CN104775054A - 一种铝合金制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金制品，由挤出成型的板材或挤出成型的型材机械加工制成镶嵌铝合金，用于制品的外观面，采用压铸成型的技术得到压铸铝合金，形成除外光面的内部结构。本发明还提供了该铝合金制品的制备方法，该铝合金制品可以进行高质量阳极氧化装饰处理，而且可以进行纳米注塑工艺处理，制备方法简单，成本低。

Description

一种铝合金制品及其制备方法

技术领域：

本发明涉及金属材料及金属材料复合成型技术领域，具体的涉及一种铝合金制品及其制备方法。

背景技术：

3C电子产品的个性化需求的日益增加，对产品的市场竞争力起到了越来越重要的作用。如外形设计、轻量、色彩等。而个性化的需求必然导致制造流程的复杂和难度，如何做到轻量化同时高强度，且能一次成型，对于结构复杂的电子产品的结构件越来越重要。

现有电子器件的壳体外观件的制造方法为铝板加工，然后进行阳极氧化和着色处理，然而由于电子产品结构越来越复杂，并且向轻薄方向发展，致使加工成本越来越高，生产效率越来越低直接导致产品成本没有竞争力。并且切削工艺材料的利用率很低，也不符合国家节能减排和高效生产的要求。

压铸成型是一种解决复杂结构件加工工艺的有效方法，该方法高效节能，适用于各种结构精密复杂的新设计，使得电子产品个性化设计加速成为可能。然而该方法在解决了结构设计的需求的同时，又带来新的障碍，即妨碍了了产品外观色彩的个性化设计需求。其原因在于为了保证合金的可铸造性，所选用的铝合金通常包含大量的金属硅，但是硅的存在直接导致用于压铸成型的外观件产品在阳极氧化过程中出现不均匀的污渍或灰斑，壳体表面没有光亮一致的色彩，妨碍了该种工艺在3C产品外观件上的应用。抑制了该工艺的在该类产品中的应用。另一方面，因不适用于阳极氧化的工艺，也限制了该类压铸产品通过阳极氧化的工艺同纳米注塑工艺的结合，使得该类产品的机构间也不适用于和塑胶结合的生产工艺，无法满足更加复杂电子产品功能性要求的设计。因此，压铸工艺所选用的铝合金多为不含硅的压铸铝合金，但由于压铸的缺陷难以避免，也很难批量生产出具有高外观质量的阳极氧化制品，从而严重制约着压铸工艺应用于电子产品的外观件。

为此，急需开发一种能够阳极氧化，且具有高质量外观特性的低成本铝合金制品和制备工艺，满足市场对个性化设计和产品的需求。

发明内容：

本发明的目的是提供一种铝合金制品，其具有优异的机械性能，可以进行高质量阳极氧化装饰处理，而且可以进行纳米注塑工艺处理。

本发明的另一个目的是提供该铝合金制品的制备方法，工艺简单，成本低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝合金制品，由挤出成型的板材或挤出成型的型材机械加工制成镶嵌铝合金，用于制品的外观面，采用压铸成型的技术得到压铸铝合金，形成除外光面的内部结构。

作为上述技术方案的优选，镶嵌铝合金为1系，2系，3系，4系，5系，6系，7系铝合金中的一种。

作为上述技术方案的优选，压铸铝合金的成分以重量百分比计包括Si小于0.2％，Cu小于0.1％，Mg小于1％，Ni小于0.5％，Zn小于3％，Fe小于1％，Al大于90％，其余元素为Li，Be，B，Ca，Ti，Cr，Mn，Co，Sr，Zr，Re元素中的一种或多种组合及不可避免的杂质元素，其中，Re为稀土元素。

作为上述技术方案的优选，所述Li，Be，B，Ca，Ti，Cr，Mn，Co，Sr，Zr，Re元素的总含量小于6％。

作为上述技术方案的优选，压铸铝合金的成分以重量重量百分比计包括Mn1％-4％，Zn 1％-3％，Fe 0.1-0.8％，Zr 0.01-％-0.8％，余量为Al。

