本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种高防腐幕墙用铝合金型材及其制备方法。
背景技术：
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。因其密度低，强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性、抗蚀性等性能，可加工成各种型材，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面。多年来，在建筑行业幕墙市场中，玻璃幕墙用型材均采用的是铝合金一次成型的型材，随着城市建设的不断发展，人们对玻璃或其它材料的幕墙档次及所使用的型材要求越来越高，特别是高层或超高层建筑，传统的采用铝合金做幕墙型材已不能满足建筑上所须的防腐能力以及强度、载荷能力的要求。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高防腐幕墙用铝合金型材及其制备方法，用该铝合金型材制成的幕墙产品不仅耐腐蚀性好，而且强度高，不易变形、变色，使用寿命长。
本发明提出的一种高防腐幕墙用铝合金型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭以及其他元素合金加入熔炼炉中进行熔炼得到铝液，铝液的元素组分按重量百分数由如下组成：Zn 3-5％、Mg 0.9-1.3％、Cu 0.6-1.2％、Mn 0.05-0.15％、Cr 0.06-0.12％、Re 0.07-0.12％、Zr 0.06-0.12％、Sc 0.03-0.06％、Fe 0.15-0.35％、Si 0.15-0.35％、Ti 0.02-0.06％、余量为Al，将铝液进行浇铸后得到铸锭，再进行均匀化处理，均匀化处理后在挤压机上挤压成型，然后进行拉伸矫直，得到铝合金型材坯件；
S2、将S1得到的铝合金型材坯件脱脂、碱洗后进行阳极氧化处理，再采用Ni2+、F-冷封孔工艺，将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭，其中阳极氧化处理过程中，以铝合金型材坯件为阳极，石墨为阴极，置于电解液中通电，电流密度为5-10mA/cm2，电解液包括：硫酸160-180g/L、酒石酸5-30g/L、聚乙二醇10-40g/L、硫酸铝6-18g/L，阳极氧化温度为18-22℃，阳极氧化时间为25-35min；
S3、将经S2处理后的的铝合金型材坯件放入电泳槽中进行电泳处理，再烘干得到所述高防腐铝合金型材，其中电泳处理过程中，铝合金型材坯件浸没60-80s后开始电泳，电泳涂料包括：水性丙烯酸树脂100-280g/L、氨基树脂20-50g/L、颜料10-15g/L、成膜助剂0.5-1g/L、分散剂0.1-0.3g/L，pH值为5.4-6.5，温度为22-28℃，电泳时间为120-145s，极间距为12-15cm，电压为100-150V，烘干过程中，烘干温度为150-200℃，烘干时间为20-40min。
优选地，S1中，Zn、Mg、Cu的重量配比为4.2-4.5:1.1-1.2:1。
优选地，S1中，进行均匀化处理时，先以70-90℃/h的升温速率升温至400-450℃，保温1-3h，再以10-30℃/h的升温速率升温至520-550℃，保温6-10h，空冷至室温，再以60-80℃/h的升温速率升温至360-400℃，保温4-6h，接着以5-15℃/h的降温速率降温至150-180℃，保温3-4h。
优选地，S1中，在挤压机上挤压成型时，先将铸锭加热至450-470℃，保温1-3h，再利用挤压机将加热好的铸锭从模具中挤出成形，风冷至型材表面温度为110-130℃后，放入0-5℃水中淬火处理1-2min，其中挤压模具的预热温度为400-420℃，挤压速度为15-22m/min。
