一种用于太阳能边框型材的新型6N01铝合金及其制备工艺的制作方法

本发明涉及铝合金加工，尤其涉及一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金及其制备工艺。

背景技术：

1、6n01铝合金属于a1-mg-si系铝合金，既有良好的强度、优良的成形性能，又有良好的加工性及焊接性能，广泛应用于建筑、交通、包装、光伏等行业。在太阳能光伏产业蓬勃发展的今天，作为太阳能组件之一的太阳能铝边框型材的需求量也在与日俱增。而边框铝型材的质量的好坏，直接影响产品的综合成品率，影响到终端客户的后道产品质量，特别是产品的力学性能，将直接影响边框的使用功能。

2、中国专利申请号202011144675.5公开了一种太阳能边框铝合金型材及其加工工艺，铝合金型材其成分配比如下：si：0.55-0.66％，fe：0.15-0.20％，cu：0.16-0.21％，mn：0.02-0.05％，mg：0.55-0.60％，cr：0.15-0.20％，余量为铝。该发明提高产品的综合成品率和生产效率，使其质量稳定、可靠；通过合金成分的合理配比改良，尝试淬火方式由水冷改为强风冷却，生产效率较高，且质量可靠稳定。但综合力学性能相对较低。

3、中国专利申请号201611246347.x公开了一种应用于太阳能边框的铝合金型材，该铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：锌6％-10％，铜0.1％-3％，镁1％-3％，铁0.3％-0.5％，硅0.5％-1％，锰0.3％-0.6％，镍0.4％-0.8％，银0.2％-0.4％，钪0.03％-0.05％，锆0.02％-0.04％，铒0.02％-0.04％，镧0.03％-0.05％，钇0.01％-0.03％，铈0.01％-0.03％，钛0.03％-0.06％，硼0.08％-0.1％，余量为铝。本发明不仅保证了铝合金型材具有优良的耐腐蚀性和耐高温性，同时提高了铝合金型材的综合力学性能，延长了太阳能边框的使用寿命。但制备铝合金的熔体净化效果相对较差。

技术实现思路

1、因此，针对上述的问题，本发明提供一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金及其制备工艺，解决现有技术制备6n01铝合金综合力学性能相对不佳、熔体净化效果较差、使用精炼剂带来环境污染的缺陷。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金，包括以下重量份的各原料：95-98份高纯铝、0.2-0.8份高纯镁、0.2-0.8份al-20％si中间合金、0.1-0.5份al-20％mn中间合金、0.2-0.8份al-50％cu中间合金、0.1-0.3份al-10％cr中间合金、0.01-0.1份al-5％ti中间合金、0.1-0.15份al-10％sr中间合金、0.1-0.15份al-10％zr中间合金、0.1-0.15份al-10％sc中间合金。

4、一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、熔化：将原料分别进行干燥处理，再按重量份称取高纯铝，加入预热过的石墨坩埚电阻炉中，升高熔化炉内温度至300-400℃；

6、s2、精炼：将保护气体通入熔体底部，进行气体喷吹处理，继续升高温度至700-800℃，添加其他原料，混合均匀后持续搅拌10-30min，再进行过滤处理，保温静置5-10min；

7、s3、铸锭：将保温静置后的熔体浇注到铜模具中，进行均匀化热处理；

8、s4、挤压：对熔体进行挤压处理，制备出厚度为4-6mm的铸轧合金；

9、s5、冷却：将铸轧合金淬火后，置于时效炉内进行人工时效，获得所述新型6n01铝合金。

10、进一步的，所述高纯铝的纯度为99.990-99.999％；所述高纯镁的纯度为99.990-99.999％。

11、进一步的，步骤s2中，所述保护气体包括：质量分数为99.8-99.9wt.％的n2、质量分数为0.1-0.2wt.％的sf6，保护气体流量为5-10l/min，气源压力为0.15-0.4mpa；所述气体喷吹处理为：利用旋转的石墨转子搅动熔体，转速为300-400r/min。

12、进一步的，步骤s2中：所述过滤为在双层陶瓷过滤管中进行；所述双层陶瓷过滤管的制备过程为：

13、a、将30-40重量份磷酸二氢铝、1-3重量份气相白炭黑、2-5重量份高岭土、1-3重量份气凝胶、60-65重量份α-al2o3、1-3重量份消泡剂、0.5-1重量份分散剂混合均匀后配置成浆料；

14、b、用粘结剂粘合泡沫模具，制成双层泡沫模具，将上述浆料挤压进泡沫模具，经过烤干、烧结，获得所述双层陶瓷过滤管。

15、进一步的，步骤s3中：所述均匀化热处理为在温度为510-550℃下保温12-16h。

16、进一步的，步骤s4中：所述挤压为在水平双辊铸轧机中进行，辊缝为4-6mm，铸轧力为1000-1200kn，铸轧速度为1-1.2m/min，挤压出口的温度设置为510-550℃。

