一种轻合金光伏支架及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种轻合金光伏支架及其生产工艺，轻合金重量百分比为：Al0.5‑9.2％，Zn0.2‑2.2％，Mn0.15‑1％，Zr0‑1％，Nd0‑0.5％，Sr0‑0.8％，杂质元素为Si、Fe、Ni、Cu，单个杂质含量小于0.01％，总含量小于0.05％，余量为Mg。通过对纯镁微合金化精炼铸造、均匀化退火、挤压成型、固溶时效、机械加工及表面处理等生产工艺，制备的轻合金支架比钢支架和铝合金支架的重量更轻，成型加工更高效，包装运输更方便，搬运安装更快捷，降低了光伏发电系统的综合成本。

A Light Alloy Photovoltaic Support and Its Production Process

【技术实现步骤摘要】
一种轻合金光伏支架及其生产工艺
本专利技术涉及轻合金深加工
，具体是指一种轻合金光伏支架及其生产工艺。
技术介绍
太阳能光伏支架，是摆放、安装和固定太阳能面板而设计的特殊支架，是光伏组件中重要的支撑件和固定件。根据光伏支架主要受力杆件所采用材料的不同，主要有钢支架、铝合金支架以及非金属支架，其中非金属支架使用较少。目前，光伏支架使用的钢和铝合金材料质量重，对组件基座的承重性要求高，并且搬运和安装的劳动量大，耗时较多，成本较高。因此，减轻光伏支架重量，提高搬运施工效率，节省安装人力成本，成为当前光伏支架领域有益的研究方向。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种轻合金光伏支架及其生产工艺，该光伏支架是一种轻质高强的光伏支架，完全能够满足光伏支架的强度要求，保证光伏发电系统的安全稳定运行，且同等截面形状尺寸的轻合金支架比钢支架和铝合金支架的重量更轻，成型加工更高效，包装运输更方便，搬运安装更快捷，降低了光伏发电系统的综合成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种轻合金光伏支架，所述轻合金包括如下重量百分比的元素组分：Al0.5-9.2％，Zn0.2-2.2％，Mn0.15-1％，Zr0-1％，Nd0-0.5％，Sr0-0.8％，杂质元素为Si、Fe、Ni、Cu，且单个杂质含量小于0.01％，总含量小于0.05％，余量为Mg。一种轻合金光伏支架生产工艺，包括如下操作步骤：(1)熔炼：在氩气保护气氛下，将纯镁块在熔炼炉中熔化后，按原料配比将其他合金元素加入到镁熔液中并充分搅拌，在690-730℃下撒入覆盖剂并保温20-40分钟后升温至700-750℃，加入精炼剂搅拌精炼并保温20-40分钟，然后在660-700℃将液态合金浇铸为合金铸棒；(2)均匀化处理：将合金铸棒在380-450℃进行均匀化退火，保温时间为4-20小时，然后将合金铸棒扒皮并加工成所需尺寸；(3)挤压成型：将机加工后的合金铸棒预热至350-450℃后，放入挤压机上进行挤压成型，挤压筒预热温度350-450℃，挤压温度为350-450℃，挤压比为15:1-40:1，挤压速度为0.1-8m/min，所得合金型材空冷至室温；(4)固溶时效处理：将所得的合金型材在350-400℃固溶处理1.5-3小时，在160-230℃时效处理15-25小时，制得质轻高强的合金型材；(5)机械加工：将固溶和时效处理后的轻合金型材进行锯、切、冲、钻机械自动化加工，制得轻合金光伏支架半成品；(6)表面处理：将轻合金光伏支架半成品去毛刺后，进行静电喷粉或电泳涂装后制得轻合金光伏支架成品，所述静电喷粉工艺包括脱脂、水洗1、磷化、水洗2、干燥、喷粉和固化，所述电泳涂装工艺包括水洗1、脱脂、水洗2、磷化、水洗3、电泳、水洗3和固化。进一步的，所述步骤(1)中采用的原料为纯镁块(99.9％)、纯锌块(99.9％)、纯铝块(99.9％)、纯锶块(99.9％)、MnCl2(99.9％)、Mg-30Zr中间合金、Mg-10Nd中间合金，所述MnCl2为颗粒状，颗粒直径为1-3mm。进一步的，所述步骤(1)中使用的覆盖剂覆盖剂配方(wt.％)：KCl:CaCl2:BaCl2:NaCl＝52:28:17:3。进一步的，所述步骤(1)中使用的精炼剂配方(wt.％)：KCl:CaCl2:BaCl2:NaCl:CaF2＝50:27:16:2:5。进一步的，所述步骤(6)中静电喷粉各工艺实施条件为，脱脂：温度40-60℃，时间5-10min；水洗1：温度为室温，时间0-5min；磷化：温度30-50℃，时间5-10min；水洗2：温度为室温，时间0-10min；干燥：温度20-40℃，时间20-40min；喷粉：电压30-90kV，距离200-350mm，速度50-300g/min；固化：温度180-210℃，时间10-30min。进一步的，所述步骤(6)中电泳涂装各工艺实施条件为，水洗1：温度15-90℃，时间0-5min；脱脂：温度55-60℃，时间0-10min；水洗2：温度为室温，时间0-5min；磷化：温度40-45℃，时间0-5min；水洗3：温度为室温，时间0-10min；电泳：电压70-240V，温度26-30℃，时间0-30min；水洗3：温度15-90℃，时间0-15min；固化：温度160-200℃，时间15-40min。注意事项：(1)固溶时效处理并非必须工艺环节，依据轻合金材料的成分而定；(2)机械加工环节，需要设计专用的工装、夹具及模具；(3)表面处理环节，根据光伏支架的防腐要求而定。本专利技术具有如下优点：本专利技术的有益效果是该轻合金支架的材料密度低，仅有1.75g/cm3左右，约为钢密度的22％，铝合金密度的2/3，减轻了光伏支架的重量，使得包装运输更方便，施工安装更快捷，大大节省了搬运和安装的时间，可以降低光伏发电系统的综合成本。而且，该轻合金具有优异的成型和加工性能，通过挤压和机械自动化加工可实现光伏支架产品的一致性和多样化。该轻合金具有良好的力学性能，抗拉强度大于270MPa，屈服强度大于170MPa，伸长率大于11％，与钢支架和铝合金支架相比，同等截面形状尺寸的轻合金支架重量更轻，能满足光伏支架的强度要求，保证支架结构系统的稳定和安全，具有极大的市场价值和经济前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明。实施例1：配料：按照如下组分重量百分比配料：Al0.65％，Zn2％，Mn0.5％，Zr0％，Nd0.05％，Sr0.05％，杂质元素为Si、Fe、Ni、Cu，单个杂质含量小于0.01％，总含量小于0.05％，余量为Mg；(1)熔炼：在氩气保护气氛下将纯镁块在熔炼炉中熔化后，按原料配比将其他合金元素加入到镁熔液中并充分搅拌，在695℃下撒入覆盖剂并保温30分钟后升温至715℃，加入精炼剂搅拌精炼并保温30分钟，然后在680℃将液态合金浇铸为合金铸棒；(2)均匀化处理：将合金铸棒在400℃进行均匀化退火，保温时间为12小时，然后将合金铸棒扒皮并加工成所需尺寸；(3)挤压成型：将机加工后的合金铸棒预热至400℃后，放入挤压机上进行挤压成型，挤压筒预热温度420℃，挤压温度为440℃，挤压比为35:1，挤压速度为8m/min，所得合金型材空冷至室温；(4)机械加工：将固溶和时效处理后的轻合金型材进行锯、切、冲、钻等机械自动化加工，制得轻合金光伏支架半成品；(5)表面处理：将轻合金光伏支架半成品去毛刺后静电喷粉，脱脂温度50℃，时间6min；水洗1温度为室温，时间2min；磷化温度40℃，时间6min；水洗2温度为室温，时间5min；干燥：温度30℃，时间30min；喷粉电压50kV，距离280mm，速度100g/min；固化温度180℃，时间20min；空冷后制得轻合金光伏支架成品。实施例2：配料：按照如下组分重量百分比配料：Al3％，Zn1％，Mn0.4％，Zr0.1％，Nd0.1％，Sr0.1％，杂质元素为Si、Fe、Ni、Cu，单个杂质含量小于0.01％，总含量小于0.05％，余量为Mg；(1)熔炼：在氩气保护气氛下将纯镁块在熔炼炉中熔化后，按原料配比将其他合金元素加入到镁熔液中并充分搅拌，在710本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻合金光伏支架，其特征在于，所述轻合金包括如下重量百分比的元素组分：Al0.5‑9.2％，Zn0.2‑2.2％，Mn0.15‑1％，Zr0‑1％，Nd0‑0.5％，Sr0‑0.8％，杂质元素为Si、Fe、Ni、Cu，且单个杂质含量小于0.01％，总含量小于0.05％，余量为Mg。

