本发明涉及重力铸造及热处理领域，具体涉及一种接触网用铝合金及其重力铸造及热处理方法。
背景技术：
1、接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线，因此，对接触网用铝合金的各项性能有很高的要求，现有的铝合金在铸造过程中，没有对精炼除渣过程中的各项工艺参数做明确规定或限定，导致不能彻底除去铝合金液中的渣料和杂质元素，导致所铸造的零件有较多的铸造缺陷。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种接触网用铝合金重力铸造及热处理方法，它能够彻底地除去铝液中的渣料与杂质元素，以减少零件铸造缺陷。
2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种接触网用铝合金，其各成分的质量百分比分别为：
3、mn≤0.1％；cu≤0.05％；zn≤0.07％；fe≤0.19％；6.5％≤si≤7.5％，0.2％≤mg≤0.7％；杂质总量≤1％；余量为铝；其中，单项杂质≤0.03％。
4、优选地，其各成分的质量百分比分别为：
5、mn≤0.1％；cu≤0.03％；zn≤0.07％；fe≤0.15％；6.5％≤si≤7.5％，0.2％≤mg≤0.3％；杂质总量≤1％；余量为铝；其中，单项杂质≤0.03％。
6、本发明还提供了接触网用铝合金的重力铸造及热处理方法，包括熔炼铝料，所述熔炼铝料包括：
7、(1)熔化铝料；
8、所述铝料包括a356.2铝锭和回炉料，所述a356.2铝锭的重量≥60％,所述回炉料为用所述最终铝液浇铸的零件的冒口和/或缩松件。铝料必须干燥、清洁、无异物，装料时混合或分层次添加。回炉料的使用应符合《铝铸件回炉料安全使用工艺规范》的相关要求。
9、(2)精炼除渣：每2h精炼除渣一次，每次分别按照铝合金液重量的0.8％～1.5％加入精炼剂和除渣剂，每1h除气室、取汤口捞渣至少一次，每次精炼除渣时间为10～15min，温度≥725℃；
10、精炼除渣时，需使用专用工具将精炼剂、除渣剂压入铝液中下部，进行充分搅拌，天气潮湿或回炉料用量较大时，精炼剂、除渣剂加入量取上限，精炼除渣后，用专用工具将炉渣扒出炉外至专用渣斗内。
11、铝液温度高于735℃时，需停止大火加热，减缓氧化反应，降低氧化物含量，铝液温度低于715℃时，需大火升温，达到精炼除渣效果。
12、如果精炼剂与除渣剂过少，精炼时间过短、间隔时间过长，会导致除渣不彻底，出现夹渣等缺陷，如果过多、时间过长、间隔时间过短，会导致合金元素烧损过多，最终导致合金元素含量过少，降低合金的强化作用，强度降低；如果温度过高，会导致铸件产生过热或过烧现象，使组织粗大，力学性能降低；如果温度过低，会导致精炼剂与铝合金液体不能充分反应，除渣不彻底而且引入了精炼剂这种新的杂质。
13、(3)变质处理：铝合金液中加入sr、ti和mg,搅拌10～15min；
14、其中，三种合金元素的加入顺序为：依次加入铝锶合金棒、铝钛硼合金棒和铝镁合金块。合金元素添加后，使用涂刷油性被覆剂并且预热后的工具将铝锶合金棒、铝钛硼合金棒、铝镁合金块压入铝液中下部，并进行充分搅拌。
15、变质处理后，以质量百分比计：
16、sr：0.005％～0.015％；
17、ti：0.1％～0.20％；
18、mg(alsi7mg0.3)：0.25％～0.45％或mg(alsi7mg0.6)：0.45％～0.75％。
19、优选地，
20、sr：0.008％～0.015％；
21、ti：0.12％～0.20％；
