CN103834836B - 一种压铸锻造铝合金及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适于压铸锻造的铝合金，其特征在于合金中含有：Mn<1.2%、Mg0.45%～1.2%、Ti0.05%～0.3%、Si<0.2%、Fe<0.4%、稀土元素0.01%～0.2%和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al；并同时提供了一种压铸、锻造及阳极氧化的加工工艺。本发明的铝合金及加工工艺，很好的解决了压铸产品表面缺陷问题和无法阳极氧化的问题，同时解决了铝合金锻造工艺生产效率低成本高的缺陷，具有产品生产效率高及良率高，且易于进行工业化生产制造的显著特征，极具商业推广及应用价值。<!--1-->

Description

一种压铸锻造铝合金及其生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其是涉及一种适用于制造电子产品外观零部件，并且具有铸造能力强、易于锻造及表面装饰的铝合金及铝合金制品的制造方法。

背景技术

铝合金由于材质轻、切削能力好且易于着色，在电子产品的结构件和外观件中得到广泛的应用。但在外观结构中，由于电子产品外观产品质量的苛刻要求，目前人们普遍采用铝合金型材挤出工艺或铝合金锻造工艺进行铝合金毛坯件的生产，然后进行机械加工实现各种复杂的机械结构，最后进行各种表面处理的方法制造，由于铝合金特殊的材料性质，表面处理通常采用阳极氧化和微弧氧化的方法来获得颜色各异美观致密的外观表面，该种制造方法虽然可以获得材料性能优异、外观表面质量优异的铝合金制品，但通常生产的制品结构相对简单，否则就面临着机械加工量及生产工序大幅增加、生产效率大大降低及成本急剧升高的问题。

铸造尤其是压力铸造是目前高效生产复杂结构件的有效方法，而且产品精度高一致性好，因此已广泛应用于各种结构件的生产，但该工艺技术通常采用高合金化的铸造铝合金作为铸造材料以改善材料的流动性，如最常用铝硅合金等，由此该方法生产的铝合金铸件毛坯存在两个主要的产品的缺陷，极大地影响了该类材料和生产工艺在电子产品外观件上的应用。首先，压力铸造通常会产生气孔缺陷而影响高质量表面毛坯件的获得，同时无法进行热处理强化和成分均匀化处理；另一方面，高合金化元素会严重影响表面装饰效果和质量。例如，高硅铝合金则会严重影响阳极氧化膜的透明度从而无法获得色彩亮丽的着色表面外观；高铜铝合金则会严重影响氧化膜的耐蚀性。

针对铝合金铸造件出现的问题，CN85100580开发了新型的压铸铝合金，降低了铸造铝合金中硅的含量，并加入了稀土元素，具有优异的铸造性能，并且可以进行阳极氧化及着色处理，从而很好的解决了铸造件的表面装饰问题。但该合金含有3.5％～5.5％的镁元素，熔炼铸造过程中容易氧化、吸气，从而增加熔体的杂质含量，影响铸件性能和表观质量；另外，CN1497052采用了铝合金先压铸再锻造的生产工艺，并引入了热处理工序，显著提高了产品的致密性，降低了产品的机械加工量，同时可以获得高质量产品表面和高的机械强度。但该发明中采用了高硅和高铜含量的铝合金，则难以进行高质量的阳极氧化处理，因此难以获得高质量的产品外观装饰效果，因此有必要予以改进。

发明内容

本发明针对现有铝合金现有技术中存在的问题，发明了一种新型压铸铝合金，以及该铝合金的锻造和后处理工艺，生产工序具有比现有工艺简单，产品致密并且可以进行阳极氧化及着色装饰，有效的满足了电子产品对结构件尤其外观结构的需求，

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种压铸锻造铝合金，铝合金中含有Mn<1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si<0.2％、Fe<0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al。

