本发明属于铝合金领域,具体涉及一种提高铝合金耐腐蚀性的热处理工艺。
背景技术:
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属屈结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、以及化学工业中大量应用。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能。
虽然铝合金具有良好的机械性能,但是其耐腐蚀性能相对较差,限制了铝合金在某些领域的发展应用。
技术实现要素:
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种提高铝合金耐腐蚀性的热处理工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种提高铝合金耐腐蚀性的热处理工艺,包括以下步骤:
(1)将铝合金工件在丙酮中浸泡40min,然后取出,清洗,烘干至恒重;
(2)将上述处理后的铝合金工件加热至320-330℃,保温6-8小时,然后再在第一脉冲强磁场辅助下,温度调节至280-285℃,将铝合金工件放入盐浴液中,保持22-25min,然后取出铝合金工件;
(3)将上述处理后的铝合金工件加热至420-425℃,保温4-6小时,然后再在第二脉冲强磁场下,将温度降低至120-122℃,保持10-11小时;
(4)将上述处理后的铝合金工件在第一超声场中加热至200℃,保持35-40min,撤去第一超声场,调节温度至180℃,保持35-40min,然后再在第二超声场中,调节温度至160℃,保持35-40min,再撤去第二超声场,自然冷却至室温,即可。
进一步的,步骤(1)所述铝合金工件在丙酮中浸泡,分别为在20℃下浸泡15min,在40℃下浸泡25min。
进一步的,步骤(2)所述第一脉冲强磁场磁感应强度为3t,脉冲数为30。
进一步的,步骤(2)所述盐浴液按重量份计由以下成分制成:碳酰胺38、氰化钠1.2、氯化镧0.03、碳酸锂13、氰酸钠15、氯化钠8。
进一步的,步骤(3)所述第二脉冲强磁场磁感应强度为2t,脉冲数为20。
进一步的,步骤(4)所述第一超声场频率为40khz,强度为25w/cm²。
进一步的,步骤(4)所述第二超声场频率为35khz,强度为20w/cm²。
有益效果:本发明处理后的铝合金耐腐蚀性能得到明显的提高,处理后得到的铝合金抗晶间腐蚀性能得到大幅度的提升,同时,具有优异的耐疲劳性能,可见,通过本发明方法中步骤(2)(3)(4)处理的协同作用,使得处理后的铝合金晶界处组织性能得到明显的提高,耐腐蚀性能得到增强,其主要析出相为断续分布的更为粗大的η相,并且晶界处无析出物区也更加宽化,因此,处理后的铝合金的腐蚀敏感性随之降低,通过上述试验可以看出,本发明步骤(4)的处理对铝合金晶间腐蚀性能的提升最为显著,这是与铝合金晶界处析出相的特性有着直接的关系,经过步骤(4)处理后,能够促使晶界处析出相更加粗大且断续,从而有利于提高铝合金的抗晶间腐蚀性能,本发明通过合理热处理布局,通过各步骤间的协同处理作用,不仅改善了铝合金晶内结构,晶界结构也会随之改善,从而可以改善铝合金晶间腐蚀敏感性、应力腐蚀敏感性,未处理的铝合金晶界分布着尺寸较小的第二相,易构成阳极腐蚀通道,会增大合金应力腐蚀倾向,因此,经过本发明处理方法的处理之后,由于亚稳定态沉淀相的析出和晶界析出相的离散分布,改变了晶界析出相的性能,使得电化学电位得到补偿,晶内与晶界处晶粒之间的电化学电位差减小,阻断了阳极溶解通道,因此,本发明处理方法处理对铝合金晶间腐蚀、应力腐蚀性能的改善起着很大的作用。
具体实施方式
实施例1
一种提高铝合金耐腐蚀性的热处理工艺,包括以下步骤:
(1)将铝合金工件在丙酮中浸泡40min,然后取出,清洗,烘干至恒重;
(2)将上述处理后的铝合金工件加热至320℃,保温6小时,然后再在第一脉冲强磁场辅助下,温度调节至280℃,将铝合金工件放入盐浴液中,保持22min,然后取出铝合金工件;
(3)将上述处理后的铝合金工件加热至420℃,保温4小时,然后再在第二脉冲强磁场下,将温度降低至120℃,保持10小时;
(4)将上述处理后的铝合金工件在第一超声场中加热至200℃,保持35min,撤去第一超声场,调节温度至180℃,保持35min,然后再在第二超声场中,调节温度至160℃,保持35min,再撤去第二超声场,自然冷却至室温,即可。
进一步的,步骤(1)所述铝合金工件在丙酮中浸泡,分别为在20℃下浸泡15min,在40℃下浸泡25min。
进一步的,步骤(2)所述第一脉冲强磁场磁感应强度为3t,脉冲数为30。
进一步的,步骤(2)所述盐浴液按重量份计由以下成分制成:碳酰胺38、氰化钠1.2、氯化镧0.03、碳酸锂13、氰酸钠15、氯化钠8。
进一步的,步骤(3)所述第二脉冲强磁场磁感应强度为2t,脉冲数为20。
进一步的,步骤(4)所述第一超声场频率为40khz,强度为25w/cm²。
进一步的,步骤(4)所述第二超声场频率为35khz,强度为20w/cm²。
实施例2
一种提高铝合金耐腐蚀性的热处理工艺,包括以下步骤:
(1)将铝合金工件在丙酮中浸泡40min,然后取出,清洗,烘干至恒重;
