本發明涉及鋁合金技術領域,特別是涉及一種海洋環境下電力設備用鋁合金制備工藝。
背景技術:
目前,電力設備及設施保護使用的高強高導電率鋁合金厚壁管材,對于高壓電線、電纜保護方面起到至關重要的作用,高強高導電率鋁合金厚壁管材應用在電力設施保護方面時,目前的管材在線淬火時強度降低,抗腐蝕性能變差,離線淬火雖然可以提高合金強度,但生產效率及成品率降低。
由于鋁合金具有比強度高、抗海水腐蝕性強、可焊接、易加工成形、回收性強、環保性好、無低溫脆性、無磁性,在海洋電力設備中的應用可有效減輕質量、提高穩定性。但是,現有的鋁合金產品在海洋中受到的應力腐蝕、氫脆、晶間腐蝕等會使得金屬結構發生斷裂,造成巨大損失,因此現有的電力設備用的鋁合金耐腐蝕性也需要得到改善。
技術實現要素:
本發明就是針對上述存在的缺陷而提供一種海洋環境下電力設備用鋁合金制備工藝。本發明工藝得到的產品抗拉強度≥420mpa、屈服強度≥320mpa、伸長率≥18%、布氏硬度≥100hb、電導率≥27ms/m、耐腐蝕、耐侯性能好,能有效抵抗高濕度、侵蝕性鹽離子對鋁合金工件的腐蝕破壞作用,生產工藝穩定。
本發明的一種海洋環境下電力設備用鋁合金制備工藝技術方案為,依次包括以下步驟:
(1)成分優化,鋁合金鑄錠中元素的質量百分比如下:si為0.7%~1.3%,fe為0.2~0.4%,cu為0.02~0.04%,mn為0.6%~1.0%,mg為0.6%~0.8%,sr0.02~0.05%,cr為≤0.25%,zn為0.1-0.6%,ti為≤0.10%,單個雜質≤0.05%,合計雜質≤0.15%,其余為al;
(2)均質處理;
(3)擠壓,淬火;
(4)拉伸后時效處理;
(5)空冷+水冷至室溫得工件;
(6)將工件依次用水、丙酮、水清洗;
(7)在含偏鋁酸鈉和氫氧化鈉的水溶液中處理20-30分鐘,然后用水清洗;
(8)再在硝酸水溶液中處理2-5分鐘,然后用水清洗;
(9)氧化處理;
(10)將疏水涂料涂覆在工件表面,經過6-8小時固化,形成防腐疏水表面。
步驟(2)中,均質加熱溫度:530±10℃,保溫8小時,風冷+水冷降溫至室溫。
步驟(3)中,擠壓溫度510-520℃,出口溫度515-520℃,擠壓速度2±0.5m/min。
步驟(3)中,淬火速度300-320℃/分。
步驟(4)中,拉伸率1.5~3.0%,時效170~185℃10小時。
步驟(7)中,在60-80℃含0.1-0.6m偏鋁酸鈉和0.2m-0.4m氫氧化鈉的水溶液中處理3分鐘。
步驟(8)中,所述硝酸水溶液質量濃度為12%,溫度為20-30℃。
步驟(9)中,所述氧化處理為將工件放入質量濃度為10%的硫酸溶液中,通入2a/dm2的電流,溫度25℃,時間5分鐘,取出水洗烘干。
步驟(10)中,所述的疏水涂料由按重量份的以下成分組成:wn-2型氟化丙烯酸樹脂40-50份、三聚磷酸鋁15-30份、氣相法白炭黑0.5-2份、氫化蓖麻油0.5-1份、二甲苯8-15份、醋酸乙酯5-10份。
本發明的有益效果為:本發明工藝得到的產品抗拉強度≥420mpa、屈服強度≥320mpa、伸長率≥18%、布氏硬度≥100hb、電導率≥27ms/m、耐腐蝕、耐侯性能好,能有效抵抗高濕度、侵蝕性鹽離子對鋁合金工件的腐蝕破壞作用,生產工藝穩定。
