CN105220030A

CN105220030A - 电子产品外观件用6xxx系铝合金及其加工方法

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Publication number: CN105220030A
Application number: CN201510658204.9A
Authority: CN
Inventors: 刘成; 钟皓; 赵健; 熊明华; 杨达彬; 张道; 谢朝晖
Original assignee: Suzhou Zhongseyanda Metal Technology Co Ltd; Vivo Mobile Communication Co Ltd
Current assignee: Suzhou Zhongseyanda Metal Technology Co Ltd; Vivo Mobile Communication Co Ltd
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2035-10-12
Also published as: CN105220030B

Abstract

本发明涉及电子产品外观件用6XXX系铝合金及其加工方法，合金成分及含量为：Mg？0.7～1.3wt％、Si？0.7～1.3wt％、Cu？0.1～0.5wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、Zr≤0.10wt％、Zn≤0.50wt％、Fe≤0.20wt％，其余组分为Al以及不可避免的杂质。该铝合金的加工工艺是：均匀化热处理后快速冷却，接着将材料预热后进行挤压，挤压锭的加热温度为500～550℃，挤压筒温度为450～500℃，模具温度为450～510℃，挤压杆速度为1～6mm/s，挤压比大于25；然后在线水冷淬火+矫直，最后进行人工时效。本发明在保证合金阳极氧化性能的基础上，提高了合金的强度，该铝合金是制造电子产品用外观件的理想材料，市场应用前景十分广阔。

Description

电子产品外观件用6XXX系铝合金及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种电子产品外观件用6XXX系铝合金，尤其涉及该铝合金的成分及其制造方法，属于有色金属技术领域。

背景技术

铝合金由于具有轻质、散热性良好、表面处理易上色等特性，因而被广泛应用于电子产品外观件的制造中。

6XXX系铝合金，如6063、6061合金，是制造电子产品外观件的主要材料。6061合金相对于6063合金，具有更高的强度，但后者阳极氧化处理后，颜色亮白，更为美观。目前，电子产品的不断发展，需要使用强度高于6061铝合金且阳极氧化性能与6063铝合金一致的新型铝合金制作外观件。

但现有涉及6XXX系铝合金的技术，往往只注重力学性能的提高(如，CN103131904A、CN102876938A等)，而忽视力学性能及阳极氧化性能的综合提高，因而具有局限性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种电子产品外观件用6XXX系合金及其加工方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种电子产品外观件用6XXX系铝合金，其成分的质量百分含量为：Si：0.7～1.3wt％、Mg：0.7～1.3wt％、Cu：0.1～0.5wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、Zr≤0.10wt％、Zn≤0.50wt％、Fe≤0.20wt％，其余组分为Al和不可避免的杂质。

