铝合金导电折弯件及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及导电折弯件技术领域，尤其涉及一种铝合金导电折弯件及其制备方法、应用。

背景技术

变形铝合金具有强度高、高韧性、加工性能好以及优异的耐腐蚀性能等被广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车、电力及民用建筑等领域。铝制品在使用过程中通常会经过一系列如车、铣、刨、磨、折弯、裁剪等处理才能够得以使用。折弯作为加工方式的一种，通常采用挤压型材-退火-折弯-离线固溶-时效处理的加工步骤，整个过程一方面工序长，生产周期长；另一方面，折弯处在后续热处理过程中可能出现折弯回弹，弯角处还需加以修正等。而对于挤压型材往往采取T4状态进行折弯，或使用高温加热后进行折弯，然后时效处理，这种做法很容易造成加热区退火，导致折弯区硬度较低，不能满足使用要求而报废。而对于导电性要求高的折弯件，折弯会改变折弯区的组织特征，使得折弯区因变形作用导致电阻升高、导电性大大降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种铝合金导电折弯件的制备方法，其制备得到的导电折弯件，各处的机械强度、硬度及导电率保持一致。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种铝合金导电折弯件，其各处的机械强度、硬度及导电率保持一致。

为了解决上述问题，本发明提供一种铝合金导电折弯件的制备方法，包括以下步骤：

准备铝合金铸锭；

将所述铝合金铸锭进行均匀化处理，得到合金基体；

对所述合金基体进行挤压处理和时效处理，得到铝合金基体；

将所述铝合金基体精锯至预设长度，得到第一铝合金件；

对所述第一铝合金件进行折弯处理，得到成品；

所述铝合金铸锭照质量百分数计，包括以下组分：Mg 0.1wt％～0.8wt％、Si0wt％～0.7wt％、Cu 0wt％～0.2wt％、Mn≤0.05wt％、Cr≤0.05wt％、Ti≤0.02wt％、Fe≤0.12wt％和Zn≤0.05wt％，Ce+Er 0.03wt％～0.05wt％，杂质总量≤0.1wt％，余量为Al。

在一种实施方式中，所述均匀化处理包括：使所述铸锭在1h～3h内升温至550℃～585℃，保温1h～5h；

保温完成后，使所述铸锭在1h～3h内冷却至≤200℃。

在一种实施方式中，所述挤压处理的过程中，挤压棒温度为500℃～550℃，挤压速度为5米/分钟～12米/分钟，挤压机的出口温度为525℃～550℃。

在一种实施方式中，所述时效处理的温度为185℃～205℃，保温时间为4h～20h。

在一种实施方式中，所述折弯处理的折弯区加热温度为100℃～250℃，折弯区加热时间为10s～100s。

为解决上述问题，本发明还提供了一种铝合金导电折弯件，所述铝合金导电折弯件采用上述的铝合金导电折弯件的制备方法制造而成。

在一种实施方式中，所述铝合金导电折弯件包括主体和与所述主体相连的折弯部，所述折弯部的弯折角度为90°～180°。

在一种实施方式中，所述铝合金导电折弯件的主体的导电率≥56％IACS，屈服强度≥125Mpa，抗拉强度≥125Mpa，硬度≥60HBW；

所述导电折弯件的折弯部的导电率≥56％IACS，屈服强度≥125Mpa，抗拉强度≥125Mpa，硬度≥58HBW。

在一种实施方式中，所述主体与所述折弯部之间的导电率差值≤1.5％IACS；

所述主体与所述折弯部之间的硬度差值≤3HBW。

相应地，所述铝合金导电折弯件在电力结构挂件中的应用。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明提供的铝合金导电折弯件的制备方法，通过对特定的原料配比搭配特定工艺参数的加工工艺使其制备得到的铝合金导电折弯件，能够在不影响整体导电性的以及不改变折弯区机械性能的情况下，能够实现最大180°的弯折不回弹，制备过程生产周期短，具有较大的经济价值，适用于电力结构挂件。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的导电折弯件的结构示意图；

图2是本发明实施例3制得的导电折弯件的结构示意图；

图3是本发明铝合金导电折弯件的制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明提供了一种铝合金导电折弯件的制备方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1、准备铝合金铸锭；

在一种实施方式中，按比例加入下列原料，进行熔炼工艺，然后进行铸造，得到铝合金铸锭。所述铝合金铸锭按照质量百分数计，包括以下组分：Mg 0.1wt％～0.8wt％、Si0wt％～0.7wt％、Cu 0wt％～0.2wt％、Mn≤0.05wt％、Cr≤0.05wt％、Ti≤0.02wt％、Fe≤0.12wt％和Zn≤0.05wt％，Ce+Er 0.03wt％～0.05wt％，杂质总量≤0.1wt％，余量为Al。

