一种低成本高强耐蚀铝合金双金属复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及双金属复合材料领域，特指一种低成本高强耐蚀铝合金双金属复合材料的制备方法。本发明专利技术采用双金属复合材料的设计理念，通过固

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高强耐蚀铝合金双金属复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及双金属复合材料领域，特指一种采用固
‑
液压力复合铸造的方式制备7075/6061铝合金双金属复合材料的方法，所专利技术的复合材料具有低成本、高强度、高耐蚀性等优异性能。

技术介绍

[0002]随着轻量化的越发普及，对于铝合金材料的性能要求越发的严格，因此轻质高强耐蚀的铝合金的开发与制备越发关键。7075铝合金是一种高强度、低密度的材料，是商用的最强力合金之一。但是，其在服役过程中，尤其是在沿海环境中容易发生局部腐蚀(尤其应力腐蚀)，给产品的应用带来极大的安全隐患。7075铝合金的耐蚀性能大大的限制了其应用领域，因此在保证7075铝合金力学性能的同时改善其耐蚀性能的研究对于该材料的商业化应用意义重大。6061铝合金虽然没有像7075铝合金一样优异的力学性能，但其耐蚀性远优于7075铝合金。因此采用双金属复合材料的设计理念制备7075/6061铝合金双金属复合材料是改善7075铝合金耐蚀性能有效方法。
[0003]对于铝合金双金属复合材料的制备，目前存在的制备技术主要有爆炸焊接法、轧制复合法、结晶器铸造法等。但这些技术普遍存在生产成本高、效率低、粘结强度不均等问题。固
‑
液复合铸造法是一种工业成本小、操作难度低、复合性能好的制备双金属铝合金复合材料的方法，但需要去除基体表面的氧化膜。常见的去除基体表面氧化膜的方法主要有电镀、化学镀。这些方法不但操作复杂而且对环境不友好。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术为克服7075铝合金耐蚀性能差这一性能缺陷，提供了一种7075/6061铝合金双金属复合材料的制备方法。即在传统的复合铸造基础上采用B2O3浸镀的方式对基板进行处理，消除氧化膜影响，实现两金属冶金结合。同时在铸造过程中施加一定的压力。本专利技术具体制备方法如下：
[0005]1)通过打磨
‑
除油
‑
碱洗
‑
酸洗步骤对7075铝合金板材进行预处理以保证板材表面清洁无氧化，其中上述每个步骤结束后都用去离子水清洗板材。
[0006]2)将预处理后的7075铝合金基板浸入到B2O3溶液中进行盐浸处理，之后将板材取出放入120℃的鼓风干燥箱内烘干备用。
[0007]3)将盐浸处理后的7075铝合金基板放入H13钢模具中，在马弗炉内进行预热处理。
[0008]4)在电阻炉内熔炼6061铝合金，当熔体温度达到680℃时加入C2Cl6精炼剂，对熔体进行除气扒渣，之后将熔体温度升高至浇铸温度，并保温。
[0009]5)将7075铝合金基板随H13模具一同取出，迅速将保温的6061铝合金熔体浇入模具之中，并迅速转移至压力机下进行加压并保压。
[0010]6)挤压完成后，将材料从挤压磨具中取出，空冷至室温，初步得到7075/6061铝合金双金属复合材料。
[0011]7)对铸态的7075/6061铝合金双金属复合材料进行T6热处理，热处理工艺：470℃固溶处理60min，35
‑
45℃水淬火，然后120℃时效30h，进一步提升其性能，得到高强耐蚀的7075/6061铝合金双金属复合材料。
[0012]步骤(1)中，7075铝合金板材打磨是在180#砂纸上进行，在保证表面具有一定粗糙度的同时去除油污；除油工艺是在型号Q
‑
6803的铝材清洗剂中超声10分钟，以去除残留油污；碱洗工艺是将铝板放入质量浓度10％的氢氧化钠溶液中静置3分钟，对铝合金表面进一步清洗，以清除渗入铝基体表层的油污，碱洗过程中腐蚀很剧烈，产生的大量氢气有利于清除铝合金不溶性杂质，并且去除铝合金表面钝化层，使新鲜的铝基体裸露；酸洗将铝板放入质量浓度10％的硫酸溶液中静置3min，碱洗后的铝板表面会形成一层不溶性的氧化物层，采用酸洗将其去除。
[0013]步骤(2)中盐浸处理的B2O3溶液的质量浓度为3％
‑
6％，溶液温度为50℃
‑
80℃，盐浸时间为3
‑
5分钟。采用B2O3盐浸处理7075铝合金板材既可以保证其表面不被氧化又可以改善其表面的润湿性。
[0014]步骤(3)中7075铝合金基板随模具预热的温度为438℃