优选地，S2中，将S1得到的铝合金型材坯件脱脂时，所使用的脱脂剂的原料按重量份包括：浓硫酸30-50份、柠檬酸5-10份、氟化氢铵3-8份、硝酸钠1-3份、硫酸铁0.5-2份、三氯乙烯0.5-2份、氟代烃溶剂0.05-0.4份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5-10份、十二烷基苯磺酸钠2-5份。
优选地，S2中，将铝合金型材坯件碱洗时，所使用的碱洗液包括：氢氧化钠4-6g/L、磷酸钠15-20g/L、碳酸钠20-25g/L、三聚磷酸钠5-20g/L、硅酸钠5-15g/L、OP乳化剂1-3ml/L。
优选地，S3中，所述水性丙烯酸树脂为羧基值为120-150mgKOH/g及羟基值为60-120mgKOH/g的水性丙烯酸树脂；优选地，所述水性丙烯酸树脂是通过将丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸中的一种或者多种的混合物与β-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯、烯丙醇、羟丁基(甲基)丙烯酸酯中的一种或者多种混合物以及不包含羧基及羟基官能团的乙烯基类单体共聚制成。
通过采用特定酸值的丙烯酸树脂使得涂膜的硬度和耐水性能最佳，同时特定羟基值的丙烯酸树脂则使得涂膜获得较高硬度的前提下，具有优异的耐化学药品性能。
优选地，S3中，所述氨基树脂为亲水性密胺树脂；优选地，所述亲水性密胺树脂为甲基/丁基混合醚改性的蜜胺树脂。
优选地，S3中，所述成膜助剂为聚乙二醇、乙二醇、乙二醇丁醚、异丁醇中的一种或者多种的混合物。
一种高防腐幕墙用铝合金型材，采用上述高防腐幕墙用铝合金型材的制备方法制成。
本发明提出的一种高防腐幕墙用铝合金型材及其制备方法，首先，所述型材的组分以Al、Zn、Mg、Cu为主合金元素，控制Zn、Mg的比例，有利于形成适宜浓度的三元固溶体T(Al2Mg3Zn3)相和二元的η(MgZn2)相，二者对于改善铝合金的强度具有显著的效果；适宜含量的Cu可与Al、Mg结合形成Al2CuMg强化相，以此改善Zn，Mg含量高时带来的塑性和抗蚀性降低的缺点，提高强度和重复加载抗力；Cr对于Al-Zn-Mg-Cu系合金具有细化晶粒的作用，同时可明显改变晶粒移动的激活能；不仅能显著细化再结晶晶粒，而且Mn在Al-Zn-Mg-Cu系合金中可形成四元金属间化合物Al20(Cu,Zn)2Mn3，其具有明显的纤维增强的作用，Ti则可形成大量细小的TiAl3质点，具有显著提高固溶强化的效果；稀土Re的加入不仅可以净化去氢、氧、氮、碳等，通过产生稀土氢化物的方式去除氢的有害作用，而且细化晶粒，产生稀土高熔点化合物成为晶核核心，对于改善合金性能具有显著效果；Zr、Sc可形成细小的Al3Zr、Al3Sc金属间化合物，二者呈弥散质点存在，具有可细化晶粒，并在热加工及热处理后容易保持未再结晶不部分再结晶的组织，提高合金强度和抗应力腐蚀性能。此后，在具体得到上述组分的铝合金型材坯件过程中，首先进行区别于常规的强化均匀化处理，对铝合金铸锭先快速升温至较低温度，然后缓慢升温至较高温度，最后缓冷或空冷至室温，可有效减少合金组织中粗大结晶相颗粒，充分发挥合金元素的有益作用；此后再对铸锭进行挤压成型，退火处理，进一步改善铝合金型材的内部组织均匀性与晶粒的细化，大大改善了铝合金型材的质量与加工性能。
其次，为了进一步增强所述幕墙用铝合金型材的防腐性能，本发明还包括对铝合金型材坯件依次经过脱脂、碱洗处理，并通过各个工艺条件的优化条件下的阳极氧化处理，在型材表面形成厚度适中的氧化膜，接着封孔，从而显著提高铝合金型材的耐磨、耐光和耐腐蚀性能；之后还对铝合金型材进行阳极电泳涂装处理，选择以丙烯酸树脂作为主要成膜物质，加入适当颜料及助剂的电泳涂料，通过对电泳处理中的各个工艺条件的优化，最终在铝合金型材表面涂覆一层丙烯酸树脂涂层，该漆膜表面致密均匀，具有较好的耐盐酸性和耐盐水性，长时间浸泡后都无明显腐蚀迹象。
