[发明专利]一种用于生产模具的铝合金板及其制备工艺

说明书

本申请涉及铝基合金领域，具体公开了一种用于生产模具的铝合金板及其制备工艺。一种用于生产模具的铝合金板，按质量百分比计，包括以下组分：Si，Fe，Cu，Mn，Mg，Cr，Zn，Ti，其余为Al以及不可除去的杂质；其制备工艺为：根据最终产品的组分称取原料进行熔炼，将配料完成的熔体进行精炼，将熔体加入挤压机后进行挤压，对挤压后的挤压材进行固溶处理，对固溶处理后的挤压材进行淬火处理，对淬火处理后的挤压材进行拉伸处理，对拉伸处理后的挤压材进行时效处理，将经过时效处理的挤压材进行机械加工制成铝合金板。本申请的铝合金板可用于橡胶圈的模具，其具有良好的耐腐蚀性能。

技术领域

本申请涉及铝基合金领域，更具体地说，它涉及一种用于生产模具的铝合金板及其制备工艺。

背景技术

模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成，模具主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

目前生产橡胶圈时，使用的模具材质均为45号钢。45号钢抗拉强度600MPa、屈服强度355MPa、热轧硬度229HBS、退火硬度197HBS因含硫、磷等有害杂质较少，因而质量较高，其强度、塑性、韧性均比碳素结构钢好，综合力学性能较好，常用于制造较为重要的机械零件。

但是45号钢在长期的使用过程中，模具由于长期接触空气，会发生氧化锈蚀，从而使生产得到的橡胶圈尺寸不稳定，无法达到客户需求。

发明内容

为了提高模具的耐腐蚀性能，本申请提供一种用于生产模具的铝合金板及其制备工艺。

第一方面，本申请提供一种用于生产模具的铝合金板，采用如下的技术方案：

一种用于生产模具的铝合金板，按质量百分比计，包括以下组分：Si≤0.25％，Fe≤0.41％，Cu1.26-1.71％，Mn≤0.3％，Mg2.1-2.5％，Cr0.18-0.28％，Zn5.1-6.0％，Ti≤0.16％，Zr0.1-0.2％，其余为Al以及不可除去的杂质；其中，Zn/Mg比为2.3-2.5。

通过采用上述技术方案，采用铝合金板代替45号钢的方式，使得模具不易生锈，保证了橡胶圈的尺寸稳定性。

Zn、Mg元素形成强化相(MgZn2)η相及它的亚稳态相η＇，Al和Zn、Mg元素形成三元固溶体T(AlMg2Zn3)强化相，在合金温度降低的同时，这些相的溶解度也随之大幅度下降，在晶体内会析出弥散强化相从而提高铝合金的强度。

随着铝合金强度的增加，其韧性、塑性以及抗应力腐蚀性能显著减小，所以需要合理的控制铝合金中Zn和Mg元素的含量及二者的质量比，从而控制铝合金的性能。Zn/Mg比为2.3-2.5时，铝合金综合性能最佳。Zn含量大于6.0％时，合金的塑性、断裂韧性及疲劳性能明显下降，耐蚀性能也较差。Mg含量大于2.5％，会促使应力腐蚀开裂，降低抗应力腐蚀性能。

Cu元素能够与Al、Mg结合形成Al2CuMg相，从而改善Zn、Mg含量过高时降低的抗腐蚀性能及塑性等问题，同时提高铝合金的强度。在Zn含量高的铝合金中，Cu原子能够溶入GP区域，在GP区温度范围得到稳定的同时，还起到了减缓时效析出的作用。Cu原子还能溶入η及η＇强化相中，晶界和晶内的电位差因此得到降低，从而减弱了合金的应力腐蚀开裂。

少量的Cr、Ti、Zr和Mn元素，有利于铝合金的热处理和加工工艺，能够提高铝合金的抗应力腐蚀性能以及力学性能。

其中，Mn、Zr、Cr元素是弥散相形成元素，在合金中形成的弥散相大小为0.01-0.lμm，这种弥散相能够抑制铝合金晶粒的长大和再结晶的发生，在提高铝合金强度的同时还能改善其韧性。

铝合金中含有0.18％～0.28％Cr，能够使得铝合金晶粒中形成一些弥散强化相，从而细化晶粒。