作为上述技术方案的优选，镶嵌铝合金的线膨胀系数为21.5-23×10^-6K^-1，压铸铝合金的线膨胀系数为21-23.5×10^-6K^-1。

一种铝合金制品的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镶嵌铝合金加工；

(2)将镶嵌铝合金放入模具；

(3)将压铸铝合金熔化后采用压力成型设备铸造到带有镶嵌铝合金的模具内形成铝合金制品。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的铝制品的外观面是用铝合金中1系，2系，3系，4系，5系，6系，7系的其中一种经机械加工制作而成的可阳极铝合金，其阳极处理效果与用这些材料直接做的产品外观效果相同，都可得到高质量的阳极氧化处理；

(2)产品中的复杂结构是借助模具压铸成型的，减少了大量的CNC时间，节省CNC成本高达40％以上，而压铸铝合金的流动性也非常好，可以做0.45mm厚的薄壁件，可以满足复杂电子产品功能性要求的设计；

(3)压铸铝合金材料中含铝比例非常高，达到90％以上，压铸后，压铸铝合金材料密度比板材或型材更稀疏一些，纳米注塑恰好是需要利用铝材中的纳米微孔，让其与塑胶结合，从而形成结合力，所以其纳米注塑后结合力比一般6系列铝合金的结合力要强；

(4)本发明采用的镶嵌件和作为内部结构的压铸铝合金的线膨胀系数相差不大，产品在成型过程中变形或在冷热循环过程中不会产生明显裂纹，且该铝制品制备方法简单，成本低。

附图说明：

图1为型材加工成型的电子产品镶件；

图2为型材加工成型的电子产品镶件加压铸后的铝合金制品。

具体实施方式：

为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何限定。

根据需要选择不同机械强度和物理特性1系到7系铝合金板材和型材，板材和型材因成型质量高，缺陷少，能够得到较高质量的阳极氧化及着色处理效果，相对压铸铝合金可以得到质量比较高的阳极氧化效果，如1001，5052，6063,7075合金。

尽量选取与产品外观面和结构相一致的型材，可从中进行少量的机械加工获得本发明的外观镶嵌件，这样可以减少机械加工量，降低生产制造成本。对于，相对简单的外观镶嵌件，建议采用板材直接冲压成型或简单机械加工(如车削，钻孔，磨削，铣削)的工艺。

为了得到较好的阳极氧化效果和质量，能够形成较厚及透明的氧化膜，应选用Si，Cu，Mg，Ni，Zn和Fe的含量较低的压铸铝合金，铝含量要大于90％，否则会严重影响阳极氧化的效果和阳极氧化质量，根据以上要求，可以得到膜层厚度5um到30um较厚和透明的阳极氧化膜层，有利于着色或纳米注塑工艺中塑料和铝合金基体的结合。

为了不使产品在成型过程中变形或在冷热循环过程中产生裂纹，本发明使用的镶嵌铝合金和压铸铝合金的的线膨胀系数不可以差异太大，本发明测试推荐镶嵌铝合金的线膨胀系数优选为21.5-23×10^-6K^-1，压铸铝合金的线膨胀系数优选为21-23.5×10^-6K^-1，本发明所指的线膨胀系数为20℃到100℃的平均膨胀系数。

所成型的铝合金制品，镶嵌铝合金作为电子产品的外观部分，用于阳极氧化着色；压铸铝合金部分作为内部结构，可用于阳极氧化，阳极氧化后进行纳米注塑处理与塑胶结合，压铸工艺采用传统的压力铸造设备和压力铸造工艺。

实施例1

(1)取截面如图1的4mm厚度6063铝合金型材作为镶嵌件，放入压铸用的模具中；

(2)采用石墨坩埚熔化，根据表1中配比成分的压铸铝合金，除气除渣等精炼处理，精炼温度为700℃，精炼时间为30分钟，将精炼好的合金注入到压铸室当中，然后铸入模具，形成本发明的铝合金制品，如图2示。

压铸件四周外观面进行机械加工处理，并进行抛光打磨处理。

阳极氧化处理：将铝合金制品进行除油处理之后通过碱液中和处理工件，将前处理过后的铝合金制品放入阳极槽溶液中，硫酸浓度为200g/L，电压控制在13V、20℃下电解25分钟，水洗烘干；采用膜厚仪测试氧化膜膜厚。

将烘干后的铝合金制品插入注射成型模具中，注塑含有40wt％玻璃纤维的pps塑料组合物，模具温度为150℃，获得金属与塑料的结合产品件，然后采用机械剥离的方法观察塑胶与压铸铝合金的结合面判断结合强度。