对本发明所述高防腐幕墙用铝合金型材进行性能检测，结果如下：抗拉强度为589-626MPa，屈服强度为468-508MPa，延伸率为14-14.5％，盐雾试验腐蚀率为0.1-0.121mg/cm2·d。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高防腐幕墙用铝合金型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭以及其他元素合金加入熔炼炉中进行熔炼得到铝液，铝液的元素组分按重量百分数由如下组成：Zn 3％、Mg 1.3％、Cu 0.6％、Mn 0.15％、Cr 0.06％、Re 0.12％、Zr 0.06％、Sc 0.06％、Fe 0.15％、Si 0.35％、Ti 0.02％、余量为Al，将铝液进行浇铸后得到铸锭，再进行均匀化处理，先以70℃/h的升温速率升温至450℃，保温1h，再以30℃/h的升温速率升温至520℃，保温10h，空冷至室温，再以60℃/h的升温速率升温至400℃，保温4h，接着以15℃/h的降温速率降温至150℃，保温4h，均匀化处理后在挤压机上挤压成型，先将铸锭加热至450℃，保温3h，再利用挤压机将加热好的铸锭从模具中挤出成形，风冷至型材表面温度为110℃后，放入5℃水中淬火处理1min，挤压模具的预热温度为420℃，挤压速度为15m/min，然后进行拉伸矫直，得到铝合金型材坯件；
S2、将S1得到的铝合金型材坯件进行脱脂，所使用的脱脂剂的原料按重量份包括：浓硫酸30份、柠檬酸10份、氟化氢铵3份、硝酸钠3份、硫酸铁0.5份、三氯乙烯2份、氟代烃溶剂0.05份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺10份、十二烷基苯磺酸钠2份，再进行碱洗，所使用的碱洗液包括：氢氧化钠6g/L、磷酸钠15g/L、碳酸钠25g/L、三聚磷酸钠5g/L、硅酸钠15g/L、OP乳化剂1ml/L，接着进行阳极氧化处理，再采用Ni2+、F-冷封孔工艺，将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭，其中阳极氧化处理过程中，以铝合金型材坯件为阳极，石墨为阴极，置于电解液中通电，电流密度为5mA/cm2，电解液包括：硫酸180g/L、酒石酸5g/L、聚乙二醇40g/L、硫酸铝6g/L，阳极氧化温度为22℃，阳极氧化时间为25min；
S3、将经S2处理后的的铝合金型材坯件放入电泳槽中进行电泳处理，再烘干得到所述高防腐铝合金型材，其中电泳处理过程中，铝合金型材坯件浸没60s后开始电泳，电泳涂料包括：水性丙烯酸树脂280g/L、甲基/丁基混合醚改性的蜜胺树脂20g/L、颜料15g/L、聚乙二醇0.5g/L、分散剂0.3g/L，所述水性丙烯酸树脂为羧基值为120mgKOH/g及羟基值为120mgKOH/g的水性丙烯酸树脂，pH值为5.4，温度为28℃，电泳时间为120s，极间距为15cm，电压为100V，烘干过程中，烘干温度为200℃，烘干时间为20min。
实施例2
本发明提出的一种高防腐幕墙用铝合金型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭以及其他元素合金加入熔炼炉中进行熔炼得到铝液，铝液的元素组分按重量百分数由如下组成：Zn 5％、Mg 0.9％、Cu 1.2％、Mn 0.05％、Cr 0.12％、Re 0.07％、Zr 0.12％、Sc 0.03％、Fe 0.35％、Si 0.15％、Ti 0.06％、余量为Al，将铝液进行浇铸后得到铸锭，再进行均匀化处理，先以90℃/h的升温速率升温至400℃，保温3h，再以10℃/h的升温速率升温至550℃，保温6h，空冷至室温，再以80℃/h的升温速率升温至360℃，保温6h，接着以5℃/h的降温速率降温至180℃，保温3h，均匀化处理后在挤压机上挤压成型，先将铸锭加热至470℃，保温1h，再利用挤压机将加热好的铸锭从模具中挤出成形，风冷至型材表面温度为130℃后，放入0℃水中淬火处理2min，挤压模具的预热温度为400℃，挤压速度为22m/min，然后进行拉伸矫直，得到铝合金型材坯件；