进一步地，Si/Mg的质量比为0.8～1.2。

进一步地，所述Si的质量百分含量为0.8～1.2wt％，Mg的含量为0.8～1.2wt％。

进一步地，Mn+Cr≤0.15wt％；或，Mn+Cr≤0.10wt％。

进一步地，Zr≤0.05wt％；或，Zr≤0.01wt％。

另外，本发明还提供该电子产品外观件用6XXX系铝合金的加工方法，包括以下步骤：

(1)对铸棒进行均匀化热处理：从室温以20～300℃/h的升温速率升至530～570℃，并保温12～20小时；

(2)快速冷却：冷却速率≥100℃/h；

(3)预热后进行挤压：挤压锭的加热温度为500～550℃，挤压筒温度为450～500℃，模具温度为450～510℃，挤压杆速度为1～6mm/s，挤压比大于25；

(4)在线水冷淬火+矫直后，进行人工时效。

更进一步地，所述步骤(2)当中，冷却速率≥150℃/h。

本发明突出的实质性特点和显著的技术进步主要体现在：

(1)本发明通过合理调整6XXX系铝合金中主合金元素Mg、Si及微量元素的含量和比例，在保证材料阳极氧化性能的基础上，提高了其强度性能。

(2)本发明在优化6XXX系合金成分的同时对合金的加工工艺也进行了优化，发挥了该合金成分的优势。

(3)本发明所述6XXX系合金是制造电子产品用外观件的理想材料，市场应用前景广阔。

具体实施方式

本发明是在现有技术的基础上，提出一种电子产品外观件用6XXX系铝合金及其加工方法，通过合金成分优化及工艺的改善，综合提高了铝合金材料的力学性能和阳极氧化性能。

本发明的发明人根据对实验现象及数据的分析总结发现，得到以下优选的铝合金的成分含量：Si：0.7～1.3wt％、Mg：0.7～1.3wt％、Cu：0.1～0.5wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、Zr≤0.10wt％、Zn≤0.50wt％、Fe≤0.20wt％，其余组分为Al和不可避免的杂质。其中，Si/Mg的质量比0.8～1.2。更优选地，Si的质量百分含量为0.8～1.2wt％，Mg的含量为0.8～1.2wt％；Mn+Cr≤0.15wt％，优选地，Mn+Cr≤0.10wt％；Zr≤0.05wt％，优选地，Zr≤0.01wt％。发明人提出以上铝合金的成分含量的具体缘由如下：

Mg、Si为6XXX系铝合金的主要合金元素，它们形成主要时效强化相β″。Mg和Si元素总量以及Mg/Si比控制材料的强度水平，具体而言：Mg+Si含量总和越大，材料强度越高；但Mg+Si含量过高，将在组织中形成难溶的过剩Mg₂Si，过剩Mg₂Si的存在，不仅不能提高材料强度，还有可能对材料的阳极氧化性能带来不利的影响。因此Mg+Si总量宜保持在1.4～2.6wt％为宜；且，Si/Mg质量比接近0.8～1.2时，有利于强化相的析出。

同时，6XXX系铝合金中通常添加Cu元素，以提高材料的强度以及加工硬化性能，但添加过多的Cu元素易造成材料耐蚀性能及阳极氧化性能下降(如阳极氧化膜生成率低、氧化膜缺陷较多、银色色泽差等)。为保证较佳的阳极氧化性能，Cu的含量需控制在0.1～0.5wt％为佳。

其中还添加有微量元素Mn、Cr，目的是为了控制材料的晶粒尺寸，但这些元素的添加会对材料阳极氧化性能产生不利的影响，因此，其含量需分别控制在：Mn≤0.10wt％，Cr≤0.10wt％且优先于Mn+Cr≤0.10wt％。

此外，微量元素Zr的添加会对材料阳极氧化膜的色泽产生不利的影响(如氧化膜偏黄，光泽度差)，需要限制到0.1wt％以下，优先于0.05wt％以下。Ti元素在合金中起细化铸态晶粒的作用，以不超过0.10wt％为宜。Zn、Fe元素为材料中的杂质元素，需分别控制在0.5wt％以及0.2wt％以下。

(1)对铸棒进行均匀化热处理：从室温以20～300℃/h的升温速率升至530～570℃，并保温12～20小时；目的为了溶解共晶组织，为后续的时效析出提供足够的过饱和度，以及提高材料的热加工性能；

(2)快速冷却：冷却速率大于100℃/h，优先大于150℃/h；均匀化结束后，需对材料进行快速冷却，以避免粗大的Mg₂Si相在冷却过程中形成，从而对性能带来不利的影响；

(3)材料预热后进行挤压：挤压锭的加热温度为500～550℃，挤压筒温度为450～500℃，模具温度为450～510℃，挤压杆速度为1～6mm/s，挤压比大于25；挤压工艺需在适当范围内，才能兼顾高强和良好的晶粒控制；

(4)在线水冷淬火+矫直后，进行人工时效。

通过以上的加工工艺，可获得兼顾强度及阳极氧化性能的高性能电子产品外观件用新型铝合金。以下对比说明本发明的实施例和比较例，根据这些实施例和比较例可以进一步印证本发明的技术效果。但是，所列举的实施例仅为本发明优选的实施方式，不应将其理解为本发明上述主题的范围仅限于此，凡基于本发明技术构思所形成的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

实施例1

半连续铸棒：直径178mm，铸棒成分以质量百分比计为：Mg：0.96wt％、Si：0.97wt％、Cu：0.32wt％、Mn：0.01wt％、Cr：0.01wt.％、Fe：0.12wt％、Zn：0.01wt％、Ti：0.02wt％、Zr：0.005wt％，余量为Al。

