[发明专利]一种用于高温沿海工业环境下耐蚀铝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及铝合金技术领域，尤其是涉及一种用于高温沿海工业环境下电力系统用耐蚀铝合金及其制备方法。耐蚀铝合金成分质量百分比为：Mg：2.5‑2.8％，Cr：0.1‑0.3％，Cu：0.02‑0.06％，Mn：0.07‑0.1％，Zn：0.08‑0.12％，Er：0.2‑0.6％，Si<0.25,Fe<0.4，余量为Al。本发明添加的微量稀土元素Er与其他元素在合适的配比下，对铝合金组织有良好的改性作用，不仅细化晶粒，提高强度，而且增强了合金的耐腐蚀性能。该制备方法通过对现有的技术进行改良，其工艺成熟稳定。本发明的稀土改性的铝合金可以在满足GIS筒体及盖板对力学性能的要求同时又具有优异的耐腐蚀性能，具有更长的使用寿命，降低了GIS系统使用成本。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其是涉及一种用于高温沿海工业环境下电力系统用耐蚀铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金作为国民经济生产生活的主要结构材料，具有密度小、强度高、易成型加工、导电导热性好以及资源相对比较丰富等诸多特性，是国民经济中应用最为广泛的一类有色金属结构材料，在航空航天、交通、建材、石油化工、电子、电力和国防等领域得到广泛应用。

由于GIS系统具有运行安全可靠、配置灵活、环境适应能力强、检修周期长、安装方便等诸多优点，在我国电力系统中，GIS系统的应用已相当广泛。现有的GIS筒体及盖板材质大多为5xxx系铝合金，典型牌号有5A02、5052、5083，筒体部分轴封压盖为2xxx系铝合金。5xxx系铝合金：Mg固溶在合金基体中，或者以Al₃Mg₂的形式析出，合金具有较高的抗腐蚀性能。当合金中Mg含量高于3％时，Al₃Mg₂相在晶界上连续析出会导致晶间腐蚀或应力腐蚀。但通过适当的改变H状态工艺，保证析出相在晶界断续析出，可以避免合金的晶间腐蚀。但当长时间暴露在海水环境中，会出现较为严重的点蚀，危害设备的正常运行。2xxx系铝合金：合金以Cu为主要合金元素，为可热处理强化型铝合金。一般来讲2xxx系铝合金抗腐蚀性很差。这主要是因为Cu的加入可以显著改变固溶体中的电极电位，合金的抗点蚀性能也比较差。而晶界贫Cu区与晶界析出相或基体成原电池，降低了合金的抗晶间腐蚀性能。由此可见，对于现有的筒体及盖板材料5xxx铝合金和2xxx铝合金在工业环境中使用时，两者的使用寿命都相对较短，并且危害设备的正常运行。目前，已有相关文献和发明专利对耐工业环境腐蚀铝合金的制备进行过报道。专利(CN 106399781A)公开一种新型高强度耐腐蚀稀土铝合金材料及制备方法，合金在高强度Al-Zn-Mg合金的基础上，添加一定量的Cu及稀土Ce、Sc、Er元素，制造出新型高强度耐腐蚀铝合金材料。专利(ZL01110677.8)公开了一种耐海水腐蚀铝合金及其制造工艺，合金由如下质量百分数的元素组成：Mn 0.05～0.2％，Sb0.001％，Mg 2.0～2.2％，Cr 0.1～0.35％,Ti 0.01～0.05％，B 0.001％，Re 0.05～0.1％，其余为Al，上述铝合金在720～730℃铸造成圆锭，再加热到350～450℃进行挤压，经拉伸矫直进行冷拔，最终进行稳定化退火(在200℃保温1～2h，出炉风冷)。文献1(特种铸造及有色合金,2009,29(1):76-78)报道了Al-6Zn-2Mg-1.8Cu合金中加入0.1～0.4％的稀土元素Er来提高其腐蚀性能，结果发现添加0.4％Er可以改善其腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的5xxx铝合金材料及其制备工艺，和上述合金相比，通过大幅度降低Si、Fe、Zn、Cu等合金元素的含量而提升Er的含量，在保持合金力学性能的基础上，显著提升了5xxx铝合金的抗腐蚀性能，满足电力系统GIS系统筒体及盖板用耐工业环境高温高腐蚀的铝合金材料的需求。同时，本发明所设计合金的成份完全不同于以上专利或者文献中所提及的合金成份，本发明所保护合金是低合金低成本的而非文献中所提及的高合金高成本。