S2、将S1得到的铝合金型材坯件进行脱脂，所使用的脱脂剂的原料按重量份包括：浓硫酸50份、柠檬酸5份、氟化氢铵8份、硝酸钠1份、硫酸铁2份、三氯乙烯0.5份、氟代烃溶剂0.4份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5份、十二烷基苯磺酸钠5份，再进行碱洗，所使用的碱洗液包括：氢氧化钠4g/L、磷酸钠20g/L、碳酸钠20g/L、三聚磷酸钠20g/L、硅酸钠5g/L、OP乳化剂3ml/L，接着进行阳极氧化处理，再采用Ni2+、F-冷封孔工艺，将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭，其中阳极氧化处理过程中，以铝合金型材坯件为阳极，石墨为阴极，置于电解液中通电，电流密度为10mA/cm2，电解液包括：硫酸160g/L、酒石酸30g/L、聚乙二醇10g/L、硫酸铝18g/L，阳极氧化温度为18℃，阳极氧化时间为35min；
S3、将经S2处理后的的铝合金型材坯件放入电泳槽中进行电泳处理，再烘干得到所述高防腐铝合金型材，其中电泳处理过程中，铝合金型材坯件浸没80s后开始电泳，电泳涂料包括：水性丙烯酸树脂100g/L、甲基/丁基混合醚改性的蜜胺树脂50g/L、颜料10g/L、乙二醇1g/L、分散剂0.1g/L，所述水性丙烯酸树脂为羧基值为150mgKOH/g及羟基值为60mgKOH/g的水性丙烯酸树脂，pH值为6.5，温度为22℃，电泳时间为145s，极间距为12cm，电压为150V，烘干过程中，烘干温度为150℃，烘干时间为40min。
实施例3
本发明提出的一种高防腐幕墙用铝合金型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭以及其他元素合金加入熔炼炉中进行熔炼得到铝液，铝液的元素组分按重量百分数由如下组成：Zn 4％、Mg 1.1％、Cu 0.9％、Mn 0.1％、Cr 0.09％、Re 0.09％、Zr 0.09％、Sc 0.04％、Fe 0.25％、Si 0.25％、Ti 0.04％、余量为Al，将铝液进行浇铸后得到铸锭，再进行均匀化处理，先以80℃/h的升温速率升温至420℃，保温2h，再以20℃/h的升温速率升温至535℃，保温8h，空冷至室温，再以70℃/h的升温速率升温至380℃，保温5h，接着以10℃/h的降温速率降温至165℃，保温3.5h，均匀化处理后在挤压机上挤压成型，先将铸锭加热至460℃，保温2h，再利用挤压机将加热好的铸锭从模具中挤出成形，风冷至型材表面温度为120℃后，放入2℃水中淬火处理1.5min，挤压模具的预热温度为410℃，挤压速度为18m/min，然后进行拉伸矫直，得到铝合金型材坯件；
S2、将S1得到的铝合金型材坯件进行脱脂，所使用的脱脂剂的原料按重量份包括：浓硫酸40份、柠檬酸7份、氟化氢铵5份、硝酸钠2份、硫酸铁1份、三氯乙烯1.5份、氟代烃溶剂0.2份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺7份、十二烷基苯磺酸钠3份，再进行碱洗，所使用的碱洗液包括：氢氧化钠5g/L、磷酸钠17g/L、碳酸钠22g/L、三聚磷酸钠12g/L、硅酸钠10g/L、OP乳化剂2ml/L，接着进行阳极氧化处理，再采用Ni2+、F-冷封孔工艺，将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭，其中阳极氧化处理过程中，以铝合金型材坯件为阳极，石墨为阴极，置于电解液中通电，电流密度为7mA/cm2，电解液包括：硫酸170g/L、酒石酸15g/L、聚乙二醇25g/L、硫酸铝12g/L，阳极氧化温度为20℃，阳极氧化时间为30min；
