[发明专利]低成本制备表面涂有耐磨层的大尺寸铝合金板材的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及大大尺寸铝合金板材制备领域，具体的涉及一种低成本制备表面涂有耐磨层的大尺寸铝合金板材的方法。

背景技术：

铝合金具有许多特点：质轻，比强度和比刚度高，导热导电性好，无磁性与电磁屏蔽特性，良好的热加工性和切割性能，对环境无不良影响等，而成为理想的结构材料。早期铝合金被广泛地应用于航空航天轻量化，而随着时代的进步和发展，它在各行各业中的应用越来越广泛，特别是在建筑、化工、汽车、船舶、潜艇、仪器仪表、电子、通信等领域的应用日益广泛，用量比例也越来越大。

铝合金属比较软并且化学性质比较活泼，在25℃时其标准电极电位是-1.66V，当与比它活泼的金属相接触时，铝会作为阳极而被腐蚀。大气中铝合金表面会氧化产生一层氧化膜，提供一定保护作用，但这种自然氧化膜层非常薄，通常不超过4nm，且不均匀、多孔、易破损、耐蚀性差，不足以抵抗恶劣条件的侵蚀，在550℃以上工作温度下机械性能会变差。

随着宇航、电子及军工等尖端科学技术高速发展，工业中各种零件构件对铝合金的要求更为苛刻，在要求材料性能稳定的同时，还要求材料具有大尺寸、质轻、耐磨、耐蚀、抗震、耐高温等优良综合性能，显然单纯的小尺寸金属材料已经不能满足要求。

中国专利(201510157528.4)公开了一种铝合金高筒件的制备工艺，包括以下工艺流程：准备原材料→下料→加热→锻造→机加工→加热→马架扩孔→加热→芯轴拔长→加热→平端面→加热→马架扩孔→加热→平端面→加热→辗环→热处理→机加工，该发明通过热模锻轧及优化的热处理方法，成型后的高筒件机次品率明显减少。但是热锻处理时对设备要求高，能耗大。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种低成本制备表面涂有耐磨层的大尺寸铝合金板材的方法，该方法制得的铝合金板材尺寸大成本低，性能好。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

低成本制备表面涂有耐磨层的大尺寸铝合金板材的方法，包括以下步骤：

(1)将铝合金铸锭抛光处理，并用依次用碱液、去离子水清洗，干燥后将其放入滴加有钛酸酯偶联剂的去离子水中，常温浸泡处理10-40min，匀速提出，90-100℃下固化0.5-2h；

(2)将上述处理后的铝合金铸锭加热后，在锻造机上冲孔、扩孔和拔长处理，得到大直径环轧筒坯；并将制得的环轧筒坯在环轧机上环轧成大直径旋压筒坯；

(3)在大型强力数控旋压机上对上述制得的大直径旋压筒坯进行多道次温强力变薄旋压成形，并进行中间退火处理，之后在大型强力数控旋压机上进行多道次冷强力变薄旋压成形，最后依次进行抛光、固溶时效、时效处理，得到超大直径薄壁筒体，并将其剖开展平制得超大尺寸铝合金薄板；

(4)用大型喷涂机在上述制得的超大尺寸铝合金薄板上喷涂一层耐磨层，制得高耐磨大尺寸铝合金板材。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述铝合金铸锭的成分为Cu 3-6％、Si 15-30％、Mg 1-4％，其余为Al。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述钛酸酯偶联剂与铝合金铸锭的质量比为(0.01-0.04)：50。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述大直径环轧筒坯的外径为1-2m，壁厚为150-300mm；所述大直径旋压筒坯的外径为1.5-3m，壁厚为50-150mm。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述温强力变薄旋压处理的温度为200-400℃，道次减薄率为25-45％；多道次温强变薄旋压的总减薄率为50-86％。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述中间退火处理的温度为400-500℃，保持时间为3h。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述冷强力变薄旋压的道次减薄率为25-45％；多道次冷强力变薄旋压成形之间进行中间退火处理，所述中间退火处理的温度为300-550℃，保持时间为2-3h。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述固溶处理的条件为500-550℃下处理1-3h，所述时效处理的条件为150-180℃下处理8-10h。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述高耐磨大尺寸铝合金板材板宽为3-7m，板长为4-6m，板厚为2-4mm。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述耐磨涂层以重量份计，由纳米Si₃N₄ 1-2份，氟树脂18-32份，羟基有机硅树脂10-20份，羧甲基纤维素0.5-3份，固化剂0.06-1份组成。