一种建筑用铝材及其生产工艺

技术领域

本发明属于铝材制造技术领域，具体涉及一种建筑用铝材及其生产工艺。

背景技术

铝及其铝合金具有易加工、低密度、导电性和抗蚀性好等优点，具有广泛的应用前

景。铝已成为当今世界消耗量最大的有色金属，每年铝制品报废的铝合金总量约占全球铝市场总需求量的一半，废杂铝的回收利用具有能耗低，可实现资源循环再生利用等显著优势，对铝合金产业发展具有重要意义。铝合金按其生产方式不同，分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。建筑上一般采用变形铝合金，用以轧成板、箔、带材，挤压成棒、管或各种复杂形状的型材。变形铝合金按其性能、用途不同，分为防锈铝合金、硬铝、超硬铝和特殊铝等。建筑中一般采用工业纯铝（L1～L1）、防锈铝合金（LF2、LF21等）及锻铝（LD2）等。

铝合金经过阳极氧化处理，具有良好的耐磨和耐蚀性能，着色后外观可呈现多种颜色，应用广泛。然而铝合金经阳极氧化和着色处理后，铝材表面存在颜色分布不均匀的现象。目前，电子3C产品领域主要采用6系铝合金挤压型材，通过CNC加工制备成壳体结构材料，效率低且耗损大。这种生产方式不适合大规模化的生产。

铝镁系合金具有优异的力学性能、耐蚀性和焊接性能。一般采用加工硬化和微合金化等方法来提高其综合性能。在室温下长期存放时，易产生“时效软化”现象。一般采用短时间加热的稳定化处理方法消除这一现象。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所述的建筑铝材具有热稳定性好，适合在建筑上使用，工艺简单，耐腐蚀性能和力学性能强，生产周期短的特点，具有良好的应用前景。

具体而言，本发明是这样实现的。

一种建筑用铝材，以重量份计算，所述铝材的其成分包含0.49～0.72%硅，0.38～0.45%镁，0.1～0.3％铁，0～0.1％铜，0～0.1％锰，0.1～0.3％钙，0～0.1％锌，余量为Al；其余杂质的重量百分比不超过0.05％。

所述的建筑用铝材所述铝材的其成分还包含0.03～0.6％铬， 0.08～0.15％钛，0.08～0.15％硼中的一种或两种以上组合。

本发明的第二个目的在于提供一种建筑用铝材制备工艺，包括熔炼、精炼、铸造、挤压和喷涂步骤，和/或穿条工艺和注胶工艺中的一种。

一）S1熔炼工艺

1)投料前炉膛预热温度600-800℃；

2)先将尾料和回收铝等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

二）S2精炼工艺

1)一次精炼：采用精炼管加入精炼剂，加入时精炼管距离炉底100mm，精炼温度710-750℃，精炼剂用量4kg～6kg/T，精炼时间20-30分钟，铅打渣剂用量4kg～6kg/T，氮气压力10kg；

2)向步骤1）的熔体中加镁锭，温度控制在700-730℃；

3)二次精炼：工艺参数同第一次精炼；

4)静置时间20-30分钟；

三）、S3铸造工艺

1)铸造冷却水必须经过0.5mm滤网过滤，备用

2)铸造中加入添加铝钛硼块，炉内铝液的温度为690-750℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa；

3)按次序装框；

四）、S4铝棒挤压工艺

1)模具、料胆和铝棒加热，其中模具加热温度控制在450℃～500℃，加温时间1.5-3.0h，保温2-8h；料胆加热，盛锭筒加热温度控制380～430℃；铝棒加热温度480～530℃；保温时间3-8h；