本发明通过控制组分中每个元素的含量和元素之间的共同作用，得到满足设计需要的铝合金。

镁元素的加入可以提高铝合金的强度和硬度。它能够形成强化相，如MgAlO，来增加合金的强度，但过多的镁元素会降低导电性能，并且对折弯性能产生一定不利影响。优选地，所述镁元素的加入量为0.2wt％～0.6wt％。

硅在铝合金中主要用于提高合金的流动性和热处理响应。硅可以减缓晶粒长大，改善合金的热稳定性和耐腐蚀性。但过多的硅可能会降低导电性能。优选地，所述硅元素的加入量为0.1wt％～0.6wt％。

铜能够提高铝合金的导电性和折弯性能。铜的存在可以增加合金的电导率，并且在一些铝合金中，铜还可以提供一定程度的强度和韧性，有助于增强合金的折弯性能。优选地，所述硅元素的加入量为0.01wt％～0.1wt％。

锰可以提高铝合金的强度，并且有助于形成一些有益的强化相。锰也可以促使晶粒细化，改善合金的加工性能和耐腐蚀性。优选地，所述锰元素的加入量为0.01wt％～0.03wt％。

铬在铝合金中可以提高合金的耐腐蚀性能。它可以形成一种致密的氧化层，保护合金免受腐蚀。然而，高铬含量可能对导电性能产生不利影响。优选地，所述铬元素的加入量为0.01wt％～0.03wt％。

钛可以形成细小的稳定相，有助于提高合金的强度和耐热性能。它还可以促进晶粒细化，改善合金的加工性能。优选地，所述钛元素的加入量为0.01wt％～0.015wt％。

铁在铝合金中会降低合金的导电性能并影响其他性能。优选地，所述铁元素的加入量为0.01wt％～0.01wt％。

锌可以增加铝合金的流动性，有助于改善合金的铸造和加工性能。然而，高锌含量可能会降低导电性能。优选地，所述锌元素的加入量为0.01wt％～0.04wt％。

铈是一种稀土元素，被广泛用于铝合金中，特别是用于铝合金的高温应用。它能够改善高温强度，铈可以形成细小的颗粒和相，这些相可以在高温下增强铝合金的强度和耐热性能。铒也是一种稀土元素，它在铝合金中可以在铝合金中形成细小的颗粒，从而增加合金的强度和刚度，并且可以在热处理过程中提高合金的耐热性，改善合金的显微组织和性能。本发明在铝合金加入特定含量的铈和铒，有利于提高铝合金的耐热性，有利于后续的高温加工工序。优选地，Ce+Er为0.035wt％～0.045wt％。

综上，本发明其通过特定的组分设计，使得材料具备高导电性及高折弯性的条件，且其制备得到的导电折弯件，各处的机械强度、硬度及导电率保持一致，产品整体一致性较高。

S2、将所述铝合金铸锭进行均匀化处理，得到合金基体；

在一种实施方式中，所述均匀化处理包括：使所述铸锭在1h～3h内升温至550℃～585℃，保温1h～5h；

保温完成后，使所述铸锭在1h～3h内冷却至≤200℃。

S3、对所述合金基体进行挤压处理和时效处理，得到铝合金基体；

在一种实施方式中，所述挤压处理的过程中，挤压棒温度为500℃～550℃，挤压速度为5米/分钟～12米/分钟，挤压机的出口温度为525℃～550℃。高温慢速挤压可使组织结晶充分，在后续时效过程析出更多的弥散强化相，以获得高强特征。再结晶组织更利于获得高导电特征。

在一种实施方式中，所述时效处理的温度为185℃～205℃，保温时间为4h～20h。常规时效温度范围通常为170℃～210℃，本发明的时效温度适当的高于常规时效温度，短时的适当高温可以获得适当的过时效效果，机械性能不大幅降低的情况下，可以获得更高的耐腐蚀性能以及高导电性能。

S4、将所述铝合金基体精锯至预设长度，得到第一铝合金件；

S5、对所述第一铝合金件进行折弯处理，得到成品。

在一种实施方式中，所述折弯处理的折弯区加热温度为100℃～250℃，折弯区加热时间为10s～100s。加热方式优先采用高频加热；折弯后的型材急速冷却以产品固型，防止折弯区在热的作用下发生回弹。

相应地，本发明提供了一种铝合金导电折弯件，所述铝合金导电折弯件采用上述的制备方法制造而成。在一种实施方式中，所述铝合金导电折弯件包括主体和与所述主体相连的折弯部，所述折弯部的弯折角度为90°～180°。在一种实施方式中，所述铝合金导电折弯件的主体的导电率≥56％IACS，屈服强度≥125Mpa，抗拉强度≥125Mpa，硬度≥60HBW；所述铝合金导电折弯件的折弯部的导电率≥56％IACS，屈服强度≥125Mpa，抗拉强度≥125Mpa，硬度≥58HBW。在一种实施方式中，所述主体与所述折弯部之间的导电率差值≤1.5％IACS；所述主体与所述折弯部之间的硬度差值≤3HBW。所述铝合金导电折弯件，在折弯后，折弯部的硬度及力学性能、导电性能与主体基本一致，产品整体一致性较高。所述铝合金导电折弯件特别适用于应用在电力结构挂件中。

