CN105063442B

CN105063442B - 一种铝合金

Info

Publication number: CN105063442B
Application number: CN201510487350.XA
Authority: CN
Inventors: 容国富; 刘智杰; 林耿江; 李干希; 刘宗建
Original assignee: TAISHAN KAM KIU ALUMINUM EXTRUSION CO Ltd
Current assignee: TAISHAN KAM KIU ALUMINUM EXTRUSION CO Ltd
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2035-08-10
Also published as: CN105063442A

Abstract

一种铝合金，所述铝合金的各成分的含量(重量百分比)为：锌含量为4.6％～5.30％，镁含量为0.8％～1.0％，铜含量为0.32％～0.44％，硅含量≤0.30％，铁含量≤0.12％，锰含量≤0.03％，铬含量≤0.03％，镓含量≤0.02％，钒含量≤0.02％，钛含量≤0.03％，锆含量≤0.02％，锰加铬总和≤0.03％；其余杂质元素单个含量≤0.03％，其余杂质元素总和≤0.10％，余量为铝。在试验基础上，通过重新设计锌Zn、镁Mg元素的质量分数和比例，提升了材料的强度；通过重新设计铜Cu元素的质量分数，使得合金兼具优良抗腐蚀性的同时解决了银白氧化异色问题。通过严格控制锰Mn、铬Cr杂质元素的质量百分比，使得合金材料的晶粒均匀。与现有公开的Al‑Zn合金系统比较，该合金具有更加优良的综合性能，材料经阳极氧化后获得的氧化膜更为细腻美观。

Description

一种铝合金

技术领域

本发明涉及一种合金，尤其涉及一种铝合金。

背景技术

近年来，伴随着变形铝合金在电子领域的应用推广与发展，对外观装饰性具有严格要求的铝合金壳体材料逐渐往高强度、高韧性方向发展。

目前，在国内外在生产该类产品时，为了兼顾产品的装饰性能，普遍采用传统的6XXX合金作为电子产品的外壳材料。6XXX变形铝合金虽然在阳极氧化加工能够获得美观的装饰膜，但是强度和韧性偏低，难以满足电子产品对材料越来越高的要求。

为了解决强度与外观装饰性的问题，近年来大量的研究机构着手研究同时兼具高强度与高装饰性的新材料。在变形铝合金中，高强度的变形铝合金以7XXX系为典型代表，7XXX系变形合金作为一种典型的时效强化型合金，其强度主要依赖于合金在时效过程中沉淀析出的MgZn2相、与基体呈共格关系的GP区或呈半共格关系的η′相。在7XXX系变形铝合金中，适当的提高合金中的Mg元素的含量、增大Zn/Mg的质量分数比值，有助于提升合金中的沉淀强化相的体积分数，改善合金的强度。研究表明，添加Mg、Zn元素的Al-Mg-Zn系列7XXX系变形合金，其抗应力腐蚀能力和抗剥落腐蚀能力远远低于6XXX变形铝合金，这一类合金在耐腐蚀方面的缺陷制约了阳极氧化加工，降低了材料的装饰性能。

为了进一步提高材料强度并且提高7XXX变形铝合金的抗应力腐蚀能力，在7XXX变形铝合金内添加一定含量的Cu元素，该类合金为Al-Zn-Mg-Cu合金，Cu元素的加入，一方面能够提高基体电位、减少基体与晶界析出相的电位差而改善合金的耐腐蚀性能，另一方面能够通过沉淀析出具有Al2Cu化学成分组成、与基体半共格关系的θ′相而对合金的强化起到补充作用，Cu元素的添加虽然在一定程度上改善了材料的强度及抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀能力，但是经过大量试验表明，在7XXX系Al-Zn-Mg-Cu合金中伴随着合金中Cu元素质量分数的增加，合金在阳极氧化时会出现异色现象，银白氧化时实际氧化效果是偏金黄色，偏色的程度与Cu元素的质量分数成正比例关系，研究还表明过量Cu元素的加入会严重干扰晶粒内部腐蚀的均一性，使得材料经过阳极氧化加工形成的氧化膜细腻度下降，降低装饰美观性。7XXX变形铝合金的这一特性制约了其在装饰性要求高的电子产品结构件上的应用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明制备出了一种同时兼具有中等强度、高延性与高耐腐蚀及优良阳极氧化加工性能的Al-Zn-Mg-Cu合金。本发明是在美国铝业公司的7016、7108A合金基础上，针对7108合金抗应力腐蚀抗剥落腐蚀能力低，针对7016合金强度偏低、银白阳极氧化偏色的问题，在试验基础上，通过重新设计Zn、Mg元素的质量分数和比例，提升了材料的强度；通过重新设计Cu元素的质量分数，使得合金兼具优良抗腐蚀性的同时解决了银白氧化异色问题。