硅(si)可提高高溫時的支撐強度;鎂(mg)可以顯著提高散熱片的屈服強度,提高整體強度;鋅(zn)可以降低鋁合金腐蝕電位,從而起到電化學防腐蝕作用;鋯(zr)可以在鋁合金中形成zral3,可以對晶粒起到釘扎作用;鍶(sr)可以在基體內彌散均勻分布的組織,改善材料的力學性能。少量的cu與主要強化成分si、mg結合,使力學性能顯著提高,可使力學性能接近硬鋁的性能,cu又可中和ti對導電率的不良影響;mn參與強化作用,又可消除fe的不良影響并可細化晶粒,使合金組織均勻、綜合性能提高,該成分優化設計,使得棒材合格率在93%以上。
具體實施方式:
為了更好地理解本發明,下面用具體實例來詳細說明本發明的技術方案,但是本發明并不局限于此。
實施例1
本發明的一種海洋環境下電力設備用鋁合金制備工藝,具體為一種電力設備用管材,依次包括以下步驟:
(1)成分優化,鋁合金鑄錠中元素的質量百分比如下:si為1.2%,fe為0.2%,cu為0.03%,mn為0.9%,mg為0.7%,sr0.03%,cr為≤0.1%,zn為0.5%,ti為≤0.10%,單個雜質≤0.05%,合計雜質≤0.15%,其余為al;
(2)均質處理;均質加熱溫度:530±10℃,保溫8小時,風冷+水冷降溫至室溫。
(3)擠壓,淬火;擠壓溫度520℃,出口溫度515-520℃,擠壓速度2±0.5m/min。淬火速度300-320℃/分。
(4)拉伸后時效處理;拉伸率2%,時效180℃10小時。
(5)空冷+水冷至室溫得工件;
(6)將工件依次用水、丙酮、水清洗;
(7)在60-80℃含0.5m偏鋁酸鈉和0.2m氫氧化鈉的水溶液中處理3分鐘。
(8)再在硝酸水溶液中處理3分鐘,然后用水清洗;所述硝酸水溶液質量濃度為12%,溫度為20℃。
(9)氧化處理;所述氧化處理為將工件放入質量濃度為10%的硫酸溶液中,通入2a/dm2的電流,溫度25℃,時間5分鐘,取出水洗烘干。
(10)將疏水涂料涂覆在工件表面,經過6-8小時固化,形成防腐疏水表面。所述的疏水涂料由按重量份的以下成分組成:wn-2型氟化丙烯酸樹脂45份、三聚磷酸鋁20份、氣相法白炭黑1份、氫化蓖麻油0.8份、二甲苯10份、醋酸乙酯8份,溫度30℃。
本發明工藝得到的產品抗拉強度456mpa、屈服強度330mpa、伸長率19.8%、布氏硬度≥100hb、電導率≥27ms/m、耐腐蝕、耐侯性能好,能有效抵抗高濕度、侵蝕性鹽離子對鋁合金工件的腐蝕破壞作用,生產工藝穩定。
根據jb/t6743-2013防護層耐中性鹽霧實驗符合2級規定,根據gb/t2423.4-2008防護層的耐交變濕熱試驗符合2級規定。
硅(si)可提高高溫時的支撐強度;鎂(mg)可以顯著提高散熱片的屈服強度,提高整體強度;鋅(zn)可以降低鋁合金腐蝕電位,從而起到電化學防腐蝕作用;鋯(zr)可以在鋁合金中形成zral3,可以對晶粒起到釘扎作用;鍶(sr)可以在基體內彌散均勻分布的組織,改善材料的力學性能。少量的cu與主要強化成分si、mg結合,使力學性能顯著提高,可使力學性能接近硬鋁的性能,cu又可中和ti對導電率的不良影響;mn參與強化作用,又可消除fe的不良影響并可細化晶粒,使合金組織均勻、綜合性能提高,該成分優化設計,使得棒材合格率在93%以上。