一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种新型Al‑Mg‑Zn系铝合金焊丝及其制备工艺，其化学成分为：镁Mg，锌Zn，锰Mn，锆Zr，钛Ti，铜Cu，铬Cr，余量为Al及其它不可避免的杂质。本发明专利技术加工硬化态Al‑Mg‑Zn系铝合金采用该焊丝进行焊接时，相比采用标准ER5356焊丝，其焊缝抗拉强度有一定提高，耐蚀性能表现优良。针对可时效强化Al‑Mg‑Zn系铝合金，采用该焊丝进行焊接时，相比采用ER5356焊丝，其焊缝抗拉强度和屈服强度均有明显提高，并且其焊缝部分的耐腐蚀性能也有一定程度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝及其制备工艺
本专利技术涉及一种焊接用铝合金焊丝
，尤其涉及一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝及其制备工艺。
技术介绍
铝合金在实际运用中越来越广泛，尤其在车辆、船舶等领域，在一些使用过程中，对铝合金板材的强度要求比较高，在这些领域中，常用的铝合金板材多是7xxx系合金，而高强度7xxx系铝合金板材焊缝性能差、焊缝易开裂。针对这一问题，本专利技术基于5xxx系铝合金成功设计了可时效强化的高强度合金，兼具高强、可焊、耐蚀的性能。在专利CN104313413B中，本课题组开发了一种Al-Mg-Zn系合金，化学成分及质量百分比含量为：Mg：4.0-5.7％，Zn：2.5-4.0％，Cu：0-0.4％，Mn：0.4-1.2％，Cr：0-0.1％，Ti：0-0.15％，Zr：0.01-0.25％，Fe：0-0.4％，Si：0-0.4％，其余为Al及不可避免的杂质。该专利技术所制备的合金T6态板材相对于传统的H131冷轧板材具有更加优异的强度及延伸率。在专利CN104152759B中，本课题组开发了一种高强度耐腐蚀Al-Mg合金，化学成分及质量百分比含量为：Mg：5.0-6.5％，Zn：1.2-2.5％，Cu：0-0.4％，Mn：0.4-1.2％，Cr：0-0.1％，Ti：0-0.15％，Zr：0.05-0.25％，Fe：0-0.4％，Si：0-0.4％，其余为Al及不可避免的杂质。该产品与传统的AA5083、AA5059等船舶用铝合金相比，在保持一定力学性能及剥落腐蚀性能不变的前提下，显著提高了合金的抗晶间腐蚀性能。在专利CN103866167B中，本课题组开发了一种铝合金，其化学成分及质量百分比含量为：Mg：5.5-5.0％，Zn：0.6-1.2％，Cu：0.1-0.2％，Mn：0.6-1.0％，Cr：0-0.1％，Ti：0-0.15％，Zr：0.05-0.25％，Fe：0-0.25％，Si：0-0.2％，其余为Al。此板材在保证Mg元素固溶强化作用的同时，大大降低了Al3Mg2在晶界的连续析出能力，与传统的AA5059-H321以及AA5059-H131板材相比，表现出优异的力学性能以及抗腐蚀性能。在使用传统标准焊丝5183以及5556进行焊接试验后，发现焊缝抗拉强度不能完全满足目标要求，又为了保证焊缝部分的耐腐蚀性能，因此，本专利技术的主要目的是为本课题组研发的这一系列合金设计新的铝合金焊丝。下面说明现有技术文献中所公开的一些Al-Mg系焊丝。专利申请CN1098743C中提出一种铝基焊丝，其化学成分及质量百分比为：Mg：5.0-6.5％，Mn：0.7-1.2％，Zn：0.4-＜2.0％，Zr：0.05-0.3％，Cr：最大0.3％，Ti：最大0.2％，Fe：最大0.5％，Si：最大0.5％，Cu：最大0.25％，余量为Al和不可避免的杂质。在从属权利要求中再次规定其特征成分在于Mg：5.0-6.0％，Zn：不高于0.9％，Cr：不高于0.15％。在实施案例中Zn的成分未超过0.6％。专利申请号CN103286472A中提出一种新型铝合金焊丝，该合金化学成分及质量百分比为：Mg：5.5-7.0％，Mn：0.8-1.0％，Ti：0.25-0.35％，Zn：0.05-0.20％，Cr：0.10-0.20％，Zr：0.25-0.35％，Fe：≤0.2％，Si：≤0.2％，Cu：≤0.05％，Be：≤0.0005％，其他单个杂质元素：≤0.1％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝。在该专利中，实施案例仅对焊接强度方面进行了评估。上述焊丝专利的实施案例中缺少对高Zn成分的Al-Mg系焊丝的研究，且使用范围不适用于本课题组板材，成分配比上不能与本课题组的板材相匹配，另外，对焊接耐腐蚀性的评估不多。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝及其制备工艺，其化学成分为：镁Mg，锌Zn，锰Mn，锆Zr，钛Ti，铜Cu，铬Cr，余量为Al及其它不可避免的杂质。