2)挤压操作：先将模具架中心位、料胆中心位、机杆平衡中心位调整在同一中心线上，挤压压力、速度及温度10～21Mpa，5～27m/min，500-----530℃

3)冷却工艺：每秒降低40-80℃，出料长为8-12m时，料头温度应控制在160-220℃，出料到12-18m时，料头温度应在130-170℃；

4)拉伸矫直和锯切：拉伸率控制在0.5-2%，拉伸温度控制在20-60℃

5)锯切速度1.4～1.8m/min，切斜度±1°，锯切之后装框；

6)时效工艺：时效炉温度控制在190℃±20℃并保温1.5h-5h后方可出炉，自然冷却降温检测硬度应达到≥8hw；

五）、S5喷涂工艺

对上述产品进行水洗，水洗之后除油脱脂，再用纯化水冲洗1-3次，钝化并用纯水冲洗1-3次，沥水烘干，喷粉固化，检测包装入库。

优选地，所述的建筑用铝材制备工艺，所述的镁、硅质量用量比在1：1.3-1.6。

优选地，所述的建筑用铝材制备工艺，所述的铝钛硼块添加量为0.8-1.5kg/T。

所述的建筑用铝材制备工艺，所述的喷涂工艺中除油、脱脂操作工艺为：往50m

所述的喷涂工艺常温混合均匀，检测槽内的AL

本发明的第三个目的提供了一种穿条建筑用复合铝材，所述的穿条工艺为：对喷涂之后的复合铝材进行开齿，然后将产品输入压齿位置，固定好所有限位装置开齿模具的距离往下压0.2-0.4mm，将胶条拉直并保持与导向杠在同一直线上。

本发明的第四个目的提供了一种注胶建筑用复合铝材，所述的注胶工艺为：喷涂之后的复合铝材进行开齿，开齿之后再封口，在型材两端头沟槽部位贴上胶纸，注胶前先调整辊轮位置，使导向辊及压料辊压紧型材，开动传送辊时，调整喷嘴，使其正对型材沟槽，且距沟槽顶部3-5mm；胶水温度应控制在18-34℃，最佳18-23℃，相对湿度应小于50%，浇注时应保证压力不小于90psi进行烧注，胶水凝固后应低于型材面0.1-0.5mm，凝固时间：45±2min，硬度shore-D：65-80hs，剪切力≥400kg，桥切深度≤1mm，断桥之后检测合格入库。

与现有技术中获得的建筑用铝合金材料相比，本发明具有以下优势：

(1)本发明所得铝合金材料的热裂纹敏感系数1.0-1.2，同时具有降低的热裂倾向，利用应对高热区域，利用本发明制备工艺制备的两种类型的建筑用材，隔热效果良好，抗拉强度较高，适合在热带地区的建筑用。

(2)在进行的力学测试中，本发明的抗拉强度在300MPa以上，屈服强度在300MPa以上，断后延伸率在15%以上，粗晶层在140μm以下，力学性能的提高在很大的程度上开拓市场使用率。

(3)本发明相比于传动的铝合金材料具有成本低廉，可实现工业化批量生产等特点。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例1：建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

一）S1熔炼工艺

a)投料前炉膛预热温度600-800℃；

b)先将小块料、回炉料如铸余铝、棒头棒尾、挤压压余、小部分挤压头尾料等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

二）S2精炼工艺

a)一次精炼：采用精炼管加入精炼剂，加入时精炼管距离炉底100mm，前后左右往复平稳地缓慢移动，且由外向里循环，不留死角，精炼温度710-750℃，精炼剂用量4kg～6kg/T，精炼时间20-30分钟，铅打渣剂用量4kg～6kg/T，氮气压力10kg；

b)向步骤1）的熔体中加镁锭，温度控制在700-730℃；

c)二次精炼：工艺参数同第一次精炼；

d)静置时间20-30分钟；

三）、S3铸造工艺

a)铸造冷却水必须经过0.5mm滤网过滤，备用

b)铸造中加入添加铝钛硼块，炉内铝液的温度为690-750℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa；

c)按次序装框；

四）、S4铝棒挤压工艺

a)模具、料胆和铝棒加热，其中模具加热温度控制在450℃～500℃，加温时间1.5-3.0h，保温2-8h；料胆加热，盛锭筒加热温度控制380～430℃；铝棒加热温度480～530℃；保温时间3-8h；

