论文:铝合金


     新技术专题 论文题目: 铝合金 姓 名: 刘铭 学院名称:    材料与冶金学院   专业班级: 材控16-A3 学 号: 120163202039 铝合金 摘要:随着我国经济与科技的不断发展,我国的有色金属行业也实现了快速发展,并且我国有色金属的应用技术也出现了跨越式的发展,尤其是铝合金这种合成金属,以其独特的属性在航空、骑车以及轻工业、建筑、食品等多行业多部门被广泛使用。这种强大的市场需求量也对铝加工厂造成了一定的生产压力。这里对铝合金的精炼,导电氧化工艺及热处理的一些探讨研究。 1. 铝合金的精炼 1.1 精炼的概念 精炼:熔体中除去气体,于铝熔体主要是氢气,占70-90%,、夹杂物和有害元素,以获得优良金属液对的工艺方法和操作过程称为精炼,也称为净化。按作用原理可分为:吸附精炼和非吸附精炼。按精炼部位可分为炉内精炼、浇包精炼和在线式精炼(或炉外连续精炼)。【1】 1.2 精炼剂 从熔体中除去气体、夹杂物和有害元素的物质称为精炼剂。按常温物态分:固态精炼剂(块状和粉末、液态精炼剂和气态精炼剂。按作用分:覆盖剂、除气剂、精炼剂(又称复合净化剂)、打渣剂(又称渣铝分离剂)、清炉剂、除镁剂、除钠剂、除钙剂等。 气体精炼剂 1.惰性气体:不与铝熔体反应且在熔体中不溶解或溶解极微的气体,如氩气、氮气等 2.活性气体(能与熔体产生化学反应但不对铝熔体造成污染的气体,如氯气、氟利昂、六氟化硫等) 3.混合气,如氮-氩、氩-氯、氮-氟利昂、氩-六氟化硫、氮-氯-一氧化氮等。 基本要求:保证达到预期精炼效果所必需的气体纯度。 固态和液态精炼剂 (1)按组分: 1单组分溶剂:主要指氯盐精炼剂。氯盐精炼剂通常具有挥发性大、沸点较低、精炼处理时反应比较激烈的特点;但氯盐一般都有吸湿性,反应最终产物氯化铝有一定毒性,污染环境。对于某些氯盐还会增加金属杂质含量,其使用受到限制。 2复合溶剂:指有两种或两种以上的单盐经混合或融合而成的盐类混合物。只是铝材行业目前使用最广泛的一类精炼剂。 复合溶剂的基本要求:在加工温度范围内不产生有害于铝液的化学反应;有良好的精炼性,或覆盖性,或打渣性,或要求的去除金属杂质的性能;熔点应低于熔炼温度,并在液态下保持良好的流动性,不论哪种复合溶剂,都应便于铝液分离,且不黏附于炉壁和工具;密度应小于工作温度下铝液的密度;彻底干燥;来源充足,供应方便,价格便宜。 复合溶剂的配方原理:(1)表面张力与溶剂成分的关系;(2)熔点与溶剂成分的关系;(3)各成分的作用。 精炼剂的除杂作用 在铝及铝合金熔体中,精炼剂能够通过物理的、化学的或物理化学的相互作用,从熔体中除去金属杂质,氧化物及其它氧化物夹杂等。精炼剂的除杂能力是由精炼剂对熔体中的氧化物夹杂的吸附、溶解作用以及精炼剂与熔体中杂质之间的化学作用决定的。精炼剂和夹杂物之间的界面张力越小,精炼剂的吸附作用越好,除杂作用越强。铝熔体中有一部分金属杂质在熔炼过程中是很难除掉的,这部分杂质只能在原材料中严格限制,如硅、铁等杂质,而另一部分金属杂质,如钙、锌等金属,它们都将对铝合金的性能产生不良影响,这些有害杂质应设法在熔炼或铸造之前除去,传统的方法是熔炼中在炉内加入精炼剂进行处理,故称作为“精炼”。 铝及其合金熔体中非金属夹杂物的来源 铝熔体中的非金属夹杂物(主要为氧化夹杂物),绝大多数来源于熔炼和浇铸,按照化学反应原理,铝与炉气中的与、、 (汽)、、CO、、、等反应最终都生成与夹杂物,特别是铝熔体与水汽反应既生成氢又生成Al2O3,反应生成物都是对产品有害的物质。【2】 1.3 精炼的方法 1 吸附净化:气泡浮游法、溶剂法、过滤法 2 非吸附净化:真空处理法、超声波处理法、稀有合金除氢法、电溶剂法 3 复合净法 1.4铝合金的种类 铝合金系是按主要合金元素来确定的,其牌号有四位数字(或有一位字母)表示,1XXX 是纯铝,铝含量不小于 99.00%,其最后两位数字表示百分含量中小数点后的两位。2XXX~8XXX 是铝合金。最后两位数字只用于识别同一系中的不同合金,如第二位数字为 0,表示原始合金,如为 1~9,表示改型合金。或在牌号第二位采用英文字母表示原始合金的改型,即A表示原始合金,B~Y表示改型合金。【3】 2.铝合金的导电氧化工艺 2.1 铝合金的导电氧化原理 铝及铝合金的表面处理工艺有阳极氧化和化学氧化,化学氧化膜导电,但通常呈彩虹色,影响产品美观。我们在化学氧化工艺的基础上进行摸索,成功研制出导电氧化处理工艺。该工艺是将铝件放在含有铬酐、磷酸的酸性溶液中化学处理,获得一层导电性良好又有一定防护性能的透明保护膜。 铝成膜反应式为:Al + CrO3 + 2H3PO4 →AlPO4 + CrPO4 +3H2O【4】 2.2 前处理 (1)除油 铝在空气中极不稳定,易生成用肉眼也难以识别的氧化膜。