17、进一步的，步骤s5中：所述淬火工艺为风冷淬火，冷却速度为5-7℃/s；所述人工时效为在180-200℃下保持时间为10-16h。

18、进一步的，所述干燥为在干燥箱中进行，温度为150-200℃，时间为3-4h；所述预热为温度在300-400℃保持30-60min；所述保温为温度在700-800℃。

19、进一步的，所述石墨转子的通气孔为六孔结构，该结构的石墨转子向六个方向开孔，孔间互成60°夹角。

20、通过采用前述技术方案，本发明的有益效果为：

21、通过本发明技术方案制备获得的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金，能够解决现有技术制备6n01铝合金综合力学性能相对不佳、熔体净化效果较差的缺陷，其原理是：

22、(1)在原料中添加微量的sr、zr、sc元素，能够显著改变铝合金的形核和沉淀过程，不仅能够控制晶粒结构，还能消除铝合金中fe、si的有害影响，从而提升合金的性能；

23、(2)不添加精炼剂对熔体进行排渣除氢，而是利用高速旋转的石墨转子对气泡进行剪切破碎，产生尺寸更小、分布更均匀的气泡，气泡沿螺旋轨迹上浮至熔体表面，增加气、液两相的接触面积，改善除氢的动力学条件，因此能够大大增加除氢效率；

24、(3)采用双层陶瓷过滤管对铝熔体进行过滤，除去双层泡沫陶瓷过滤工艺中板与板之间的空间，从而消除了现行过滤板在使用过程中不稳定、下层板受热率低的缺陷，且堆叠式结构能改善撕断率，管式多孔陶瓷过滤器能够在小箱体中实现大面积高精度过滤，取代了传统工艺箱体中的板式陶瓷过滤器和多孔陶瓷过滤管，具备开孔率高、过滤阻力小、杂质吸附力强和高效率、低成本的特点。

技术特征：

1.一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金，其特征在于，包括以下重量份的各原料：95-98份高纯铝、0.2-0.8份高纯镁、0.2-0.8份al-20％si中间合金、0.1-0.5份al-20％mn中间合金、0.2-0.8份al-50％cu中间合金、0.1-0.3份al-10％cr中间合金、0.01-0.1份al-5％ti中间合金、0.1-0.15份al-10％sr中间合金、0.1-0.15份al-10％zr中间合金、0.1-0.15份al-10％sc中间合金。

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金，其特征在于：所述高纯铝的纯度为99.990-99.999％；所述高纯镁的纯度为99.990-99.999％。

3.一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述保护气体包括：质量分数为99.8-99.9wt.％的n2、质量分数为0.1-0.2wt.％的sf6，保护气体流量为5-10l/min，气源压力为0.15-0.4mpa；所述气体喷吹处理为：利用旋转的石墨转子搅动熔体，转速为300-400r/min。

5.根据权利要求3所述的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中：所述过滤为在双层陶瓷过滤管中进行；所述双层陶瓷过滤管的制备过程为：

6.根据权利要求3所述的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，其特征在于，步骤s3中：所述均匀化热处理为在温度为510-550℃下保温12-16h。

7.根据权利要求3所述的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，其特征在于，步骤s4中：所述挤压为在水平双辊铸轧机中进行，辊缝为4-6mm，铸轧力为1000-1200kn，铸轧速度为1-1.2m/min，挤压出口的温度设置为510-550℃。

8.根据权利要求3所述的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，其特征在于，步骤s5中：所述淬火工艺为风冷淬火，冷却速度为5-7℃/s；所述人工时效为在180-200℃下保持时间为10-16h。

9.根据权利要求3所述的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，其特征在于，所述干燥为在干燥箱中进行，温度为150-200℃，时间为3-4h；所述预热为温度在300-400℃保持30-60min；所述保温为温度在700-800℃。

10.根据权利要求4所述的一种用于太阳能边框型材的新型6n01铝合金的制备方法，其特征在于，所述石墨转子的通气孔为六孔结构，该结构的石墨转子向六个方向开孔，孔间互成60°夹角。

技术总结本发明涉及铝合金加工技术领域，提供一种用于太阳能边框型材的新型6N01铝合金及其制备工艺，解决现有技术制备6N01铝合金综合力学性能相对不佳、熔体净化效果较差、使用精炼剂带来环境污染的缺陷；包括以下重量份的各原料：95‑98份高纯铝、0.2‑0.8份高纯镁、0.2‑0.8份Al‑20％Si中间合金、0.1‑0.5份Al‑20％Mn中间合金、0.2‑0.8份Al‑50％Cu中间合金、0.1‑0.3份Al‑10％Cr中间合金、0.01‑0.1份Al‑5％Ti中间合金、0.1‑0.15份Al‑10％Sr中间合金、0.1‑0.15份Al‑10％Zr中间合金、0.1‑0.15份Al‑10％Sc中间合金。技术研发人员：黄长远,黄海平受保护的技术使用者：福建省闽发铝业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5