b)挤压操作：先将模具架中心位、料胆中心位、机杆平衡中心位调整在同一中心线上，挤压压力、速度及温度10～21Mpa，5～27m/min，500-530℃

c)冷却工艺：每秒降低40-80℃，出料长为8-12m时，料头温度应控制在160-220℃，出料到12-18m时，料头温度应在130-170℃；

d)拉伸矫直和锯切：拉伸率控制在0.5-2%，拉伸温度控制在20-60℃；锯切速度1.4～1.8m/min，切斜度±1°，锯切之后装框；

e)时效工艺：时效炉温度控制在190℃±20℃并保温1.5h-5h后方可出炉，自然冷却降温检测硬度应达到≥8hw；

五）、S5喷涂工艺

对上述产品进行水洗，水洗之后除油脱脂，再用纯化水冲洗1-3次，钝化并用纯水冲洗1-3次，沥水烘干，喷粉固化，检测包装入库。

所述的喷涂工艺中除油脱脂操作工艺为：往50m

所述的建筑用铝材制备工艺，所述的喷涂工艺常温混合均匀，检测槽内的AL3+的浓度＜8g/L、酸浓度15-25mmol/L；配槽浓度（钝化剂4803R）：1.5-2.0%；PH值3.2-4.8，导电率50-120us/cm，锆点数0.5-3，时间50-170s；游离酸15-25mmol/L。

实施例2：建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

1）开齿前先检查坯料质量，确保露底、桔皮、扭拧、无凹坑、碰伤等缺陷存在；尺寸与配套合格后方可进行开齿。

2）根据需滚齿的产品用卡尺测量并确认其齿间距离,然后根据材料的齿间距离调整压齿模具与之相符，再把产品输入压齿位置，调整好开齿模具的距离往下压，使滚齿模具刚好接触到型材的穿条槽，然后再往下压0.2-0.4mm，固定好所有限位装置。

3）生产时应先点动开动滚齿机进行压齿，并检查确认压齿合格后方可正批量压齿。

4）滚压前先调试滚压机，调整型材与滚压机之间的距离，再将型材自然放平，人工输入滚压机内至三组压盘位置，调整压盘高度使之与滚轮工作点位置相符，调整第一组压盘与开作点接触后轻微压紧，调整第三压盘与工作点接触后轻微压紧，调整第二组工作盘使之压力至390±20（显示表压力），调慢输送速度，慢慢后退至第一组盘后再前进滚压操作。

表1滚压工艺参数

实施例3：建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

1）注胶前先调整辊轮位置，使导向辊及压料辊压紧型材，开动传送辊时，注意检查型材移动过程中侧面是否被擦伤。

2）调整喷嘴，使其正对型材沟槽，且距沟槽顶部3-5mm。

3）根据生产时胶水温度应控制在18-34℃，最佳18-23℃，相对湿度应小于50%，冬天气温较低时应将胶水加热至18℃以上，胶水必须不间断地搅拌，使之均匀，并使用干燥的压缩空气，浇注时应保证压力不小于90psi进行烧注，以保证两种原料的正确混配。

4）胶水凝固后应低于型材面0.1-0.5mm，凝固时间：45±2min，桥切深度≤1mm，断桥之后检入库。

实施例4：一种建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

步骤基本同实施例1。其中：

其中，S1熔炼工艺

a）投料前炉膛预热温度600-800℃；

b）先将小块料、回炉料如铸余铝、棒头棒尾、挤压压余、小部分挤压头尾料等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

其中，铝合金的成分配比为0.49%硅，0.38％镁，0.1％钙，0.03％铬0.1％铁，0.1％铜，0.1％锰，0.1％锌，余量为Al；其余杂质的重量百分比不超过0.05％。

S3铸造工艺

a）铸造冷却水必须经过0.5mm滤网过滤，备用

b）铸造中加入0.8kg/T添加铝钛硼块，炉内铝液的温度为690-750℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa。

实施例5：一种建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

步骤基本同实施例1。其中：

其中，S1熔炼工艺

a）投料前炉膛预热温度600-800℃；

b）先将小块料、回炉料如铸余铝、棒头棒尾、挤压压余、小部分挤压头尾料等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

其中，铝合金的成分配比为0.72%硅，0.45%镁，0.1％钙，0.06％铬0.1％铁，0.1％铜，0.1％锰，0.1％锌，余量为Al；其余杂质的重量百分比不超过0.05％。

S3铸造工艺

a）铸造冷却水必须经过0.5mm滤网过滤，备用

b）铸造中加入1.5kg/T添加铝钛硼块，炉内铝液的温度为690-750℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa。