硅元素(Si)在铸造铝合金中虽然可以显著提高铝合金的铸造性能，但是硅元素易于与合金中的镁元素和铁元素形成Mg₂Si和AlFeSi相，这两种物相组织会严重影响氧化膜的透明度和光亮性，严重时会导致氧化膜呈现灰色甚至黑色，因此低硅合金是获得高质量阳极氧化膜的重要条件，本发明实验发现，低于0.2％重量百分比的Si含量适于进行阳极氧化处理。铜元素是铸造铝合金中常用的添加元素和杂质元素，铜元素的添加可以显著提高合金热处理效果和热稳定性，但是铜元素易于与铝和镁元素形成CuAl₂相和CuAl₂Mg相，而这两种物相在阳极氧化过程中易于优先溶解，导致氧化膜薄而疏松，甚至出现灰红色，从而影响氧化膜的耐蚀性和光亮性，因此在本发明中不进行铜元素添加，并在生产环节中防止铜元素的引入。

镁元素(Mg)是铸造铝合金中重要的添加元素，可以显著提高合金的耐腐蚀性、机械强度、表面光洁性，但过量的镁元素会导致合金熔体易于氧化和吸气，从而增加熔体的杂质含量，从而影响制品的性能和外观质量，本发明实验发现，0.45％～1.2％重量百分比的镁元素的添加具有优异的耐腐蚀性和阳极氧化效果。

锰元素(Mn)在铝合金中可以有效组织铝合金的再结晶过程，细化晶粒，同时可以与铁杂质形成(Fe，Mn)Al₆相，减小铁的有害影响。铁元素(Fe)通常是铝合金中的主要杂质元素，主要来源于工业纯铝和生产过程中的铁质工具，过量的铁含量的存在会严重影响铝合金的耐蚀性和阳极氧化膜的光亮度。本发明中，合理的控制锰元素和Fe元素含量Mn<1.2％，Fe<0.4％，是获得本发明合金优异表面性能的重要条件。

钛元素(Ti)是铝合金中常用的晶粒细化剂，在本发明的合金成分中，Ti0.05％～0.3％重量百分含量具有良好的晶粒细化作用。

稀土元素是铝合金的重要合金化元素，具有细化晶粒、消除合金中气体和夹杂的作用，而且还可以降低合金熔体的表面张力，提高合金流动性的作用，在本发明的合金中添加0.01％～0.2％重量百分比的稀土元素可以显著改善合金的流动性、热裂性。

综上，本发明的铝合金具有优良的流动性，易于铸造；具有优异的延展性，适于锻造；具有合理的化学组成和成分控制，不仅能够进行保护性、光亮性阳极氧化，还可以进行硬质阳极氧化处理。

进一步地，铝合金中含有Mn0.01％～1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si0.01％～0.2％、Fe0.01％～0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al。

进一步地，稀土元素优选为La、Ce、Pr、Nd中的一种或多种的组合。

为了实现上述目的，本发明制上述压铸锻造铝合金的制造方法，所采用的技术方案是，包括以下工序：

熔融步骤，将铝锰合金、铝钛合金、铝稀土、工业纯镁和工业纯铝的合金混合，投进感应熔炼炉熔融，调整成分获得合金熔体，其中，合金熔体中含有Mn<1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si<0.2％、Fe<0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al；合金熔体温度优选为680℃～780℃；

压铸步骤，将熔体送入压力铸造设备，通过金属模具铸造出产品毛坯；压铸用合金熔体采用气泡浮游净化法进行熔体净化，净化气体为N₂、Ar、Cl₂、CO中的一种或多种的组合；可以显著消除合金熔体中的夹杂物和杂质气体，有利于提高逐渐的质量和提升后处理良率。压铸用脱模剂采用无硅水性脱模剂，有利于产品的脱模和表面处理。

一次锻造步骤，将铸造毛坯进行锻造处理，并进行切边整形处理；压铸获得的铸件毛坯进行一次锻造处理，一次锻造处理可以显著改善毛坯件的致密性和表面质量，毛坯件的锻造量优选大于10％的变形量；为了更好的消除产品表面的杂质及缺陷，优选对压铸毛坯进行抛光处理，然后再进行锻造处理；

