[发明专利]A1-Mn-Mg-Cu-Ni-Ce合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型铝合金材料，特别是涉及一种含Cu、Ni和Ce的Al-Mn-Mg基合金及其制造方法。

背景技术

激光打印机、复印机用定影辊要求重量轻、非磁性、优良的热传导性、耐热性和耐蚀性等，因此定影辊通常由不可热处理强化的防锈铝合金制造而成。定影辊的工作温度一般不超过200℃，且是热冷交替地工作，因此对制造定影辊的铝合金要求在退火状态下不仅具有足够的强度，而且具有优良的热稳定性和热疲劳性能。国内外曾大多使用Al-Mg系防锈铝合金5052或5056合金来制造定影辊，但由于5052和5056铝合金退火态的抗拉强度从室温到200℃明显下降在使用过程中容易发生热变形，所以采用5052和5056合金制造定影辊的管材壁厚较厚，最小壁厚允许为0.9-1.0mm，这导致在使用激光打印机、复印机时，开机预热等待时间长；另一方面，5056合金只能进行无缝管生产，生产成本较高。为此，日本专利文献(特开平9-170039号公报)采用导热性和加工性更好的Al-Mn-Mg系防锈铝合金来代替Al-Mg系合金制造定影辊。但由于近年来从节能角度出发，定影辊向薄型化、轻量化发展，Al-Mn-Mg系防锈铝合金的强度尤其是高温抗拉强度仍不能完全满足要求，成为限制Al-Mn-Mg系防锈铝合金广泛应用的原因之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种Al-Mn-Mg-Cu-Ni-Ce合金，其具有高强度、优良的热稳定性能和热疲劳性能，且流动性好，适于薄壁管件的制造。

本发明的另一目的是提供一种上述Al-Mn-Mg-Cu-Ni-Ce合金的制造方法。

本发明的技术方案如下：

一种Al-Mn-Mg-Cu-Ni-Ce合金，在其中添加重量百分比为0.4-0.7％的Cu，0.2-0.7％的Ni，0.02-0.05％的Ce，合金中Mn的重量百分比为0.8-1.3％，Mg的重量百分比为0.6-1.2％，其余为Al及不可避免的杂质元素。

上述的Al-Mn-Mg-Cu-Ni-Ce合金，Cu的重量百分比为0.5-0.6％。

上述的Al-Mn-Mg-Cu-Ni-Ce合金，Ni 的重量百分比为0.3-0.5％。

上述的Al-Mn-Mg-Cu-Ni-Ce合金，Ce的重量百分比为0.03-0.04％。

上述的Al-Mn-Mg-Cu-Ni-Ce合金，Cu的重量百分比为0.51％，Ni的重量百分比为0.4％，Ce的重量百分比为0.03％，Mn的重量百分比为1.05％，Mg的重量百分比为0.89％。

本发明是在Al-Mn-Mg系合金的基础上，加入少量的Cu、Ni 和微量的Ce，通过多组元复合微合金化作用获得具有优良的热稳定性和热疲劳性能的铝合金。

Cu是铝合金中重要的合金化元素，在Al-Mn-Mg系合金中加入少量Cu，有一定的固溶强化效果，提高合金的强度，同时改善合金的抗蚀性，可由点腐蚀变成全面的均匀腐蚀。在铝合金中添加少量Ni，可形成FeNiAl₆相，对高温下合金的变形起阻碍作用，提高合金的耐热性，并使铁的化合物变成颗粒状，降低杂质Fe的有害作用，但Ni含量过高时，FeNiAl₆相会偏聚，容易引起铸造裂纹。微量稀土Ce加入铝合金中，可使合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次枝晶间距，减少合金中的气体以及杂质引起的晶界弱化，起到净化晶界的作用，还可降低熔体表面张力，增加流动性，改善铸造工艺性能。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在Al-Mn-Mg基合金的基础上，采用Cu、Ni和Ce多组元复合微合金化后，合金可同时获得高强度、优良 的热稳定性能和热疲劳性能，且流动性好，适于薄壁管件的制造，管件壁厚最小允许0.4-0.6mm。

上述铝合金的制造方法包括如下步骤：

a)首先按合金化学组成的比例配备好原材料备用；

b)在火焰反射炉中熔化纯铝和Al-Mn、Al-Cu、Al-Ni、Al-Ce中间合金至740-750℃，充分搅拌，采用活性熔剂-惰性氩气喷射精炼技术进行除气去杂，用钟罩压入法加入金属镁，二次精炼，静置扒渣，在熔体温度为720-730℃时采用半连续水冷铸造法浇注成圆铸棒；

c)将合金铸棒在均匀化热处理炉中进行两级高温均匀化处理；

d)将经均匀化处理后的合金铸棒在挤压机上直接挤压成管材，再将挤压成的管材进行冷拔加工得到制造定影辊用的铝合金管材。

上述步骤c中，均匀化热处理条件为540℃/6h+590℃/10h。