对合金铸棒均匀化热处理：以50℃/h的速度升到560℃保温15小时，然后快速冷却(冷却速度大于160℃/h)。对材料进行挤压(挤压锭的加热温度为520℃，挤压筒温度为470℃，模具温度为500℃，挤压杆速度为2.9mm/s，挤压比35)，在线淬火、矫直后，进行人工时效(175℃×8h)。

实施例2

半连续铸棒：直径178mm，铸棒成分以质量百分比计为：Mg：0.81wt％、Si：0.86wt％、Cu：0.34wt％、Mn：0.05wt％、Cr：0.05wt％、Fe：0.13wt％、Zn：0.12wt％、Ti：0.02wt％、Zr：0.01wt％，余量为Al。

对合金铸棒均匀化热处理：以100℃/h的速度升到550℃保温15小时，然后快速冷却(冷却速度大于160℃/h)。对材料进行挤压(挤压锭的加热温度为515℃，挤压筒温度为470℃，模具温度为500℃，挤压杆速度为2.8mm/s，挤压比40)，在线淬火、矫直后，进行人工时效(175℃×8h)。

实施例3

半连续铸棒：直径178mm，铸棒成分以质量百分比计为：Mg：0.85wt％、Si：0.78wt％、Cu：0.20wt％、Mn：0.01wt％、Cr：0.01wt.％、Fe：0.13wt％、Zn：0.01wt％、Ti：0.03wt％、Zr：0.01wt％，余量为Al。

对合金铸棒均匀化热处理：以70℃/h的速度升到560℃保温10小时，然后快速冷却(冷却速度大于160℃/h)。对材料进行挤压(挤压锭的加热温度为506℃，挤压筒温度为460℃，模具温度为490℃，挤压杆速度为2mm/s，挤压比37)，在线淬火、矫直后，进行人工时效(175℃×8h)。

实施例4

半连续铸棒：直径178mm，铸棒成分以质量百分比计为：Mg：1.0wt％、Si：1.0wt％、Cu：0.35wt％、Mn：0.05wt％、Cr：0.05wt.％、Fe：0.12wt％、Zn：0.02wt％、Ti：0.03wt％、Zr：0.005wt％，余量为Al。

对合金铸棒均匀化热处理：以60℃/h的速度升到560℃保温16小时，然后快速冷却(冷却速度大于200℃/h)。对材料进行挤压(挤压锭的加热温度为520℃，挤压筒温度为470℃，模具温度为505℃，挤压杆速度为3.5mm/s，挤压比42)，在线淬火、矫直后，进行人工时效(175℃×8h)。

比较例1

半连续铸棒：直径178mm，铸棒成分以质量百分比计为：Mg：0.9wt％、Si：0.85wt％、Cu：0.22wt％、Mn：0.11wt％、Cr：0.12wt.％、Fe：0.11wt％、Zn：0.01wt％、Ti：0.02wt％、Zr：0.01wt％，余量为Al。

对合金铸棒均匀化热处理：随炉升温至560℃保温10h时后，静置在空气中冷却(冷却速度大于160℃/h)。对材料进行挤压(挤压锭的加热温度为500℃，挤压筒温度为470℃，模具温度为505℃，挤压杆速度为2mm/s，挤压比40)，在线淬火，矫直后，进行人工时效(175℃×8h)。

比较例2

对合金铸棒均匀化热处理：随炉升温至520℃保温8h时后，然后快速冷却(冷却速度大于160℃/h)。对材料进行挤压(挤压锭的加热温度为520℃，挤压筒温度为470℃，模具温度为500℃，挤压杆速度为2.9mm/s，挤压比41)，在线淬火、矫直后，进行人工时效(175℃×8h)。

比较例3

半连续铸棒：直径178mm，铸棒成分以质量百分比计为：Mg：1.0wt％、Si：1.0wt％、Cu：0.35wt％、Mn：0.20wt％、Cr：0.15wt％、Fe：0.12wt％、Zn：0.02wt％、Ti：0.02wt％，余量为Al。

对合金铸棒均匀化热处理：以60℃/h的速度升到560℃保温16小时，然后快速冷却(冷却速度大于160℃/h)。对材料进行挤压(挤压锭的加热温度为480℃，挤压筒温度为470℃，模具温度为505℃，挤压杆速度为3.5mm/s，挤压比为40)，在线淬火、矫直后，进行人工时效(175℃×8h)。

