[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋁銅合金材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410209761.8
• 申請(qǐng)日: 2014-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104005062B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱承飛;瞿澄;馬超;姚力軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25D3/44
• 分類(lèi)號(hào): C25D3/44;C25D5/34;C25D5/50
• 代理公司: 南京蘇科專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司32102
• 代理人: 郭百濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金材料的制備方法，更具體地說(shuō)涉及一種鋁銅合金材料的制備方法，屬于材料表面處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁銅合金也稱(chēng)硬鋁合金，是工業(yè)中廣泛應(yīng)用的金屬結(jié)構(gòu)材料之一。由于其具有良好的綜合力學(xué)性能，如高的強(qiáng)度，很好的延展性和塑性良好的高溫性能及切削性，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在航空航天產(chǎn)品、輕型裝甲以及汽車(chē)的某些零部件等民用領(lǐng)域。例如航空航天結(jié)構(gòu)件、焊條焊料、機(jī)械加工品、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞機(jī)輪等等。段文燕等研究了高壓處理對(duì)銅鋁合金顯微組織、力學(xué)性能及摩擦因數(shù)的影響。結(jié)果表明：經(jīng)2GPa高壓處理后，銅鋁合金的組織得到細(xì)化，分布更加均勻；其納米壓痕硬度、彈性模量、硬彈比和彈性回復(fù)系數(shù)均有所提高，但摩擦因數(shù)卻稍有降低。張磊等采用脈沖磁場(chǎng)技術(shù)制備了半固態(tài)Al-4.5Cu合金坯料，考察了冷卻速度和脈沖頻率對(duì)半固態(tài)坯料初生α-Al相形貌和尺寸的影響。結(jié)果表明，初生α-Al相平均晶粒尺寸和平均形狀系數(shù)分別隨著冷卻速度的減小和脈沖頻率的增加而相應(yīng)的減小和增加。

Al-Cu類(lèi)合金是工業(yè)上最早采用的鑄鋁合金。鑄造法工藝其優(yōu)點(diǎn)是可制成形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯。鋁銅合金的制備研究主要集中在除氣、脫氧、除渣、變質(zhì)處理等方面。由于鋁銅合金的結(jié)晶溫度范圍較小，流動(dòng)性好，但是體收縮率比較大，容易形成縮孔等缺陷。此外，由于鋁銅合金表面熔煉時(shí)容易產(chǎn)生一層Al2O3保護(hù)膜，可以阻止銅液的氧化。但是這層Al2O3保護(hù)膜很容易在熔煉過(guò)程中遭到破壞，因此通常在熔煉過(guò)程中采用木炭、玻璃等覆蓋熔劑或者Na2CO3、CaF2等精煉熔劑來(lái)防止氧化和吸氣。精煉熔劑的加入勢(shì)必造成材料純度、導(dǎo)電性以及力學(xué)性能下降。真空熔煉的鋁銅合金質(zhì)量較好，但是由于真空設(shè)備成本高，生產(chǎn)效率低下，固很少采用。熔煉后的鋁銅錠表面及內(nèi)部往往出現(xiàn)氧化鋁夾渣，這種粗大的氧化物夾渣將大大降低鋁銅合金的力學(xué)性能。為了避免生產(chǎn)中出現(xiàn)上述問(wèn)題，需要研發(fā)一種新方法來(lái)制備鋁銅合金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決鋁銅合金在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生縮裂、充型不良等鑄造缺陷的問(wèn)題，提供一種鋁銅合金材料的制備方法。該方法縮短了工藝流程，提高了工作效率，大大降低了能耗，周期短、成本低。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的鋁銅合金材料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)依次用320目、500目、1000目水磨砂紙將陰、陽(yáng)電極材料打磨拋光至鏡面光亮；

(2)將打磨后的陰極材料先用乙醇清洗，再用蒸餾水沖洗掉表面殘留的乙醇，然后將陰、陽(yáng)電極材料浸泡在熱堿洗液中進(jìn)行堿洗除去表面油污，將陰、陽(yáng)電極材料取出后用蒸餾水清洗電極表面殘留堿液；再將陰極材料極放入酸洗液中除去表面氧化膜，活化陰極；

(3)連接電路，打開(kāi)直流電源，將陰、陽(yáng)電極材料連接好后浸入電解液中進(jìn)行沉積、電鍍；

(4)將電鍍后的試樣放入管式氣氛爐中進(jìn)行熱處理，熱處理結(jié)束后即得鋁銅合金材料；

其中所述的陽(yáng)極材料為純鋁片，陰極材料為純銅片。

本發(fā)明的鋁銅合金材料的制備方法，其進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的堿洗液配方為：NaOH5～15g/L、Na₂CO₃25～45g/L、NaPO₃30～50g/L，堿洗液溫度50～70℃，堿洗時(shí)間10～20min；酸洗液配方為：HCl20～40g/L，酸洗活化時(shí)間1～2min；從堿洗液、酸洗液中取出的電極均用流動(dòng)蒸餾水沖洗后吹干。

本發(fā)明的鋁銅合金材料的制備方法，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的電解液中無(wú)水AlCl₃、NaCl、KCl質(zhì)量比為3:1:1～8:1:1，所述的沉積電流密度為0.5～5A/dm²，沉積溫度為140～180℃；整個(gè)電鍍過(guò)程中保持電解液攪拌，以確保熔鹽成分及溫度的均勻性；電鍍結(jié)束后，將試樣迅速放入水中超聲清洗后吹干。

本發(fā)明的鋁銅合金材料的制備方法，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的將電鍍后的試樣放入管式氣氛爐中進(jìn)行熱處理步驟為：將電鍍后的試樣放入管式氣氛爐，預(yù)先通1小時(shí)氬氣置換出體系中的空氣后以5℃/min的升溫速度升溫；熱處理溫度為650～850℃，保溫4～6小時(shí)后降溫至室溫，整個(gè)過(guò)程中維持氬氣流量80mL/min。

本發(fā)明的有益效果是：