试验还表明，微量Cu元素的加入，能够提高阳极氧化预处理阶段的化学抛光时间，目标光泽度一致的情况下，相比6XXX及未添加Cu元素的7XXX变形铝合金，阳极氧化预处理阶段的化学抛光时间能够缩短到二分之一至三分之一，这一特性避免了化学抛光时间过长对阳极氧化膜质量的干扰。

一种铝合金，所述铝合金的各成分含量(重量百分比)为：锌含量为4.6％～5.30％，镁含量为0.8％～1.0％，铜含量为0.32％～0.44％，硅含量≤0.30％，铁含量≤0.12％；杂质元素中，锰含量≤0.03％，铬含量≤0.03％，镓含量≤0.02％，钒含量≤0.02％，钛含量≤0.03％，锆含量≤0.02％，锰加铬的含量总和≤0.03％；其余杂质元素单个含量≤0.03％，杂质元素含量总和≤0.10％，余量为铝。

具体实施方式

实施例1：

一种铝合金，所述铝合金的各成分含量(重量百分比)为：锌含量为4.60％，镁含量为0.80％，铜含量为0.32％，硅含量≤0.10％，铁含量≤0.12％；杂质元素中，锰含量≤0.03％，铬含量≤0.03％，镓含量≤0.02％，钒含量≤0.02％，钛含量≤0.03％，锆含量≤0.02％，锰加铬的含量总和≤0.03％，其余杂质元素单个含量≤0.03％，杂质元素总和≤0.10％，余量为铝。

采用上述成分铝合金锭挤压成型的型材，在T6热处理状态下，其抗拉强度相比较现有技术的310-320MPa提高至340-350MPa，T6状态的材料化学抛光时间由原先的80秒缩短至20-30秒，T6状态的材料经银白阳极氧化后氧化膜细腻，无偏色，结晶均匀。

本实施例中所述合金的性能参数见下表：

实施例2：

一种铝合金，所述铝合金的各成分含量(重量百分比)为：锌含量为5.30％，镁含量为1.00％，铜含量为0.44％，硅含量≤0.10％，铁含量≤0.12％；杂质元素中，锰含量≤0.03％，铬含量≤0.03％，镓含量≤0.02％，钒含量≤0.02％，钛含量≤0.03％，锆含量≤0.02％，锰加铬的含量总和≤0.03％，其余杂质元素单个含量≤0.03％，杂质元素含量总和≤0.10％，余量为铝。

采用上述成分铝合金锭挤压成型的型材，在T6热处理状态下，其抗拉强度相比较现有技术的310-320MPa提高至355-360MPa，T6状态的材料化学抛光时间由原先的80秒缩短至20-30秒，T6状态的材料经银白阳极氧化后氧化膜细腻，无偏色，结晶均匀。

实施例3：

一种铝合金，所述铝合金的各成分含量(重量百分比)为：锌含量为4.90％～5.00％，镁含量为0.85％～0.95％，铜含量为0.36％～0.40％，硅含量≤0.10％，铁含量≤0.12％；杂质元素中，锰含量≤0.03％，铬含量≤0.03％，镓含量≤0.02％，钒含量≤0.02％，钛含量≤0.03％，锆含量≤0.02％，锰加铬总和的含量≤0.03％，其余杂质元素单个含量≤0.03％，杂质元素含量总和≤0.10％，余量为铝。

采用上述成分铝合金锭挤压成型的型材，在T6热处理状态下，其抗拉强度相比较现有技术的310-320MPa提高至355-365MPa，T6状态的材料化学抛光时间由原先的80秒缩短至20-30秒，T6状态的材料经银白阳极氧化后氧化膜细腻，无偏色，结晶均匀。