比较例4

半连续铸棒：直径178mm，铸棒成分以质量百分比计为：Mg：0.45wt％、Si：0.5wt％、Cu：0.01wt％、Mn：0.01wt％、Cr：0.01wt.％、Fe：0.12wt％、Zn：0.02wt％、Ti：0.02wt％，余量为Al。

对合金铸棒均匀化热处理：以60℃/h的速度升到560℃保温10小时，然后快速冷却(冷却速度大于160℃/h)。对材料进行挤压(挤压锭的加热温度为490℃，挤压筒温度为470℃，模具温度为505℃，挤压杆速度为3.5mm/s，挤压比为40)，在线淬火、矫直后，进行人工时效(175℃×8h)。

表1表示实施例及比较例中合金的性能，其中比较例2中合金成分与实施例1的合金成分一致。表2为合金的阳极氧化性能对比。

表1：力学性能对比

	Rm/Mpa	R_p0.2/Mpa	A/％
				实施例1	353	340	8.5
实施例2	345	321	10
				实施例3	340	330	8.5
实施例4	355	345	8
				比较例1	326	289	13
比较例2	310	270	15
				比较例3	357	344	9
比较例4	245	220	16
				6061	310	276	17
6063	241	214	15

表2：阳极氧化性能对比

如表1及表2所示，本发明通过合理调整铝合金中各元素的含量并控制加工工艺，可使材料获得较高的力学性能(如实施例的铝合金强度普遍比比较例1、2、4及6063、6061的高)；同时，相对于比较例的铝合金合金，本发明实施例得到的铝合金阳极氧化后，无花斑，色泽更加亮丽；比较例3所得的铝合金虽强度较高，但该铝合金阳极氧化后，出现花斑，色泽较暗并且发黄，因而不能作为电子产品外观件使用。

综上所述，按照本发明方案所得的铝合金具有以下特点：强度大于6061铝合金，阳极氧化性能接近6063铝合金，是制造电子产品外观件的理想材料。

Claims

1.电子产品外观件用6XXX系铝合金，其特征在于：该铝合金成分的质量百分含量为：Si：0.7～1.3wt％、Mg：0.7～1.3wt％、Cu：0.1～0.5wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、Zr≤0.10wt％、Zn≤0.50wt％、Fe≤0.20wt％，其余组分为Al和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的电子产品外观件用6XXX系铝合金，其特征在于：所述铝合金成分当中，Si/Mg的质量比为0.8～1.2。

3.根据权利要求2所述的电子产品外观件用6XXX系铝合金，其特征在于：所述铝合金成分当中，Si的质量百分含量为0.8～1.2wt％，Mg的含量为0.8～1.2wt％。

4.根据权利要求1所述的电子产品外观件用6XXX系铝合金，其特征在于：所述铝合金成分当中，Mn和Cr的总含量≤0.15wt％。

5.根据权利要求4所述的电子产品外观件用6XXX系铝合金，其特征在于：所述铝合金成分当中，Mn和Cr的总含量≤0.10wt％。

6.根据权利要求1所述的电子产品外观件用6XXX系铝合金，其特征在于：所述铝合金成分当中，Zr的含量≤0.05wt％。

7.根据权利要求6所述的电子产品外观件用6XXX系铝合金，其特征在于：所述铝合金成分当中，Zr的含量≤0.01wt％。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的电子产品外观件用6XXX系铝合金的加工方法，其特征在于加工步骤为：

（1）对铸棒进行均匀化热处理：从室温以20～300℃/h的升温速率升至530～570℃，并保温12～20小时；

（2）快速冷却：冷却速率≥100℃/h；

（3）预热后进行挤压：挤压锭的加热温度为500～550℃，挤压筒温度为450～500℃，模具温度为450～510℃，挤压杆速度为1～6mm/s，挤压比大于25；

（4）在线水冷淬火+矫直后，进行人工时效。

9.根据权利要求8所述的电子产品外观件用6XXX系铝合金的加工方法，其特征在于：步骤（2）当中，冷却速率≥150℃/h。