固溶热处理步骤，将铝合金毛坯进行固溶热处理，然后进行自然时效；可以获得成分均匀的合金组织，并能够显著改善铸件的塑形变形能力，固溶热处理制度优选为温度为350℃～500℃、时间为0.2小时～3小时的热处理，然后进行淬火处理，淬火介质采用水或油；为了进一步降低和减少锻造处理和固溶处理过程中产生的缺陷，优选固溶处理后进行抛光处理。

二次锻造步骤，将固溶热处理后的铝合金毛坯进行锻造处理，并进行切边整形处理；二次锻造处理可以消除固溶处理过程中产生气泡等缺陷，进一步改善毛坯件的致密性和表面质量，二次锻造处理中，毛坯件的锻造量优选大于10％的变形量，然后对锻造后的产品进行必要的切边和整形处理以便进一步满足产品的要求。

退火步骤，将锻造后毛坯进去应力退火处理；进行温度为150℃～250℃、时间为2小时～30小时的热处理，以便于消除锻造过程中产生的机械应力。

机械加工步骤，将退火处理后的毛坯进行机械加工后处理，获得最终尺寸和结构要求的产品；退火处理后的产品根据最终产品的要求进行必要的机械加工后处理，以便获得最终尺寸和结构要求的产品，机械加工后处理为数控机床的机械加工、抛光、喷砂、焊接中的一种或多种组合。

阳极氧化步骤，将铝合金产品进行阳极氧化处理，获得具有外观要求的最终产品。

铝合金采用压铸锻造处理生产高质量的毛坯铸件，熔体及铸件的成分控制需符合以下要求：Mn<1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si<0.2％、Fe<0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al。铸造过程中的熔体温度优选为680℃～780℃，合理的过热度有利于熔体的充型，减少铸件表面缺陷，但过高的熔体温度易于引起产品的热裂，并导致熔体的吸气量显著增加。

进一步地，所述熔融步骤中，锰、钛、稀土优选以重量百分比为10％锰的铝锰合金、重量百分比为5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土中间合金，将上述合金混合后加入熔炉。进一步地，所述压铸步骤中，还包括下述的一种或两种以上的子步骤，压铸用合金熔体采用气泡浮游净化法进行熔体净化处理，净化气体为N₂、Ar、Cl₂、CO中的一种或多种的组合；压铸用脱模剂采用无硅水性脱模剂进行脱模。

进一步地，所述固溶热处理步骤中，固溶热处理先进行温度为350℃～500℃、时间为0.2小时～3小时的热处理，然后进行淬火处理，淬火介质采用水或油；

进一步地，所述阳极氧化处理包括阳极氧化前的预处理、阳极氧化膜的生成、着色、封孔处理；

进一步地，所述阳极氧化步骤中，包括下述子步骤，

将铝合金产品毛坯进行脱脂5分钟；

水洗30秒；

碱洗2分钟；

水洗30秒；

去灰酸洗处理1分钟；

水洗30秒；

阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；

电解着色3分钟，电解质包括13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄，PH值0.8；

水洗30秒；

冷封孔8分钟。

采用上述结构后，本发明的压铸锻造铝合金和现有技术相比所具有的优点是：本发明的铝合金具有优良的流动性，易于铸造；具有优异的延展性，适于锻造；具有合理的化学组成和成分控制，不仅能够进行保护性、光亮性阳极氧化，还可以进行硬质阳极氧化处理。

采用上述结构后，本发明的生产工艺和现有技术相比所具有的优点是：本发明的铝合金及加工工艺，很好的解决了压铸产品表面缺陷问题和无法阳极氧化的问题，同时解决了铝合金锻造工艺生产效率低成本高的缺陷，具有产品生产效率高及良率高，且易于进行工业化生产制造的显著特征，极具商业推广及应用价值。