(2)将上述处理后的铝合金工件加热至330℃,保温6-8小时,然后再在第一脉冲强磁场辅助下,温度调节至285℃,将铝合金工件放入盐浴液中,保持25min,然后取出铝合金工件;
(3)将上述处理后的铝合金工件加热至425℃,保温4-6小时,然后再在第二脉冲强磁场下,将温度降低至122℃,保持11小时;
(4)将上述处理后的铝合金工件在第一超声场中加热至200℃,保持40min,撤去第一超声场,调节温度至180℃,保持40min,然后再在第二超声场中,调节温度至160℃,保持40min,再撤去第二超声场,自然冷却至室温,即可。
进一步的,步骤(1)所述铝合金工件在丙酮中浸泡,分别为在20℃下浸泡15min,在40℃下浸泡25min。
进一步的,步骤(2)所述第一脉冲强磁场磁感应强度为3t,脉冲数为30。
进一步的,步骤(2)所述盐浴液按重量份计由以下成分制成:碳酰胺38、氰化钠1.2、氯化镧0.03、碳酸锂13、氰酸钠15、氯化钠8。
进一步的,步骤(3)所述第二脉冲强磁场磁感应强度为2t,脉冲数为20。
进一步的,步骤(4)所述第一超声场频率为40khz,强度为25w/cm²。
进一步的,步骤(4)所述第二超声场频率为35khz,强度为20w/cm²。
实施例3
一种提高铝合金耐腐蚀性的热处理工艺,包括以下步骤:
(1)将铝合金工件在丙酮中浸泡40min,然后取出,清洗,烘干至恒重;
(2)将上述处理后的铝合金工件加热至326℃,保温7小时,然后再在第一脉冲强磁场辅助下,温度调节至282℃,将铝合金工件放入盐浴液中,保持23min,然后取出铝合金工件;
(3)将上述处理后的铝合金工件加热至422℃,保温5小时,然后再在第二脉冲强磁场下,将温度降低至121℃,保持10-11小时;
(4)将上述处理后的铝合金工件在第一超声场中加热至200℃,保持38min,撤去第一超声场,调节温度至180℃,保持38min,然后再在第二超声场中,调节温度至160℃,保持38min,再撤去第二超声场,自然冷却至室温,即可。
进一步的,步骤(1)所述铝合金工件在丙酮中浸泡,分别为在20℃下浸泡15min,在40℃下浸泡25min。
进一步的,步骤(2)所述第一脉冲强磁场磁感应强度为3t,脉冲数为30。
进一步的,步骤(2)所述盐浴液按重量份计由以下成分制成:碳酰胺38、氰化钠1.2、氯化镧0.03、碳酸锂13、氰酸钠15、氯化钠8。
进一步的,步骤(3)所述第二脉冲强磁场磁感应强度为2t,脉冲数为20。
进一步的,步骤(4)所述第一超声场频率为40khz,强度为25w/cm²。
进一步的,步骤(4)所述第二超声场频率为35khz,强度为20w/cm²。
对比例1:与实施例1区别仅在于不经过步骤(2)处理。
对比例2:与实施例1区别仅在于不经过步骤(3)处理。
对比例3:与实施例1区别仅在于不经过步骤(4)处理。
以al-8zn-2mg-2cu铝合金为试样材料;
晶间腐蚀试验
晶间腐蚀按照gb/t7998-2005标准进行,将实施例与对比例相同规格的试样悬挂在腐蚀液(58g/l氯化钠+12mol/l双氧水加蒸馏水至1l)中,并完全浸没,防止试样与容器之间相互接触,试样表面积与溶液体积间的比值小于20mm²/ml,在35℃的恒温下进行,腐蚀时间为8h,随后取出试样,在垂直主变形方向一端去除5mm,切后的截面在金相显微镜下观察腐蚀深度,并进行晶间腐蚀等级评定;
表1
对照组为未处理的铝合金;
由表1可以看出,本发明处理后的铝合金耐腐蚀性能得到明显的提高,处理后得到的铝合金抗晶间腐蚀性能得到大幅度的提升,可见,通过本发明方法中步骤(2)(3)(4)处理的协同作用,使得处理后的铝合金晶界处组织性能得到明显的提高,耐腐蚀性能得到增强,其主要析出相为断续分布的更为粗大的η相,并且晶界处无析出物区也更加宽化,因此,处理后的铝合金的腐蚀敏感性随之降低,通过上述试验可以看出,本发明步骤(4)的处理对铝合金晶间腐蚀性能的提升最为显著,这是与铝合金晶界处析出相的特性有着直接的关系,经过步骤(4)处理后,能够促使晶界处析出相更加粗大且断续,从而有利于提高铝合金的抗晶间腐蚀性能。
采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验。热疲劳试样装卡在立方卡具的四个侧面,保证每块试样的加热与冷却位置一致。通过传动装置上下垂直运动,从而达到试样加热以及冷却的自动化完成。采用设时自控,热电偶测量并控制温度。试样在室温25℃至800℃之间进行加热与冷却的热循环。采用计数器进行自动计数。调整并保持炉温800℃,水温20℃(流动自来水)。快速加热试样。加热、冷却一次作为一个循环,每次循环加热时间为120s,入水冷却时间为5s,直至预定循环次数。对于研究热疲劳裂纹萌生的试样,每循环400次,取下试样,抛光去除表面氧化膜,测量表面裂纹长度,以0.1mm作为裂纹萌生长度,记下试样裂纹萌生循环次数。观察并对裂纹的萌生位置照相。对于研究热疲劳裂纹扩展的试样,每循环200次,取下试样,抛光并观察。确定裂纹已经萌生后,每循环200次观察裂纹并对能反映裂纹扩展路径特征的位置照相。
表2
由表2可以看出,本发明处理的铝合金进行到29000次时,裂纹仅为0.06mm,而且本发明处理的铝合金裂纹扩展较为均衡,主裂纹相对其他组织扩展较慢,因此,经过本发明处理的铝合金疲劳性能更加的优越。