实施例6：一种建筑用铝材的制备工艺，具体如下：（范围最好）

步骤基本同实施例1。其中：

一种建筑用铝材，其特征在于，以重量份计算，所述铝材的其成分包含

其中，S1熔炼工艺

a）投料前炉膛预热温度600-800℃；

b）先将小块料、回炉料如铸余铝、棒头棒尾、挤压压余、小部分挤压头尾料等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

其中，铝合金的成分配比为0.56%硅，0.40%镁，0.2％钙，0.45％铬，0.2％铁，0.05％铜，0.05％锰，0.05％锌，余量为Al；其余杂质的重量百分比不超过0.05％。

S3铸造工艺

a）铸造冷却水必须经过0.5mm滤网过滤，备用

b）铸造中加入1.2kg/T添加铝钛硼块，炉内铝液的温度为690-750℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa。

实施例7：一种建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

步骤基本同实施例1。其中：

一种建筑用铝材，其特征在于，以重量份计算，所述铝材的其成分包含

其中，S1熔炼工艺

a）投料前炉膛预热温度600-800℃；

b）先将小块料、回炉料如铸余铝、棒头棒尾、挤压压余、小部分挤压头尾料等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

其中，铝合金的成分配比为0.56%硅，0.40%镁，0.2％钙，0.2％铁，0.05％铜，0.05％锰，0.05％锌，余量为Al；其余杂质的重量百分比不超过0.05％。

S3铸造工艺

a）铸造冷却水必须经过0.5mm滤网过滤，备用

b）炉内铝液的温度为690-750℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa。

实施例8：一种建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

步骤基本同实施例1。其中：

一种建筑用铝材，其特征在于，以重量份计算，所述铝材的其成分包含

其中，S1熔炼工艺

a）投料前炉膛预热温度600-800℃；

b）先将小块料、回炉料如铸余铝、棒头棒尾、挤压压余、小部分挤压头尾料等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

其中，铝合金的成分配比为0.56%硅，0.40%镁，0.45％铬，0.2％铁，0.05％铜，0.05％锰，0.05％锌，余量为Al；其余杂质的重量百分比不超过0.05％。

S3铸造工艺

a）铸造冷却水必须经过0.5mm滤网过滤，备用

b）铸造中加入1.2kg/T添加铝钛硼块，炉内铝液的温度为690-750℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa。

实施例9：一种建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

步骤基本同实施例1。其中：

一种建筑用铝材，其特征在于，以重量份计算，所述铝材的其成分包含

其中，S1熔炼工艺

a）投料前炉膛预热温度600-800℃；

b）先将小块料、回炉料如铸余铝、棒头棒尾、挤压压余、小部分挤压头尾料等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

其中，铝合金的成分配比为0.71%硅，0.22%镁，0.2％钙，0.45％铬，0.2％铁，0.05％铜，0.05％锰，0.05％锌，余量为Al；其余杂质的重量百分比不超过0.05％。

S3铸造工艺

a）铸造冷却水必须经过0.5mm滤网过滤，备用

b）铸造中加入0.5kg/T添加铝钛硼块，炉内铝液的温度为690-750℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa。

实施例10：一种建筑用铝材的制备工艺，具体如下：

一）S1熔炼工艺

a)投料前炉膛预热温度600-800℃；

b)先将小块料、回炉料如铸余铝、棒头棒尾、挤压压余、小部分挤压头尾料等均匀装于炉底，然后再按本发明所述的质量份投铝锭、铝硅合金，表层金属融化后，应将未融化的铝锭，推到高温区加速融化，熔炼炉温度控制在700-1000℃，并均匀搅拌控制铝液的温度在720-760℃；

其中，铝合金的成分配比为0.56%硅，0.40%镁，0.2％钙，0.45％铬，0.2％铁，0.05％铜，0.05％锰，0.05％锌，余量为Al；其余杂质的重量百分比不超过0.05％。