本发明通过设计、筛选合金的成分，获得了具有铸造性能优异、可热处理强化、材料延展性优良，能够进行锻造处理的铝合金；本发明通过对现有铝合金加工工艺的合理组合和优化，并采用本发明的铝合金材料，很好的解决了压铸产品表面缺陷问题和无法阳极氧化的问题，同时解决了铝合金锻造工艺生产效率低成本高的缺陷，本发明的铝合金材料和相对应的铝合金制品制造工艺，产品良率高，易于进行工业化生产制造。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

一种压铸锻造铝合金，铝合金中含有Mn<1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si<0.2％、Fe<0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al。于较佳实施方式中，铝合金中含有Mn0.01％～1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si0.01％～0.2％、Fe0.01％～0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al。其中，稀土元素优选为La(镧)、Ce(铈)、Pr(镨)、Nd(钕)中的一种或多种的组合。

一种压铸锻造铝合金的制造方法，包括以下工序：

熔融步骤，锰、钛、稀土优选以重量百分比为10％锰的铝锰合金、重量百分比为5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土中间合金，将上述合金混合后加入熔炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体。其中，合金熔体中含有Mn<1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si<0.2％、Fe<0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al；合金熔体温度优选为680℃～780℃；压铸用合金熔体采用气泡浮游净化法进行熔体净化，净化气体为N₂(氮气)、Ar(氩气)、Cl₂(氯气)、CO(一氧化碳)中的一种或多种的组合；压铸用脱模剂采用无硅水性脱模剂进行脱模，然后进行抛光处理步骤。

压铸步骤，将熔体送入压力铸造设备，通过金属模具铸造出产品毛坯；然后进行抛光处理。

一次锻造步骤，将铸造毛坯进行锻造处理，并进行切边整形处理；锻造处理的产品变形量大于10％，；

固溶热处理步骤，将铝合金毛坯进行固溶热处理，然后进行自然时效；所述固溶热处理步骤中，固溶热处理先进行温度为350℃～500℃、时间为0.2小时～3小时的热处理，然后进行淬火处理，淬火介质采用水或油；并进行抛光处理；

二次锻造步骤，将固溶热处理后的铝合金毛坯进行锻造处理，并进行切边整形处理；锻造处理的产品变形量大于10％；

退火步骤，将锻造后毛坯进去应力退火处理；所述退火处理步骤中，进行温度为150℃～250℃、时间为2小时～30小时的热处理。

机械加工步骤，将退火处理后的毛坯进行机械加工后处理，获得最终尺寸和结构要求的产品；所述机械加工步骤中，机械加工后处理为数控机床的机械加工、抛光、喷砂、焊接中的一种或多种组合。

阳极氧化步骤，将铝合金产品进行阳极氧化处理，获得具有外观要求的最终产品。所述阳极氧化处理包括阳极氧化前的预处理、阳极氧化膜的生成、着色、封孔处理。包括下述子步骤，

将铝合金产品毛坯进行脱脂5分钟；

水洗30秒；

碱洗2分钟；

水洗30秒；

去灰酸洗处理1分钟；

水洗30秒；

阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；

电解着色3分钟，电解质包括13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄，PH值0.8；

水洗30秒；

冷封孔8分钟。

为进一步说明本发明，以下结合更具体的实施例进行说明。

实施例1

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比为5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，并通入N₂气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

实施例2

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，并通入N₂气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

实施例3

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

从以上3个实施例可以看出，本发明的铝合金材料和制备工艺，可以获得高精密、高表面质量和外观效果的铝合金产品，生产的良率可以达到80％以上，压铸工序可以形成产品所需要的各种精密结构，大大减少产品的后续加工余量，节约材料，降低生产成本，材料的相对较低的流动性和压铸过程中产品缺陷可以通过锻造工序加以弥补。

对比例1

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，并通入N₂气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

从表1中可以看出，与本发明的实施例对比，高的镁含量会引起合金熔体中氧化物含量的升高，并且在产品中出现针眼、黑点等缺陷，影响产品表面的美观，导致产品良率的的降低。

对比例2

将工业纯铝、重量百分比为10％的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比为10％的铝钛合金、重量百分比为10％的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，并通入N2气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

