特征摘要】
1.一种再生变形耐磨铝合金，其特征在于，以6000系废杂铝合金为主要原料，其成分按重量百分比含有：0.6～1.0％Si；1.0～1.5％Mg；0.8～1.2％Fe；0.6～1.0％Mn；0.6～0.8％Cu；0.1～0.3％Zn；0.1～0.4％RE；0.03～0.08％Sr；余量为铝其中RE为Ce和La两者的混合稀土。2.根据权利要求1所述的再生变形耐磨铝合金，其特征在于，该再生变形耐磨铝合金的热裂敏感系数1.3-1.5，摩擦系数为0.32-0.38，轧制热处理态条件下合金的硬度为124-130HB。3.权利要求1所述的再生变形耐磨铝合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)废杂铝合金熔炼：对于6000系废杂铝合金制品进行分拣、称量、熔炼，然后进行熔体精炼处理，精炼温度为680～720℃；2)合金成分调整：根据成分按重量百分比，通过向步骤1)熔化的再生铝合金熔体中添加Al-20％Mn、Al-50％Mg、Al-20％Fe、Al-10％RE和Al-10％Sr中间合金进行成分调整；其中RE为含Ce和La的混合稀土；熔化后吹入氮气搅拌至合金成分均匀，静置保温后得到成分调整的再生铝合金；3)铸造成型：对步骤2)制备的合金熔体普通金属型铸造成型，获得铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜军，黄正阳，何健松，史明波，
申请(专利权)人：华南理工大学，清远市正通金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44