‑
484℃，预热时间为25
‑
40分钟。
[0015]步骤(4)中6061铝合金的浇铸温度为696℃
‑
742℃。
[0016]步骤(5)中浇入模具中的6061铝合金质量与7075铝合金基板的质量比为0.3～1.5：1。
[0017]步骤(5)中所制备的复合材料在压力机下加压压力为52MPa
‑
82MPa，保压时间为3
‑
5分钟。
[0018]本专利技术的优点：采用双金属复合材料的设计理念，通过固
‑
液复合的方式在7075铝合金表面形成6061铝合金覆层制备复合材料，解决了7075铝合金耐蚀性能差所致应用领域受限的问题；制备过程中通过对7075铝合金板材进行B2O3盐浸处理的方式改善了传统固
‑
液复合制备双金属材料界面润湿性差的问题；通过在复合铸造过程中加压处理改善复合板界面结合不均问题，从而复合材料整体性能得到提升。该复合材料的制备方法工艺简单、成本低，可实现工业化生产。
附图说明
[0019]图1为7075铝合金基板B2O3盐浸浓度3％条件下7075/6061铝合金双金属复合材料的界面区显微组织形貌。
[0020]图2为7075铝合金基板B2O3盐浸浓度3％条件下7075/6061铝合金双金属复合材料的界面区扫面电镜显微组织。
[0021]图3为7075铝合金基板B2O3盐浸浓度3％条件下，7075/6061铝合金双金属复合材料界面区Al、Mg、Zn、Cu元素分布趋势。
[0022]图4为本方法制备的7075/6061铝合金复合材料经T6热处理后的显微组织图。
[0023]图5为本方法制备的7075/6061铝合金复合材料经T6热处理后垂直于界面方向硬度。
[0024]图6为复合材料剪切拉伸试样尺寸图。
[0025]图7为本方法制备的7075/6061铝合金复合材料经T6热处理后剪切强度与位移曲
线。
具体实施方式
[0026]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0027]实施例1
[0028]制备7075/6061铝合金双金属复合材料，将7075铝合金板材进行预处理，之后将其在50℃的质量浓度为3％的B2O3盐溶液中进行盐浸处理，放入烘箱内对7075铝合金板材烘干，待烘干结束后随模具一同放入460℃马弗炉内进行预热40min。
[0029]熔炼6061铝合金，熔体温度达到680℃时加入C2Cl6精炼剂，对熔体进行除气扒渣，之后继续升高熔体温度至720℃，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本高强耐蚀铝合金双金属复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：1)对7075铝合金板材进行预处理以保证板材表面清洁无氧化；2)将预处理后的7075铝合金板材浸入到B2O3溶液中进行盐浸处理，之后将板材取出烘干备用；3)将盐浸处理后的7075铝合金板材放入H13钢模具中，在马弗炉内进行预热处理；4)在电阻炉内熔炼6061铝合金得到熔体，加入C2Cl6精炼剂，对熔体进行除气扒渣，之后将熔体温度升高至浇铸温度，并保温；5)将7075铝合金基板随H13模具一同取出，迅速将保温的6061铝合金熔体浇入模具之中，并迅速转移至压力机下进行加压并保压；6)挤压完成后，将材料从挤压磨具中取出，空冷至室温；7)对铸态的7075/6061铝合金双金属复合材料进行T6热处理，得到高强耐蚀的7075/6061铝合金双金属复合材料。2.如权利要求1所述的一种低成本高强耐蚀铝合金双金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，通过打磨
‑
除油
‑
碱洗
‑
酸洗步骤对7075铝合金板材进行预处理以保证板材表面清洁无氧化，其中上述每个步骤结束后都用去离子水清洗板材；7075铝合金板材打磨是在180#砂纸上进行，在保证表面具有一定粗糙度的同时去除油污；除油工艺是在型号Q
‑
6803的铝材清洗剂中超声10分钟，以去除残留油污；碱洗工艺是将铝板放入质量浓度10％的氢氧化钠溶液中静置3分钟，对铝合金表面进一步清洗，以清除渗入铝基体表层的油污，碱洗过程中腐蚀很剧烈，产生的大量氢气有利于清除铝合金不溶性杂质，并且去除铝合金表面钝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松利，李建鹏，刘明杰，王尊，邱星棋，潘威武，王彬彬，卢嘉东，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：