【技术特征摘要】
1.一种轻合金光伏支架，其特征在于，所述轻合金包括如下重量百分比的元素组分：Al0.5-9.2％，Zn0.2-2.2％，Mn0.15-1％，Zr0-1％，Nd0-0.5％，Sr0-0.8％，杂质元素为Si、Fe、Ni、Cu，且单个杂质含量小于0.01％，总含量小于0.05％，余量为Mg。2.根据权利要求1所述的一种轻合金光伏支架生产工艺，其特征在于，包括如下操作步骤：(1)熔炼：在氩气保护气氛下，将纯镁块在熔炼炉中熔化后，按原料配比将其他合金元素加入到镁熔液中并充分搅拌，在690-730℃下撒入覆盖剂并保温20-40分钟后升温至700-750℃，加入精炼剂搅拌精炼并保温20-40分钟，然后在660-700℃将液态合金浇铸为合金铸棒；(2)均匀化处理：将合金铸棒在380-450℃进行均匀化退火，保温时间为4-20小时，然后将合金铸棒扒皮并加工成所需尺寸；(3)挤压成型：将机加工后的合金铸棒预热至350-450℃后，放入挤压机上进行挤压成型，挤压筒预热温度350-450℃，挤压温度为350-450℃，挤压比为15:1-40:1，挤压速度为0.1-8m/min，所得合金型材空冷至室温；(4)固溶时效处理：将所得的合金型材在350-400℃固溶处理1.5-3小时，在160-230℃时效处理15-25小时，制得质轻高强的合金型材；(5)机械加工：将固溶和时效处理后的轻合金型材进行锯、切、冲、钻机械自动化加工，制得轻合金光伏支架半成品；(6)表面处理：将轻合金光伏支架半成品去毛刺后，进行静电喷粉或电泳涂装后制得轻合金光伏支架成品，所述静电喷粉工艺包括脱脂、水洗1、磷化、水洗2、干燥、喷粉和固化，所述电泳涂装工艺包括水洗1、脱脂、水洗2、磷化、水洗3、电泳、水洗3和固化。3.根据权利要求2所述的一种轻合金光伏支架生产工艺，其特征在于：所述步骤(1)中采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓朝燕，揭英琳，郭显聪，
申请(专利权)人：陕西鼎卓材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61