22、mg(alsi7mg0.3)：0.30％～0.45％或mg(alsi7mg0.6)：0.55％～0.75％。
23、其中，mg(alsi7mg0.3)指的是步骤(3)中通过加入alsi7mg0.3的方式加入mg后，经步骤(3)处理后的铝合金液中mg的质量百分比；
24、mg(alsi7mg0.6)指的是步骤(3)中通过加入alsi7mg0.6的方式加入mg，后，经步骤(3)处理后的铝合金液中mg的质量百分比。
25、(4)除气精炼，得到最终铝液；其中，除气前，均匀地在除气室铝合金液表面覆盖一层精炼剂，并做适当搅拌，隔绝空气，防止铝合金液氧化；除气过程中，铝合金液表面以均匀浮出黄豆般大小气泡为宜，铝液翻滚高度小于15mm；石墨搅拌棒进入铝液前需涂刷油性被覆剂，并在炉子除气室上方预热5～10min，同时在除气过程中需经常观察石墨棒运行及磨损情况，磨损严重时需及时更换；除气工艺参数为：氮气纯度99.999％，石墨转子转速400～600r/min，氮气压力0.4～0.6mpa，氮气流量0.6～1m3/h。
26、正常工作中每30min检查一次氮气压力、氮气流量和除气效果，并清理除气室铝液表面浮渣，然后重新倒入少量打渣剂并搅拌均匀覆盖在铝液表面。出现氮气压力报警和设备停运等异常情况时，应排查原因，做好妥善处理。搅拌时主要规定了氮气纯度、压力、流量，以及石墨棒转速等参数。适当的压力、流量与转速能够将铝液中的h等杂质带走，如果以上参数偏高，不但不能带走h，而且会引入空气中的其他气体，导致铸件生产气孔等缺陷；如果参数值过低，会导致晶粒细化程度与储氢程度不够，铸件中同样会有缺陷，且细晶强化效果不佳，力学性能降低。另外，使用石墨棒搅拌而不是用其他工具搅拌的目的是不引入其他杂质元素，搅拌引入的石墨会随同渣一起浮出液面而被清理掉。
27、步骤(1)在溶解室进行，步骤(2)和步骤(3)在保持室进行，步骤(4)在除气室进行，熔解室温度为900℃±20℃，保持室温度为880℃±20℃，除气室温度为725℃±10℃。在熔炼过程中，发现炉温异常报警要及时查明原因，做妥善处理；当铝液达到最大容量时，停止升温化料；当铝液温度超温时停止大火加热，防止铝液合金元素过烧。
28、熔炼后的铝液成分应满足en 1706-2010中铝合金铸件化学成分的规定和要求，每炉铝水容量控制要求为800kg～1000kg之间。
29、在熔炼过程中，与铝合金液接触的一切工具，特别是铁质器具，需涂刷油性被覆剂并且进行预热，避免产生气爆而造成人身伤害及设备损坏，同时避免铝合金吸入过多的其他元素。
30、以上熔炼，是在重力铸造连续熔炼炉中进行的，重力铸造连续熔炼炉停炉时间超过2天，需经过烘炉3天以上后方可使用，烘炉时间视停炉时间长短及当时空气湿度进行设定，一般情况设定烘炉周期为4～7天，烘炉完成后炉温保持750℃以上方可使用。
31、所述最终铝液的氢含量≤0.2ccm/100g，密度≥2.6g/cm3。
32、氢含量测定：
33、取样模事先需充分预热，涂刷专用涂料，型腔光滑、干净，无油污。
34、最终铝液中含氢量通过测氢仪或采用密度当量仪计算密度进行检测，取样频率1次/2h，数量2件，氢含量≤0.2ccm/100g时，判定合格；经测量计算所得最终铝液密度≥2.6g/cm3时，判定合格。
35、当最终铝液中含氢量测定不合格时，需立即停止浇注，查明原因，如：氮气压力、流量是否正常，石墨棒中孔、石墨转子排气孔是否堵塞，设备运行是否运行正常。同时需对前2小时的产品进行隔离处理，检测合格后才能流转。
36、所述最终铝液的晶粒细化因数≥6.5,变质因数为4～8。