由于铝件加工工艺的不同铸造成型,或是由延压板材直接剪切而成,或是机械精细加工成型,或是经不同工艺成型后又经热处理或焊接等等,经上述不同的加工工艺,工件表面会留下不同状态、不同程度的污物或痕迹,在前处理工序中必须根据工件表面的实际情况选择前处理的工艺方法。精细加工件在前处理工序中需要注意的问题:精细加工件虽然表面的自然氧化膜才初生成、较易清除,但细腻重,特别是孔眼内及其周围(因机加工过程中润滑需要而添加的) ,这类工件必须先经有机溶剂清洗,若直接用碱洗不但油腻重难以除净,且精细加工面承受不了长时间的强碱腐蚀,结果还会影响到工件表面的粗糙程度和公差的配合,最终成为废品。铸造成型件在前处理工序中需要注意的问题:铸造成型件并非所有表面都经过机械加工的,未经机加工的表面留有浇铸过程中形成的过厚氧化层,有的还夹有砂层,一般情况下,机加工或喷砂方法先除去这一部位的原始氧化膜,或是经碱洗后再加工,只有这样才能既除净未加工部位的原始氧化层,又避免机加工部位公差尺寸的改变。经过热处理或焊接工艺的工件在前处理工序中需要注意的问题, 按工艺要求,工件转入热处理或焊接工序之前需经有机溶剂清洗,除净表面油污,但目前一般做不到这一点,故工件表面形成一层油污烧结的焦化物,这层焦化物在有机溶剂中难以除净,若浸泡在碱液中会引起局部腐蚀,产生麻点或造成凹凸不平,严重影响产品质量。用浓硝酸浸泡的方法来松软这层焦化物,待焦化物松软后在碱液中稍加清洗即能彻底除净。有机溶剂除油油污不太严重的可采取在溶剂中短时间浸泡;油污严重的应采取用棉纱蘸溶剂揩擦,或用鬃刷刷洗。操作中要注意安全,用后剩余溶剂要妥善保管好。【5】 (2)晾干 无论采用何种有机溶剂的清洗方式,晾干工序决不可省略,否则将会失去清洗意义。 (3)绑扎 ①绑扎用的材料宜选用铝线,禁用铜线和镀锌铁线,可用退去锌层的铁线。 ②稍大件的单件绑扎为好,尽可能绑在离零件边沿最近的孔眼中,以减少对工件表面的影响。 ③不同种工件不宜同绑于一串中,因不同成分(牌号) 的铝材氧化处理时间是有所区别的。 ④注意所绑扎的工件悬空时的方向,要避免凹入部位因朝下而产生窝气 2.3 工艺流程 工艺流程如下:铝合金零件→常温除油→水洗→碱液腐蚀→精蚀→水洗→硝酸(1∶1) 酸洗→水洗→化学导电氧化→水洗→封闭→水洗→纯净水洗→干燥。 2.4 后处理 (1)循环水冲洗→(2)热水冲洗→(3)干燥→(4)老化→(5)自检 3.热处理 3.1 铝合金热处理原理 铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却,改变其合金的组织,其主要目的是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善 加工型能,获得尺寸的稳定性。 3.2 铝合金热处理特点 对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。然而对铝合金并不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。但这 种淬火后的合金,放置一段时间(如 4~6 昼夜后), 强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。时效可以在常温下发生,称自然时 效,也可以在高于室温的某一温度范围(如 100~ 200℃)内发生,称人工时效。【6】 4.结语  目前,我国已掀起了铝加工发展的第三次高潮,在建和拟建大批具有一定规模和高装备水平的挤压生产线、精密模锻生产线、深加工生产线,同时大力开发新产品和新技术,不断提高质量,提高生产效率和经济效益。可以预料,铝及铝合金工业将成为我国的支柱产业之一,我国将成为世界铝及铝工业大国、强国。 参考文献: 【1】 周家荣,《铝合金熔铸生产技术问答》,冶金工业出版社,2008-1-1 【2】刘静安,谢水生.《铝合金材料的应用与技术开发》[M].北京:冶金工业出版社,2004:50-52,198-199. 【3】百度文库,《铝合金的种类及用途》 【4】李杨. 《铝的金黄色导电氧化膜制备工艺》[J ].材料保护,2003 , 36 (4) :70. 【5】郑瑞庭. 关于“铝及铝合金导电氧化工艺经验谈”一文的补充[J ].电镀与涂饰,2002 ,21(4) :59. 【6】陈志远.铝合金热处理技术.上海工程技术大学,1998,5. 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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