然后将铝合金制品放入80℃水中进行高温封孔，得到银色阳极氧化样品。

制备所得到的铝合金制品，没有肉眼可见裂纹和接合缝隙。

6063铝合金的线膨胀系数为22.4×10^-6K^-1，本示例压铸铝合金的线膨胀系数为22.8×10^-6K^-1。

实施例2

与实施例不同的是，镶嵌件为5052铝合金，线膨胀系数为22.9×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金制品，没有肉眼可见裂纹和接合缝隙。

实施例3

与实施例1不同的是，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：23×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金制品，没有肉眼可见裂纹和接合缝隙。

实施例4

与实施例1不同的是，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：22.5×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金制品，没有肉眼可见裂纹和接合缝隙。

实施例5

与实施例1不同的是，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：22.4×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金制品，没有肉眼可见裂纹和接合缝隙。

对比例1

与实施例1不同的是，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：23.6×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金样品制品，有肉眼可见裂纹和接合缝隙，其由于压铸铝合金难以进行阳极氧化，与塑料的结合强度很差。

对比例2

与实施例1不同的是，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：22.3×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金样品制品，没有肉眼可见裂纹和接合缝隙，其由于压铸铝合金难以进行阳极氧化，与塑料的结合强度很差。

对比例3

与实施例1不同的是，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：22×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金样品制品，没有肉眼可见裂纹和接合缝隙，所得制品由于压铸铝合金难以进行阳极氧化，色斑明显，膜厚小，与塑料的结合强度很差。

对比例4

与实施例1不同的是，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：21.5×10^-6K^-1。

所得制品由于压铸铝合金难以进行阳极氧化，色斑明显，膜厚小，与塑料的结合强度很差。

对比例5

与实施例1不同的是，镶嵌铝合金也采用压铸铝合金成型，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：22.8×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金样品制品，没有肉眼可见裂纹和接合缝隙，所得制品由于压铸铝合金由于压铸缺陷难以克服，难以进行均匀色彩的阳极氧化，色斑明显，导致外光效果不佳。

对比例6

与实施例1不同的是，压铸铝合金为表1中合金成分，线膨胀系数为：18×10^-6K^-1。

制备所得到的铝合金样品制品，由于线膨胀系数差别较大，有肉眼可见明显的裂纹和接合缝隙，所得制品由于压铸铝合金难以进行阳极氧化，色板明显，膜厚小，与塑料的结合强度很差。

实施例1-5中及对比例1-6中所述压铸铝合金成分如表1所示。

表1

Claims (7)

1.一种铝合金制品，其特征在于，由挤出成型的板材或挤出成型的型材机械加工制成镶嵌铝合金，用于制品的外观面，采用压铸成型的技术得到压铸铝合金，形成除外光面的内部结构。

2.如权利要求1所述的一种铝合金制品，其特征在于，镶嵌铝合金为1系，2系，3系，4系，5系，6系，7系铝合金中的一种。

3.如权利要求1所述的一种铝合金制品，其特征在于，压铸铝合金的成分以重量百分比计包括小于0.2％的Si，小于0.1％的Cu，小于1％的Mg，小于0.5％的Ni，小于3％的Zn，小于1％的Fe，大于90％的Al，其余元素为Li，Be，B，Ca，Ti，Cr，Mn，Co，Sr，Zr，Re元素中的一种或多种组合及不可避免的杂质元素，其中，Re为稀土元素。

4.如权利要求3所述的一种铝合金制品，其特征在于，所述Li，Be，B，Ca，Ti，Cr，Mn，Co，Sr，Zr，Re元素的总含量小于6％。

5.如权利要求3所述的一种铝合金制品，其特征在于，压铸铝合金的成分以重量重量百分比计包括Mn 1％-4％，Zn 1％-3％，Fe0.1-0.8％，Zr 0.01-％-0.8％，余量为Al。

6.如权利要求1所述的一种铝合金制品，其特征在于，镶嵌铝合金的线膨胀系数为21.5-23×10^-6K^-1，压铸铝合金的线膨胀系数为21-23.5×10^-6K^-1。

7.如权利要求1-6任一所述的一种铝合金制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将镶嵌铝合金加工；

(2)将镶嵌铝合金放入模具；

(3)将压铸铝合金熔化后采用压力成型设备铸造到带有镶嵌铝合金的模具内形成铝合金制品。