37、晶粒细化因数低于6.5时，需添加铝锶、铝钛硼合金对铝合金液重新变质处理。变质因数低于4，表现为变质效果不够，需添加铝锶、铝钛硼合金对铝液重新变质处理；变质因数高于8，表现为变质效果过度，重新加铝锭对铝液搅拌稀释处理。
38、优选地，接触网用铝合金的重力铸造及热处理方法，还包括：
39、s1，模具预热：安装调试完毕后，浇注之前需对模具进一步预热，用燃气式烤模架对模具充分烘烤预热，预热时必须控制好火焰大小，防止产生大量黑烟或烤坏设备和模具，当气管和接头如出现漏气、破损等情况，应及时处置、更换，预热温度控制范围为300℃～450℃，预热时间为1h～2h,正常工作温度控制范围为350℃～500℃；
40、s2，浇铸成型：使用重力铸造法，通过机器人将所述最终铝液浇铸至模具中，得到所需零件形状，浇铸速度为6～12s，浇铸后合模时间为120～160s,开模后自然冷却；
41、s3，固溶淬火：加热温度为535±5℃，保温时间为12h，淬火转移时间≤于15s，冷却方式为60～90℃热水，零件在淬火液中停留时间≥2min；
42、该步骤有以下要求：铝合金零件固溶处理加热要求热炉装料，随炉升温不大于100℃/h；采用高架电阻炉加热时，零件应装在专用的装料筐内，保证空气的流动；淬火过程中不允许零件露出淬火液面。
43、s4，时效处理：加热温度160±5℃，保温时间为5.5～6.5h，冷却方式，空冷至室温。
44、在步骤s1之前，还包括：
45、砂芯准备：准备开机前需根据所做产品准备好相应的砂芯，并确保砂芯能够与模具配合完好。
46、备模：为保证涂料很好的附着在模具表面，在模具喷涂料之前，需对模具进行预热，电加热炉温度设定要求为420℃±20℃，电加热炉保温时间要求为3h～4h；涂料厚度根据实际需求掌握，但必须符合顺序凝固的原则。模具组装过程中需小心谨慎，注意安全，避免出现烫伤及模具损伤。
47、模具安装：
48、a,将组装好的模具安装在重力倾转机上，然后调整好行程限位开关，并确保模具开合及各部位运行正常。
49、b,开机前，应对重力倾转机和模具的运动部位进行润滑、并进行空运行，确认无异常方可生产。
50、c,模具上机后用专用工具压好铁丝过滤网片，确保形状尺寸与支撑架匹配。
51、浇注参数设置：根据所装模具的规格、产品浇汤量，将对应程序输入并慢速试运行，确保浇注过程平稳、顺畅，准确无误。
52、采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
53、1、本发明对精炼剂与除渣剂加入量、精炼时间、温度、精炼除渣隔间时间做出明确规定，这种精炼除渣方法能够较彻底除去铝合金液中的渣料与杂质元素，减少了零件的铸造缺陷；
54、2、本发明变质处理过程中，加入铝锶合金棒、铝钛硼合金棒和铝镁合金块，且严格控制搅拌时间，既能保证充分混合，又避免搅拌时间过长，过长的搅拌时间会降低变质剂的作用，合金晶粒会再次长大，本发明的变质方法能够大幅度细化铝合金的晶粒，提高了零件的塑韧性与强度；
55、3、本发明使用的搅拌工艺能够使产品各处晶粒度保持一致，晶粒大小基本相等，且不会出现长条状晶粒，确保材料具有完好的各项性能，最终确保了材料各处性能的均匀性；
56、4、本发明对氢含量单独分析，确保合金中不会有较高的氢元素，杜绝了零件在服役过程中发生氢脆现象；
57、5、本发明所使用的热学分析确保了所有零件具有相同的晶粒度与微观组织，再次降低了铸造缺陷；。
58、6、本发明中，时效处理时铸件随炉升温，降低了热应力的产生。
59、7、本发明中，固溶处理后水淬时间不大于15秒，确保水淬后的组织为过饱和固溶体，材料强度不会降低。