S3、将经S2处理后的的铝合金型材坯件放入电泳槽中进行电泳处理，再烘干得到所述高防腐铝合金型材，其中电泳处理过程中，铝合金型材坯件浸没70s后开始电泳，电泳涂料包括：水性丙烯酸树脂190g/L、甲基/丁基混合醚改性的蜜胺树脂35g/L、颜料12g/L、乙二醇丁醚0.7g/L、分散剂0.2g/L，所述水性丙烯酸树脂为羧基值为135mgKOH/g及羟基值为90mgKOH/g的水性丙烯酸树脂，pH值为6，温度为25℃，电泳时间为135s，极间距为13cm，电压为125V，烘干过程中，烘干温度为175℃，烘干时间为30min。
实施例4
本发明提出的一种高防腐幕墙用铝合金型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭以及其他元素合金加入熔炼炉中进行熔炼得到铝液，铝液的元素组分按重量百分数由如下组成：Zn3.5％、Mg 1.2％、Cu 0.8％、Mn 0.11％、Cr 0.08％、Re 0.11％、Zr 0.1％、Sc 0.05％、Fe 0.28％、Si 0.3％、Ti 0.03％、余量为Al，将铝液进行浇铸后得到铸锭，再进行均匀化处理，先以75℃/h的升温速率升温至430℃，保温1.5h，再以15℃/h的升温速率升温至540℃，保温7h，空冷至室温，再以75℃/h的升温速率升温至390℃，保温4.5h，接着以8℃/h的降温速率降温至170℃，保温3.2h，均匀化处理后在挤压机上挤压成型，先将铸锭加热至465℃，保温1.5h，再利用挤压机将加热好的铸锭从模具中挤出成形，风冷至型材表面温度为125℃后，放入3℃水中淬火处理1.8min，挤压模具的预热温度为405℃，挤压速度为20m/min，然后进行拉伸矫直，得到铝合金型材坯件；
S2、将S1得到的铝合金型材坯件进行脱脂，所使用的脱脂剂的原料按重量份包括：浓硫酸35份、柠檬酸8份、氟化氢铵6份、硝酸钠2.5份、硫酸铁1.5份、三氯乙烯1份、氟代烃溶剂0.3份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺8份、十二烷基苯磺酸钠4份，再进行碱洗，所使用的碱洗液包括：氢氧化钠4.5g/L、磷酸钠18g/L、碳酸钠23g/L、三聚磷酸钠10g/L、硅酸钠12g/L、OP乳化剂1.5ml/L，接着进行阳极氧化处理，再采用Ni2+、F-冷封孔工艺，将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭，其中阳极氧化处理过程中，以铝合金型材坯件为阳极，石墨为阴极，置于电解液中通电，电流密度为8mA/cm2，电解液包括：硫酸175g/L、酒石酸10g/L、聚乙二醇30g/L、硫酸铝10g/L，阳极氧化温度为21℃，阳极氧化时间为30min；
S3、将经S2处理后的的铝合金型材坯件放入电泳槽中进行电泳处理，再烘干得到所述高防腐铝合金型材，其中电泳处理过程中，铝合金型材坯件浸没65s后开始电泳，电泳涂料包括：水性丙烯酸树脂200g/L、甲基/丁基混合醚改性的蜜胺树脂30g/L、颜料13g/L、成膜助剂0.8g/L、分散剂0.15g/L，所述水性丙烯酸树脂为羧基值为140mgKOH/g及羟基值为80mgKOH/g的水性丙烯酸树脂，所述成膜助剂为乙二醇丁醚和异丁醇的混合物，pH值为5.8，温度为24℃，电泳时间为130s，极间距为14cm，电压为130V，烘干过程中，烘干温度为170℃，烘干时间为25min。
一种高防腐幕墙用铝合金型材，其采用上述实施例1-4中所述高防腐幕墙用铝合金型材的制备方法制成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。