二）S2精炼工艺

a)一次精炼：采用精炼管加入精炼剂，加入时精炼管距离炉底100mm，前后左右往复平稳地缓慢移动，且由外向里循环，不留死角，精炼温度650-680℃，精炼剂用量4kg～6kg/T，精炼时间20-30分钟，铅打渣剂用量4kg～6kg/T，氮气压力10kg；

b)向步骤1）的熔体中加镁锭，温度控制在740-780℃；

c)二次精炼：工艺参数同第一次精炼；

d)静置时间20-30分钟；

三）、S3铸造工艺

a)铸造中加入铝钛硼块1.2kg/T，炉内铝液的温度为780-800℃，铸造速度350-450mm/min，下降速度120～190mm/min，冷却水温度和压力分别为0-15℃，0.05～0.2Mpa；

b)按次序装框；

四）、S4铝棒挤压工艺

a)模具、料胆和铝棒加热，其中模具加热温度控制在400℃～450℃，加温时间1.5-3.0h，保温2-8h；料胆加热，盛锭筒加热温度控制380～430℃；铝棒加热温度480～530℃；保温时间3-8h；

b)挤压操作：先将模具架中心位、料胆中心位、机杆平衡中心位调整在同一中心线上，挤压压力、速度及温度10～21Mpa，5～27m/min，500-530℃

c)冷却工艺：每秒降低20-28℃，出料长为8-12m时，料头温度应控制在120-150℃，出料到12-18m时，料头温度应在130-170℃；

d)拉伸矫直和锯切：拉伸率控制在0.5-2%，拉伸温度控制在20-60℃；锯切速度1.4～1.8m/min，切斜度±1°，锯切之后装框；

e)时效工艺：时效炉温度控制在140℃±20℃并保温8-15h后方可出炉，自然冷却降温检测硬度达到5-7hw；

五）、S5喷涂工艺

对上述产品进行水洗，水洗之后除油脱脂，再用纯化水冲洗1-3次，钝化并用纯水冲洗1-3次，沥水烘干，喷粉固化，检测包装入库。

所述的喷涂工艺中除油、脱脂操作工艺为：往50m

所述的建筑用铝材制备工艺，所述的喷涂工艺常温混合均匀，检测槽内的AL

对以上实施例制备获得的建筑用复合铝合金材料进行力学性能和粗晶层情况进行测定，以及喷涂之前进行的相关的测定。

取每组的5个批次量的组合，进行统计计算，计算结果采用SPSS22.0计算，结果如下：

本发明所得铝合金材料的热裂纹敏感系数1.0-1.2，同时具有降低的热裂倾向，利用应对高热区域，利用本发明制备工艺制备的两种类型的建筑用材，隔热效果良好，抗拉强度较高，适合在热带地区的建筑用。

表2各实施例力学性能测试（

注：与6005铝合金（T5）对比，

与实施例7对比，

与实施例8对比，*P＜0.05，**P＜0.01；

与实施例9对比，

与实施例10对比，

通过表2可以看出，常规的建筑铝合金的材料很难达到280MPa（T5）以上，实施例4-10的力学测试中，本发明的抗拉强度在300MPa以上，屈服强度在300MPa以上，断后延伸率在15%以上。实施例4-8的效果要优于实施例9-10的技术效果，实施例6的抗拉强度、屈服强度、断后延伸率优于其他实施例，发明人认为可能的原因是在重量份以及工艺的双重选择导致的结果，在粗晶层厚度的检测上，本发明中实施例的在140μm以下，达到微粗晶环厚度的水平。实施例8和实施例10的粗晶层的厚度在250微米以上，与本发明的对比效果可以看出，显著劣于本发明实施例。

利用实施例4-10获得材料按照实施例2的工艺制备成相关的穿条铝，经过SWAAT腐蚀试验方法进行测定，由上述步骤制备得到的铝合金复合铝箔的穿孔失效时间分别为32.5±0.64（天）、33.7±0.55天、35±0.47天、19±0.59天、24±0.25天、17±0.87天。具体对比如表3。

利用实施例4-10获得材料按照实施例3的工艺制备成相关的注胶铝材，胶水凝固后应低于型材面0.1-0.5mm，凝固时间：45±2min，桥切深度≤1mm。对其硬度和剪切力的数据测定如表3。

表3实施例2-3制备的铝合金材料穿孔失效、硬度和剪切力的检测

注：与6005铝合金（T5）对比，

与实施例7对比，

与实施例8对比，*P＜0.05，**P＜0.01；

与实施例9对比，

与实施例10对比，

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。