作为本技术方案的进一步改进方案：所述镁Mg的质量百分比为：4.5-7.0％。作为本技术方案的进一步改进方案：所述锌Zn的质量百分比为：0.4-2.5％。作为本技术方案的进一步改进方案：所述锰Mn的质量百分比为：0.4-1.5％。作为本技术方案的进一步改进方案：所述锆Zr的质量百分比为：0.1-0.2％。作为本技术方案的进一步改进方案：所述钛Ti的质量百分比为：0.05-0.1％。作为本技术方案的进一步改进方案：所述铜Cu的质量百分比为：0-0.1％。作为本技术方案的进一步改进方案：所述铬Cr的质量百分比为：0-0.05％。作为本技术方案的进一步改进方案：按质量百分比计，其化学成分为：镁Mg：5.0-6.5％，锌Zn：1.0-1.5％，锰Mn：0.4-1.2％，锆Zr：0.1-0.2％，钛Ti：0.05-0.1％，铜Cu：0-0.1％，铬Cr：0-0.05％，余量为Al及其它不可避免的杂质。一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝制备工艺，包括以下步骤：第一步，按配比将原料在真空或者气体保护的条件下熔化，浇铸成铸锭；第二步，将均匀化后的铸锭切头去尾、铣面，然后进行热挤；第三步，中间退火后根据最终所需直径的尺寸，进行拔丝或者冷挤压，经表面处理后进行盘卷或者剪成等长度的直丝，即得本专利技术Al-Mg-Zn系焊丝，该种焊丝适用于车辆、船舶、航天用铝合金型材的焊接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在首先成分配比中，精简合金元素种类，减少不同元素对焊缝各项性能的影响而产生的干扰，仅通过镁和锌成分的变化来达到提高强度的目的，比如优选的避免引入Cu降低焊缝耐剥落腐蚀的性能，同时该焊丝中的Mg和Zn是主要的合金元素，为了适用于对应的铝合金材料，其次本专利技术考虑到过量的Mg和Zn对于材料性能的影响，以及焊丝加工的难度，因此，优选的，Mg含量为5.0-6.5％，Zn含量为1.0-1.5％，Mg/Zn在4-6的范围内，然后本专利技术焊丝中的Mn是基本添加元素，与Al形成Al6Mn弥散相，可抑制焊丝加工过程中的再结晶过程，提高再结晶温度，显著细化晶粒尺寸，同时，含Mn相还可溶解Si和Fe等杂质元素。当Mn含量超过1.2％时，拉丝过程困难，Mn含量低于0.5％时，其强化作用不明显。因此，优选的将Mn元素含量控制在0.7-1.2％，最后本专利技术还提供上述铝合金焊丝的制造方法，在真空或气体保护的条件下将上述组成材料熔铸成锭，均匀化退火工艺为：以30℃/h的升温速度，从室温加热至420℃，保温12h，继续加热至480℃，保温24h，再随炉冷却至室温。铣削表面后进行热挤压，然后冷挤压或拉拔成焊丝，加工硬化态Al-Mg-Zn系铝合金采用该焊丝进行焊接时，相比采用标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝，其特征在于，其化学成分为：镁Mg，锌Zn，锰Mn，锆Zr，钛Ti，铜Cu，铬Cr，余量为Al及其它不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝，其特征在于，其化学成分为：镁Mg，锌Zn，锰Mn，锆Zr，钛Ti，铜Cu，铬Cr，余量为Al及其它不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝，其特征在于，所述镁Mg的质量百分比为：4.5-7.0％。


3.根据权利要求1所述的一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝，其特征在于，所述锌Zn的质量百分比为：0.4-2.5％。


4.根据权利要求1所述的一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝，其特征在于，所述锰Mn的质量百分比为：0.4-1.5％。


5.根据权利要求1所述的一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝，其特征在于，所述锆Zr的质量百分比为：0.1-0.2％。


6.根据权利要求1所述的一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝，其特征在于，所述钛Ti的质量百分比为：0.05-0.1％。


7.根据权利要求1所述的一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，郭叶航，张震，张济山，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11