实施例4：

一种铝合金，所述铝合金的各成分含量(重量百分比)为：锌含量为4.95％，镁含量为0.90％，铜含量为0.38％，硅含量≤0.10％，铁含量≤0.12％；杂质元素中，锰含量≤0.03％，铬含量≤0.03％，镓含量≤0.02％，钒含量≤0.02％，钛含量≤0.03％，锆含量≤0.02％，锰加铬的含量总和≤0.03％，其余杂质元素单个含量≤0.03％，杂质元素含量总和≤0.10％，余量为铝。

采用上述成分铝合金锭挤压成型的型材，在T6热处理状态下，其抗拉强度相比较现有技术的310-320MPa提高至356-365MPa，T6状态的材料化学抛光时间由原先的80秒缩短至30秒，T6状态的材料经银白阳极氧化后氧化膜细腻，无偏色，结晶均匀。

对比例1

如实施例1至4中的铝合金，对比例1与实施例1至4之间的区别在于，对比例1中铜元素的含量为0.50％。采用对比例1所述成分制造的铝合金锭挤压成型的型材，在T6热处理状态下，其抗拉强度相比较现有技术的310-320MPa提高至330-360MPa，T6状态的材料化学抛光时间由原先的80秒缩短至20-40秒，T6状态的材料经银白阳极氧化后氧化膜细腻，色泽偏米黄色，偏色明显，导致偏色的主要原因是铜元素含量过高，因此有必要控制铜元素含量在0.5％以下。

对比例2

如实施例1至4中的铝合金，对比例2与实施例1至4之间的区别在于，对比例2中锰元素含量为0.05％，铬元素含量为0.05％，锰元素加铬元素含量的总和为0.10％。采用对比例2所述成分制造的铝合金锭挤压成型的型材，在T6热处理状态下，其抗拉强度相比较现有技术的310-320MPa提高至330-360MPa，T6状态的材料化学抛光时间由原先的80秒缩短至20-40秒，T6状态的材料经银白阳极氧化后不偏色但氧化膜不均匀，与各实施例相比较，材料的结晶程度较低，分析为锰元素和铬元素对变形过程的再结晶有抑制效果，导致结晶不均匀现象，因此须严格分别控制锰元素和铬元素的含量及两者总含量。

热处理工艺中的T4状态指材料固熔热处理后自然时效至基本稳定的状态，T6状态指固熔热处理后进行人工时效的状态。本发明所述的铝合金主要用于制造电子产品的结构件。结构件是指具有一定形状结构，并能够承受载荷的作用的构件，包括但不限于机器的底座、电子产品的外壳及内部的支架、飞机内部的骨架、家具的框架。

所有实施例及对比例中提及的元素含量指的是该元素所占的重量百分比。

相比较传统的Al-Zn系变形铝合金，本发明的铝合金具有更加优良的综合性能，强度更高，具有优良的抗腐蚀性，与6XXX及未添加Cu元素的7XXX变形铝合金相比，阳极氧化预处理阶段的化学抛光时间能够缩短到二分之一至三分之一，与铜Cu元素含量大于或等于0.5％的其它7XXX变形铝合金相比，本发明中的合金有效解决了银白阳极氧化偏色问题，材料经阳极氧化后获得的氧化膜更为细腻美观。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims

1.一种铝合金，其特征在于各组份的组成按重量百分比计分别为：

锌：4.9％～5.0％；镁：0.85％～0.95％；铜：0.36％～0.40％；还含有铁，铁的最高重量百分比为0.12％；余量为铝；还包含共计重量百分比最高为0.10％的制造条件下产生的杂质，所述杂质中含有铬，所述铬含量≤0.03％。

2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于：所述铝合金中还含有硅，硅的最高重量百分比为0.1％。

3.根据权利要求2所述的铝合金，其特征在于：还包含共计重量百分比最高为0.10％的制造条件下产生的杂质，每种杂质的重量百分比最高为0.03％。

4.根据权利要求3所述的铝合金，其特征在于：所述杂质中含有锰或铬或锰和铬的组合物，所述锰和铬的重量百分比共计最高为0.03％。

5.根据权利要求3所述的铝合金，其特征在于：所述杂质中含有镓，镓的最高重量百分比为0.02％。

6.根据权利要求3所述的铝合金，其特征在于：所述杂质中含有钒，钒的最高重量百分比为0.02％。

7.根据权利要求3所述的铝合金，其特征在于：所述杂质中含有锆，锆的最高重量百分比为0.02％。

8.根据权利要求1～7任一所述的铝合金，其特征在于：该铝合金用于制造电子产品的结构件。