本發明涉及一種鋁合金型材及其加工方法，屬于物理化學方法技術領域。
背景技術：
太陽能資源在我國分布相當廣泛，具有利用太陽能的良好條件，特別是在西部高原地區，沙漠、沙化和潛在沙化的土地接近250萬km2，屬于太陽能資源富集區；在城市建筑中，我國現有大約400億平方米的建筑面積，屋頂面積達40億平方米，加上南立面大約50億平方米的可利用面積。
太陽能光伏發電在未來世界能源結構中占據著最重要的地位，成為未來世界能源的主體。到2030年可再生能源在總能源結構中占到30%以上，太陽能光伏發電在世界總電力的供應中達到10%以上；2040年可再生能源占總能耗50%以上，太陽能光伏發電將占總電力的20%以上；到本世紀末可再生能源在能源結構中占到80%以上，太陽能發電占到60%以上，顯示出光伏發電的重要戰略地位。
鋁合金型材是太陽能電池板的重要邊框材料，按目前制作水平，大概每150W消耗鋁型材約3.2kg，按此推算，2007年我國太陽能電池產量為1088 MWp的情況下，所需鋁型材的量即達25500噸。如果我國現有建筑中有20％安裝太陽電池，其安裝量就可達100GWp，所需鋁型材的量即超過200萬噸；如果在西北內陸地區和青藏高原，即使利用這些地區的1%荒漠進行太陽能發電，在現有的技術條件下，即可安裝25億千瓦的太陽能發電站，如果有一半采用太陽能光伏發電系統，所需鋁型材將達到2500萬噸。太陽能電池的壽命目前大致為10年，則每年用于更新的鋁型材量也有250萬噸。可以想象，這將是一個多么廣大的鋁材市場。
鋁合金型材也是太陽能熱水器的主要集熱材料和托架材料之一，與目前同時采用的其他材料相比較，彩鋼板價格相對較高，鍍鋅板的防腐性能、裝飾性能較差，不銹鋼的色彩較單一；而經電泳涂漆后的鋁合金托架則具有適宜的性價比，較高的強度，鮮艷的色彩，優異的耐蝕、抗潮濕性能，不怕水泥、灰漿、酸雨、鹽霧腐蝕，因而受到國內外眾多太陽能熱水器生產廠家的青睞。
而目前為止，因6063合金具有優越的擠壓加工性和擠壓淬火性能，可高速大批量生產形狀復雜的型材，生產成本低廉，因此國內外太陽能電池板均采用6063鋁合金型材作邊框材料，但正由于該合金本身的特點和在擠壓時采用風冷淬火，冷卻速度受到限制，加之采用高溫時效硬化工藝，使其晶界兩側形成無析出區(PFZ)，導致材料的機械性能不足和三次加工性能（彎曲、沖壓加工、韌性）變壞，耐蝕性降低，給太陽能電池板的加工和使用帶來不便。
但不同地域對型材的要求不同，如在西北內陸地區和青藏高原荒漠地區則要求型材必須具有更優異的抗風壓性能，而在東南沿海地區的建筑上則要求有更優異的耐蝕性能；同時，目前太陽能光伏發電的成本還比較高，尚不能夠滿足推廣應用的需求。
基于此，做出本申請。
技術實現要素：
針對現有太陽能型材所存在的上述缺陷，本申請提供一種低能耗、耐污蝕、抗風壓性能好的鋁合金型材表面預處理方法。
為實現上述目的，本申請采取的技術方案如下：
一種鋁合金型材表面預處理方法，包括配料、熔煉鑄造、均勻化處理、擠壓、淬火、氧化處理和電泳處理，所述的配料中，各成分的質量百分比為硅（Si）0.2-0.6%、鐵（Fe）0.15-0.25%、錳（Mn）0.1-0.2%、釔(Y)0.1-0.2%、鎂（Mg）0.40-0.9%、銅（Cu) 0.1%、鉻(Cr)0.1%、鋅（Zn）0.1%、鈦（Ti）0.1%，其他金屬物質占總比例0.15%，鋁（Al）96.2-97.2%。
進一步的，作為優選：
所述的均勻化處理550-560℃保溫5-8小時。
所述的鎂含量為0.04～0.60%。Mg是易燃金屬，熔煉操作時會有燒損。在確定Mg的控制范圍時要考慮燒損所帶來的誤差，但不能放得太寬，以免合金性能失控。
所述的合金中Si含量Si%=(Si基+Si過)%，其中，硅過剩量控制在0.09%～0.13%。
所述的Mg/Si控制在1.18～1.32之間。鋁合金是AL-Mg-Si系中具有中等強度的可熱處理強化合金，Mg和Si是主要合金元素，其中，Mg和Si成強化相Mg2Si，Mg的含量愈高，Mg2Si的數量就愈多，熱處理強化效果就愈大，型材的抗拉強度就愈高，但變形抗力也隨之增大，合金的塑性下降，加工性能變壞，耐蝕性變壞；Si的數量應使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在，以確保Mg的作用得到充分的發揮。隨著Si含量增加，合金的晶粒變細，金屬流動性增大，鑄造性能變好，熱處理強化效果增加，型材的抗拉強度提高而塑性降低，耐蝕性變壞。
