[發(fā)明專利]低成本制備表面涂有耐磨層的大尺寸鋁合金板材的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710186793.4
• 申請(qǐng)日: 2017-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN107138550A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金財(cái)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉金財(cái)
• 主分類號(hào): B21C37/02
• 分類號(hào): B21C37/02;C22C21/02;C22F1/043;C23C22/05
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及大大尺寸鋁合金板材制備領(lǐng)域，具體的涉及一種低成本制備表面涂有耐磨層的大尺寸鋁合金板材的方法。

背景技術(shù)：

鋁合金具有許多特點(diǎn)：質(zhì)輕，比強(qiáng)度和比剛度高，導(dǎo)熱導(dǎo)電性好，無(wú)磁性與電磁屏蔽特性，良好的熱加工性和切割性能，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響等，而成為理想的結(jié)構(gòu)材料。早期鋁合金被廣泛地應(yīng)用于航空航天輕量化，而隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，它在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在建筑、化工、汽車、船舶、潛艇、儀器儀表、電子、通信等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，用量比例也越來(lái)越大。

鋁合金屬比較軟并且化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在25℃時(shí)其標(biāo)準(zhǔn)電極電位是-1.66V，當(dāng)與比它活潑的金屬相接觸時(shí)，鋁會(huì)作為陽(yáng)極而被腐蝕。大氣中鋁合金表面會(huì)氧化產(chǎn)生一層氧化膜，提供一定保護(hù)作用，但這種自然氧化膜層非常薄，通常不超過(guò)4nm，且不均勻、多孔、易破損、耐蝕性差，不足以抵抗惡劣條件的侵蝕，在550℃以上工作溫度下機(jī)械性能會(huì)變差。

隨著宇航、電子及軍工等尖端科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，工業(yè)中各種零件構(gòu)件對(duì)鋁合金的要求更為苛刻，在要求材料性能穩(wěn)定的同時(shí)，還要求材料具有大尺寸、質(zhì)輕、耐磨、耐蝕、抗震、耐高溫等優(yōu)良綜合性能，顯然單純的小尺寸金屬材料已經(jīng)不能滿足要求。

中國(guó)專利(201510157528.4)公開了一種鋁合金高筒件的制備工藝，包括以下工藝流程：準(zhǔn)備原材料→下料→加熱→鍛造→機(jī)加工→加熱→馬架擴(kuò)孔→加熱→芯軸拔長(zhǎng)→加熱→平端面→加熱→馬架擴(kuò)孔→加熱→平端面→加熱→輾環(huán)→熱處理→機(jī)加工，該發(fā)明通過(guò)熱模鍛軋及優(yōu)化的熱處理方法，成型后的高筒件機(jī)次品率明顯減少。但是熱鍛處理時(shí)對(duì)設(shè)備要求高，能耗大。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低成本制備表面涂有耐磨層的大尺寸鋁合金板材的方法，該方法制得的鋁合金板材尺寸大成本低，性能好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

低成本制備表面涂有耐磨層的大尺寸鋁合金板材的方法，包括以下步驟：

(1)將鋁合金鑄錠拋光處理，并用依次用堿液、去離子水清洗，干燥后將其放入滴加有鈦酸酯偶聯(lián)劑的去離子水中，常溫浸泡處理10-40min，勻速提出，90-100℃下固化0.5-2h；

(2)將上述處理后的鋁合金鑄錠加熱后，在鍛造機(jī)上沖孔、擴(kuò)孔和拔長(zhǎng)處理，得到大直徑環(huán)軋筒坯；并將制得的環(huán)軋筒坯在環(huán)軋機(jī)上環(huán)軋成大直徑旋壓筒坯；

(3)在大型強(qiáng)力數(shù)控旋壓機(jī)上對(duì)上述制得的大直徑旋壓筒坯進(jìn)行多道次溫強(qiáng)力變薄旋壓成形，并進(jìn)行中間退火處理，之后在大型強(qiáng)力數(shù)控旋壓機(jī)上進(jìn)行多道次冷強(qiáng)力變薄旋壓成形，最后依次進(jìn)行拋光、固溶時(shí)效、時(shí)效處理，得到超大直徑薄壁筒體，并將其剖開展平制得超大尺寸鋁合金薄板；

(4)用大型噴涂機(jī)在上述制得的超大尺寸鋁合金薄板上噴涂一層耐磨層，制得高耐磨大尺寸鋁合金板材。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述鋁合金鑄錠的成分為Cu 3-6％、Si 15-30％、Mg 1-4％，其余為Al。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑與鋁合金鑄錠的質(zhì)量比為(0.01-0.04)：50。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述大直徑環(huán)軋筒坯的外徑為1-2m，壁厚為150-300mm；所述大直徑旋壓筒坯的外徑為1.5-3m，壁厚為50-150mm。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述溫強(qiáng)力變薄旋壓處理的溫度為200-400℃，道次減薄率為25-45％；多道次溫強(qiáng)變薄旋壓的總減薄率為50-86％。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述中間退火處理的溫度為400-500℃，保持時(shí)間為3h。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述冷強(qiáng)力變薄旋壓的道次減薄率為25-45％；多道次冷強(qiáng)力變薄旋壓成形之間進(jìn)行中間退火處理，所述中間退火處理的溫度為300-550℃，保持時(shí)間為2-3h。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述固溶處理的條件為500-550℃下處理1-3h，所述時(shí)效處理的條件為150-180℃下處理8-10h。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(4)中，所述高耐磨大尺寸鋁合金板材板寬為3-7m，板長(zhǎng)為4-6m，板厚為2-4mm。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(4)中，所述耐磨涂層以重量份計(jì)，由納米Si₃N₄ 1-2份，氟樹脂18-32份，羥基有機(jī)硅樹脂10-20份，羧甲基纖維素0.5-3份，固化劑0.06-1份組成。