从表1中可以看出，与本发明的实施例对比，高的稀土含量虽然可以进一步改善熔体流动性，但会将低材料的耐蚀性，引起氧化膜质量的将低，导致产品外观缺陷的产生。

对比例3

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Si₇Mg_0.4(ZL101)的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，并通入N2气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

从表1中可以看出，与本发明的实施例对比，虽然常规的铸造铝合金具有优异的流动性和可铸造性，但铸件的延展性较低，氧化膜呈现灰色，而且不均匀，产品的可装饰性不好，导致产品没有良率，因此难以满足电子产品的需求。

对比例4

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn_0.04Mg_0.5Ti_0.02Si_0.5Cu_0.05(6063)的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，并通入N₂气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

从表1中可以看出，与本发明的实施例对比，常规的6063铝合金虽然材料的本身的阳极氧化特性优异，但材料的铸造性能不够理想，难以脱模，而且经过铸造后氧化膜透明性变暗，光亮性降低，从而导致产品良率急剧降低。

对比例5

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，并通入N2气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为5％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

从表1中可以看出，与本发明的实施例对比，本发明的毛坯铸件需要足够的锻造变形量，方可以改善铸造过程和热处理过程产生的铸件的缺陷，如气孔率、气泡、表面留痕、冷隔等，提升表面质量，而本对比例中的5％的变形量显然不够理想。

对比例6

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体，其中硅含量和铁含量分别控制在0.01％<Si<0.2％、0.01％<Fe<0.4％以内，并通入N₂气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为400℃5Min，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

从表1中可以看出，与本发明的实施例对比，固溶热处理对本发明的铝合金是非常重要的工艺环节，可以大大改善材料的延展性和成分均匀性，从而可以改善成膜特性，提高产品良率，而本对比例由于固溶处理的时间较短，产品缺陷较多，良率只有35％。

对比例7

将工业纯铝、重量百分比为10％锰的铝锰合金、工业纯镁、重量百分比5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土合金混合，投进感应熔炼炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.3F_e0.5的合金熔体，其中硅含量控制在0.01％<Si<0.2％，并通入N₂气进行气泡浮游净化处理，熔体温度控制在760℃。

将合金熔体采用160T冷式压铸机进行铸造，脱模机采用无硅水性脱模剂，获得毛坯产品，然后进行抛光处理，并进行锻造处理及切边整形，锻造温度为室温，然后将毛坯产品进行固溶热处理，热处理制度为，温度为400℃，时间为2小时，然后进行油淬处理，并对油淬后的产品进行抛光处理，然后将铸件毛坯进行进一步的锻造处理，锻造温度为室温，产品变形量为15％，对于锻造后的飞边进行切边处理，并进行退火处理，退火制度为：温度为200℃，时间为10小时；然后将产品进行CNC加工处理，并对锻造后的产品进行表面抛光处理，获得毛坯件。同时将铝合金熔体压铸到横截面为6mm×4mm的螺旋模具中，观察充型长度，以便测试熔体的流动性。

将以上获得的毛坯件依次进行如下工序的阳极氧化处理：脱脂5分钟；水洗30秒；碱洗2分钟；水洗30秒；去灰酸洗处理1分钟；水洗30秒；阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；电解着色3分钟电解质为13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄及适当添加剂，PH0.8；水洗30秒；冷封孔8分钟，获得最终铝合金产品，产品的工艺特性及产品质量参数如表1所示。

从表1中可以看出，与本发明的实施例对比，由于合金中铁含量增多，大大降低了材料的耐腐蚀性和氧化膜的质量，表面并产生黑点，从而大大影响了产品的良率。

如上面说明及实施例可以看出，根据本发明提供的铝合金材料具有适于压铸、锻造和阳极氧化处理的特性；同时，根据本发明提供的制造工艺采用本发明的铝合金材料，可以获得复杂精密的产品件，而且具有优异的表面处理效果和可装饰性，特别适合于生产电子产品的外观结构件，而且生产效率高，良率高，成本低廉，很好的满足了电子产品的需求。