Mg2Si的量一經確定，Mg含量可按下式計算：Mg%=（1.73×Mg2Si%）/2.73。而Si的含量必須滿足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相對原子質量之比為Mg/Si=1.73，所以基本Si量為Si基=Mg/1.73。
但實際操作中，合金中的Fe、Mn等雜質元素搶奪了Si，例如Fe可以與Si形成ALFeSi化合物。而本申請中，合金中具有過剩的Si，這些過生的硅不僅可以補充Si的損失，還會對提高抗拉強度起補充作用。合金抗拉強度的提高是Mg2Si和過剩Si貢獻之和。當合金中Fe含量偏高時，Si還能降低Fe的不利影響。但是由于Si會降低合金的塑性和耐蝕性，所以Si過剩應有合理的控制，當過剩Si量選擇在0.09%～0.13%范圍內時，各方影響最佳匹配，合金效果是比較好的。
當Mg的范圍確定后，Si的控制范圍可用Mg/Si比來確定。Si過為0．09%～0．13%，所以Mg/Si應控制在1．18～1．32之間。
本申請在6063鋁合金基礎上，對主成分鎂和硅含量的優化，采用硅過剩的含量，并在合金中引入少量錳元素和稀土元素，形成尺寸0.1微米級以下的彌散相，降低或消除無析出區，抑制合金的再結晶和晶粒長大，使滑移帶均勻擴展，減少晶界處的應力集中，從而提高合金的延伸率和韌性、合金的機械性能以及三次加工性能和耐蝕性，達到降低無析出區的寬度或消除無析出區的目的，所制備的合金具有高強韌、高耐蝕和低能耗的特點。
Mg2Si在合金中能隨著溫度的變化而溶解或析出，并主要形成三種形態：（1）彌散相β”：固溶體中析出的Mg2Si相彌散質點，是一種不穩定相，會隨溫度的升高而長大；(2)過渡相β’：是β”由長大而成的中間亞穩定相，也會隨溫度的升高而長大；(3)沉淀相β：是由β’相長大而成的穩定相，多聚集于晶界和枝晶界。其中，當其處于β”彌散相狀態的時侯，將β相變成β”相的過程就是強化Mg2Si的過程，反之則是軟化Mg2Si過程。
鋁合金的熱處理強化效果是隨著Mg2Si量的增加而增大。當Mg2Si的量在0．71%～1．03%范圍內時，其抗拉強度隨Mg2Si量的增加近似線性地提高，但變形抗力也跟著提高，加工變得困難。但Mg2Si量小于0．72%時，對于擠壓系數偏小(小于或等于30)的制品，抗拉強度值有達不到標準要求的危險。當Mg2Si量超過0.9%時，合金的塑性有降低趨勢。
在合金成分構成中，雜質Fe會消耗一定量的硅，其含量要進行嚴格控制，若Fe含量過高，會使擠壓力增大，擠壓材表面質量變差，陽極氧化色差增大，顏色灰暗而無光澤，Fe還降低合金的塑性和耐蝕性，本申請將Fe含量控制在0.15%～0.25%范圍內是比較理想的。
同時，本申請還提供了一種采用上述所述加工方法獲得的鋁合金型材，其特征在于，所述的合金有如下質量百分比的各組分構成：硅0.2-0.6%、鐵0.15-0.25%、錳0.1-0.2%、0.1-0.2%、鎂0.40-0.9%、銅 0.1%、鉻0.1%、鋅0.1%、鈦0.1%，其他金屬物質占總比例0.15%，鋁96.2-97.2%。
其中，所述的Mg/Si控制在1.18～1.32。
本申請的有益效果歸納如下：
（1）本申請通過對合金化學成分的優化設計，采用硅過剩的含量，并在合金中引入少量錳元素和稀土元素，形成尺寸0.1微米級以下的彌散相，降低或消除無析出區，抑制合金的再結晶和晶粒長大，使滑移帶均勻擴展，減少晶界處的應力集中，并配以合金熱處理和表面處理工藝，達到高強韌、高耐蝕、低能耗的效果。
（2）對新合金6164鑄棒的均勻化處理工藝進行研究，以期得到適應6164合金相關熱處理的最佳工藝制度；在滿足組織和最終性能要求的前提下，達到節能降耗的目的。
（3）在添加新元素的基礎上，既能消除合金中呈針狀存在的含鐵相，又能從根本上提高合金接受陽極化的能力，從而取消單獨的費時耗能的均勻化處理過程，也能提高氧化膜的生成速度，達到節能降耗并提高生產效率的目的。
具體實施方式