下面以具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1

本实施例提供一种铝合金导电折弯件的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备铝合金铸锭；

所述铝合金铸锭按照质量百分数计，包括以下组分：Mg 0.32wt％、Si0.21wt％、Cu0.01wt％、Mn 0.01wt％、Cr 0.01wt％、Ti 0.008wt％、Fe 0.06wt％和Zn 0.02wt％，Ce+Er0.04wt％，杂质总量0.05wt％，余量为Al。

S2、将所述铝合金铸锭进行均匀化处理，得到合金基体，均匀化处理包括：使所述铸锭在2h内升温至575℃，保温3h，保温完成后，使所述铸锭在2h内冷却至150℃。

S3、对所述合金基体进行挤压处理和时效处理，得到铝合金基体；

所述挤压处理的过程中，挤压棒温度为525℃，挤压速度为10米/分钟，挤压机的出口温度为530℃。

所述时效处理的温度为195℃，保温时间为6h。

S4、将所述铝合金基体精锯至预设长度，得到第一铝合金件；

S5、对所述第一铝合金件进行折弯处理，得到成品。

所述折弯处理的折弯区加热温度为205℃，折弯区加热时间为25s。折弯处理的角度为90°，折弯后无开裂，得到的导电折弯件的截面图如图1所示，包括主体1和与所述主体1相连的折弯部2，所述折弯部2的弯折角度为90°。

实施例2

本实施例提供一种铝合金导电折弯件的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备铝合金铸锭；

所述铝合金铸锭按照质量百分数计，包括以下组分：Mg 0.45wt％、Si0.31wt％、Cu0.05wt％、Mn 0.01wt％、Cr 0.01wt％、Ti 0.009wt％、Fe 0.08wt％和Zn 0.01wt％，Ce+Er0.035wt％，杂质总量0.05wt％，余量为Al。

S2、将所述铝合金铸锭进行均匀化处理，得到合金基体，均匀化处理包括：使所述铸锭在2h内升温至575℃，保温3h，保温完成后，使所述铸锭在2h内冷却至150℃。

S3、对所述合金基体进行挤压处理和时效处理，得到铝合金基体；

所述挤压处理的过程中，挤压棒温度为525℃，挤压速度为10米/分钟，挤压机的出口温度为530℃。

所述时效处理的温度为195℃，保温时间为6h。

S4、将所述铝合金基体精锯至预设长度，得到第一铝合金件；

S5、对所述第一铝合金件进行折弯处理，得到成品。

所述折弯处理的折弯区加热温度为200℃，折弯区加热时间为36s。折弯处理的角度为90°，折弯后无开裂。

实施例3

本实施例提供一种铝合金导电折弯件的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备铝合金铸锭；

所述铝合金铸锭按照质量百分数计，包括以下组分：Mg 0.52wt％、Si0.38wt％、Cu0.02wt％、Mn 0.01wt％、Cr 0.01wt％、Ti 0.006wt％、Fe 0.07wt％和Zn 0.01wt％，Ce+Er0.033wt％，杂质总量0.05wt％，余量为Al。

S2、将所述铝合金铸锭进行均匀化处理，得到合金基体，均匀化处理包括：使所述铸锭在2h内升温至575℃，保温3h，保温完成后，使所述铸锭在2h内冷却至150℃。

S3、对所述合金基体进行挤压处理和时效处理，得到铝合金基体；

所述挤压处理的过程中，挤压棒温度为525℃，挤压速度为10米/分钟，挤压机的出口温度为530℃。

所述时效处理的温度为195℃，保温时间为6h。

S4、将所述铝合金基体精锯至预设长度，得到第一铝合金件；

S5、对所述第一铝合金件进行折弯处理，得到成品。

所述折弯处理的折弯区加热温度为195℃，折弯区加热时间为45s。折弯处理的角度为180°，折弯后无开裂，得到的导电折弯件的截面图如图2所示，包括主体1和与所述主体1相连的折弯部2，所述折弯部2的弯折角度为180°。

对实施例1～实施例3制得的铝合金导电折弯件进行测试，分别测试主体和折弯部的各项性能，测试结果如表1所示。

表1实施例1～实施例3制得的导电折弯件的性能测试结果

综上，本发明提供的铝合金导电折弯件的制备方法，通过对特定的原料配比搭配特定工艺参数的加工工艺使其制备得到的铝合金导电折弯件，能够在不影响整体导电性的以及不改变折弯区机械性能的情况下，能够实现最大180°的弯折不回弹，制备过程生产周期短，具有较大的经济价值，适用于电力结构挂件。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。