表1

表1产品的工艺特性及质量参数

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种压铸锻造铝合金，其特征在于：铝合金中含有Mn<1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si<0.2％、Fe<0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al，

其制造方法包括以下步骤：

熔融步骤，将铝锰合金、铝钛合金、铝稀土、工业纯镁和工业纯铝的合金混合，投进感应熔炼炉熔融，调整成分获得合金熔体，其中，合金熔体中含有Mn<1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si<0.2％、Fe<0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al；合金熔体温度为680℃～780℃；

压铸步骤，将熔体送入压力铸造设备，通过金属模具铸造出产品毛坯；

一次锻造步骤，将铸造毛坯进行锻造处理，并进行切边整形处理；

固溶热处理步骤，将铝合金毛坯进行固溶热处理，然后进行自然时效；

二次锻造步骤，将固溶热处理后的铝合金毛坯进行锻造处理，并进行切边整形处理；

退火步骤，将锻造后毛坯进去应力退火处理；

机械加工步骤，将退火处理后的毛坯进行机械加工后处理，获得最终尺寸和结构要求的产品；

阳极氧化步骤，将铝合金产品进行阳极氧化处理，获得具有外观要求的最终产品。

2.根据权利要求1所述的一种压铸锻造铝合金，其特征在于：铝合金中含有Mn0.01％～1.2％、Mg0.45％～1.2％、Ti0.05％～0.3％、Si0.01％～0.2％、Fe0.01％～0.4％、稀土元素0.01％～0.2％和不可避免的杂质元素，元素百分比为重量百分比，余量为Al。

3.根据权利要求1或2所述的一种压铸锻造铝合金，其特征在于：稀土元素为La、Ce、Pr、Nd中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的压铸锻造铝合金，其特征在于，所述熔融步骤中，锰、钛、稀土以重量百分比为10％锰的铝锰合金、重量百分比为5％钛的铝钛合金、重量百分比为10％稀土的铝稀土中间合金，将上述合金混合后加入熔炉，调整成分获得Al_余量Mn₁Mg₁Ti_0.2Re_0.2的合金熔体。

5.根据权利要求1所述的压铸锻造铝合金，其特征在于，所述压铸步骤中，还包括下述的一种或两种以上的子步骤：

压铸用合金熔体采用气泡浮游净化法进行熔体净化，净化气体为N₂、Ar、Cl₂、CO中的一种或多种的组合；

压铸用脱模剂采用无硅水性脱模剂进行脱模。

6.根据权利要求1所述的压铸锻造铝合金，其特征在于，

所述固溶热处理步骤中，固溶热处理先进行温度为350℃～500℃、时间为0.2小时～3小时的热处理，然后进行淬火处理，淬火介质采用水或油；

所述退火处理步骤中，进行温度为150℃～250℃、时间为2小时～30小时的热处理。

7.根据权利要求1所述的压铸锻造铝合金，其特征在于，

所述压铸锻造铝合金的制造方法设置有抛光步骤，分别在压铸步骤之后和/或固溶热处理步骤之后增加一个抛光处理步骤；

所述一次锻造步骤中和/或二次锻造中，锻造处理的产品变形量大于10％；

所述机械加工步骤中，机械加工后处理为数控机床的机械加工、抛光、喷砂、焊接中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的压铸锻造铝合金，其特征在于，所述阳极氧化处理包括阳极氧化前的预处理、阳极氧化膜的生成、着色、封孔处理。

9.根据权利要求1所述的压铸锻造铝合金，其特征在于，所述阳极氧化步骤中，包括下述子步骤，

将铝合金产品毛坯进行脱脂5分钟；

水洗30秒；

碱洗2分钟；

水洗30秒；

去灰酸洗处理1分钟；

水洗30秒；

阳极氧化处理，硫酸浓度为15％-20％，时间为25分钟，电流密度1.2A/dm²；水洗30秒；

电解着色3分钟，电解质包括13Kg/m³的H₂SO₄和13Kg/m³的SnSO₄，PH值0.8；

水洗30秒；

冷封孔8分钟。