本實施例一種鋁合金型材，有如下質量百分比的各組成構成：硅（Si）0.2-0.6%、鐵（Fe）0.15-0.25%、錳（Mn）0.1-0.2%、釔(Y)0.1-0.2%、鎂（Mg）0.40-0.9%、銅（Cu) 0.1%、鉻(Cr)0.1%、鋅（Zn）0.1%、鈦（Ti）0.1%，其他金屬物質占總比例0.15%，鋁（Al）96.2-97.2%，硅過剩量控制在0.09%～0.13%。
其加工流程為配料→熔煉鑄造→均勻化處理→擠壓→淬火→時效處理→氧化處理→電泳處理，均勻化處理555℃保溫6小時。
Mg是易燃金屬，熔煉操作時會有燒損。在確定Mg的控制范圍時要考慮燒損所帶來的誤差，但不能放得太寬，以免合金性能失控。合金中Si含量Si%=(Si基+Si過)%。鋁合金是AL-Mg-Si系中具有中等強度的可熱處理強化合金，Mg和Si是主要合金元素，其中，Mg和Si成強化相Mg2Si，Mg的含量愈高，Mg2Si的數量就愈多，熱處理強化效果就愈大，型材的抗拉強度就愈高，但變形抗力也隨之增大，合金的塑性下降，加工性能變壞，耐蝕性變壞；Si的數量應使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在，以確保Mg的作用得到充分的發揮。隨著Si含量增加，合金的晶粒變細，金屬流動性增大，鑄造性能變好，熱處理強化效果增加，型材的抗拉強度提高而塑性降低，耐蝕性變壞。
Mg2Si的量一經確定，Mg含量可按下式計算：Mg%=（1.73×Mg2Si%）/2.73。而Si的含量必須滿足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相對原子質量之比為Mg/Si=1.73，所以基本Si量為Si基=Mg/1.73。
但實際操作中，合金中的Fe、Mn等雜質元素搶奪了Si，例如Fe可以與Si形成ALFeSi化合物。而本申請中，合金中具有過剩的Si，這些過生的硅不僅可以補充Si的損失，還會對提高抗拉強度起補充作用。合金抗拉強度的提高是Mg2Si和過剩Si貢獻之和。當合金中Fe含量偏高時，Si還能降低Fe的不利影響。但是由于Si會降低合金的塑性和耐蝕性，所以Si過剩應有合理的控制，當過剩Si量選擇在0.09%～0.13%范圍內時，各方影響最佳匹配，合金效果是比較好的。
當Mg的范圍確定后，Si的量控制范圍可用Mg/Si比來確定。Si過為0．09%～0．13%，所以Mg/Si應控制在1.18～1.32之間。
本申請在6063鋁合金基礎上，對主成分鎂和硅含量的優化，采用硅過剩的含量，并在合金中引入少量錳元素和稀土元素，形成尺寸0.1微米級以下的彌散相，降低或消除無析出區，抑制合金的再結晶和晶粒長大，使滑移帶均勻擴展，減少晶界處的應力集中，從而提高合金的延伸率和韌性、合金的機械性能以及三次加工性能和耐蝕性，達到降低無析出區的寬度或消除無析出區的目的，所制備的合金具有高強韌、高耐蝕和低能耗的特點。
Mg2Si在合金中能隨著溫度的變化而溶解或析出，并主要形成三種形態：（1）彌散相β”：固溶體中析出的Mg2Si相彌散質點，是一種不穩定相，會隨溫度的升高而長大；(2)過渡相β’：是β”由長大而成的中間亞穩定相，也會隨溫度的升高而長大；(3)沉淀相β：是由β’相長大而成的穩定相，多聚集于晶界和枝晶界。其中，當其處于β”彌散相狀態的時侯，將β相變成β”相的過程就是強化Mg2Si的過程，反之則是軟化Mg2Si過程。
鋁合金的熱處理強化效果是隨著Mg2Si量的增加而增大。當Mg2Si的量在0．71%～1．03%范圍內時，其抗拉強度隨Mg2Si量的增加近似線性地提高，但變形抗力也跟著提高，加工變得困難。但Mg2Si量小于0．72%時，對于擠壓系數偏小(小于或等于30)的制品，抗拉強度值有達不到標準要求的危險。當Mg2Si量超過0.9%時，合金的塑性有降低趨勢。
在合金成分構成中，雜質Fe會消耗一定量的硅，其含量要進行嚴格控制，若Fe含量過高，會使擠壓力增大，擠壓材表面質量變差，陽極氧化色差增大，顏色灰暗而無光澤，Fe還降低合金的塑性和耐蝕性，本申請將Fe含量控制在0.15%～0.25%范圍內是比較理想的。
以上內容是結合本發明創造的優選實施方式對所提供技術方案所作的進一步詳細說明，不能認定本發明創造具體實施只局限于上述這些說明，對于本發明創造所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明創造的保護范圍。