CN105506421B - 一种Al‑Zn‑Mg铝合金中厚板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属材料及其加工技术领域,公开了一种Al‑Zn‑Mg铝合金中厚板材及其制备方法。所述铝合金中厚板材主要包含下列元素成分:Mg=1.0~2.0,Zn=6.0~7.0,Cu≤0.05,Fe≤0.08,Si≤0.05,Cr≤0.05,余量为Al和不可避免的元素,每种不可避免的元素都低于0.05且总量小于0.15。本发明采用热轧制法,制备的铝合金中厚板材厚度为5‑10mm,表面硬度≥150HV;板材表面一致,没有料纹,阳极氧化后色泽均匀并接近纯铝金属本色,可广泛用于IT外观结构件。
Description
技术领域
本发明属于金属材料及其加工技术领域,涉及一种铝合金板材,尤其涉及一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材及其制备方法。
背景技术
手机、平板电脑、笔记本电脑等IT产品的外观结构件要求材质具有强度高、导热性良好、具电磁屏蔽性、尺寸稳定、外观好等特点,技术向轻量薄壁化方向发展,以期达到保护、散热、美观的作用。通常采用的材料是ABC和PC工程塑料与碳纤维或玻璃纤维的复合塑料,有些高档IT外观件采用镁、钛、铝等轻金属的合金制造。随着铝工业的发展,铝及铝合金凭其优良性能将在IT外观件材料方面发挥重要作用。与传统的塑料相比,铝合金材料具有强度高、导热性好、易于后期阳极、着色处理等优点逐渐应用于IT产品中。然而由于铝合金后期加工后表面仍存在料纹、色泽差等缺陷,并且普通铝合金的硬度一般只有50-60HB,越来越满足不了高端IT产品对外观和强度的要求。因此,新一代产品—新型铝合金板、带、型材在IT产品中应运而生。该产品是采用具有优异阳极氧化性能的铝合金与航空用硬铝合金,生产出具有高比强度、高成形性、高表面性、金属质感强的IT外观件。与IT用普通铝合金相比,新型铝合金材料的最大优势在于后期加工后表面无料纹,氧化效果好和强度高。目前,国外产品如苹果、三星等品牌已采用高端铝合金材料,国内OPPO、华为手机外壳、边框等外观结构件也逐渐开始采用铝合金,这将拉动国内IT外观件用铝合金市场。
然而,现有技术制备的IT厚板具有以下缺点:(1)表面存在料纹;(2)阳极氧化后色泽不均匀;(3)表面硬度较低。因此,开发出高表面、高强度的IT外观结构件用新型铝合金材料产品,有效降低IT产品的重量,改善其外观造型和提高其散热性能,已成为促进国内高端铝加工产品发展的方向之一。
发明内容
针对上述存在的技术问题,本发明的发明目的是:提供一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材及其制备方法,本发明的铝合金中厚板材厚度为5-10mm,表面硬度≥150HV;板材表面一致,没有料纹,阳极氧化后色泽均匀并接近纯铝金属本色。
为了达到上述发明目的,本发明采取的技术方案是:
一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材,按质量百分数计,所述铝合金中厚板材主要包含下列元素成分:Mg=1.0~2.0,Zn=6.0~7.0,Cu≤0.05,Fe≤0.08,Si≤0.05,Cr≤0.05,余量为Al和不可避免的元素,每种不可避免的元素都低于0.05且总量小于0.15。
本发明还提供了上述一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)熔炼:将各种原料按照重量百分比混合,加热至740~760℃,使物料熔化,保温3~7h;
(2)除气、过滤:将熔化后的铝液进行除气,然后过滤除去铝熔体中的不熔物;
(3)铸造:将除气过滤的铝液进行浇注,冷却至室温,得到厚度为400~700mm的铸锭;
(4)均热处理:将铸锭置于均热炉中加热保温,进行均匀化处理;
(5)锯切、铣面:将均质处理后的铸锭运至锯床和铣床进行锯切和铣面;
(6)预热、热轧:将加工后的铸锭在热轧车间的预热炉进行预热,预热温度为400~550℃,时间为1~25h,预热后将铸锭热轧成厚度为5~10mm的板材或卷材,热轧终轧温度≤240℃;
(7)切边或横刀开卷:将板材或卷材自然冷却后,先进行切边处理或开卷并矫直后进行切边处理;
(8)固溶淬火:将切边处理好的板材进行固溶处理,然后在水中进行淬火,得到淬火后的板材;
(9)拉伸:淬火后的板材在拉伸机上拉伸,拉伸量为1~3%;
(10)时效:将拉伸后的板材进行时效处理;
(11)锯切:使用锯床锯切时效处理后的板材,得到铝合金中厚板材成品。
进一步地,所述均热处理的温度为400~550℃,保温1~50h,然后冷却至室温。
进一步地,所述固溶的温度为450~490℃,保温时间为1~4h。
进一步地,所述时效处理温度为110~140℃,保温时间为12~24h。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
(1)通过调整铝合金成分及合金化学元素含量的相对比例,减少杂质对铝合金的不良影响,从而减小裂纹倾向;尤其是通过调整铝合金中Mg和Zn元素的质量百分数,使Mg和Zn在合金中可以形成强化相,引起晶格畸变,从而提高铝合金的强度和硬度。
(2)本发明在工艺上采用拉伸机消减残余应力;采用连续辊底式淬火炉固溶淬火,保证中厚板材的性能均匀性。
(3)本发明的铝合金中厚板材厚度为5~10mm,表面硬度≥150HV,阳极氧化后表面无料纹,颜色接近铝金属本色,可广泛用于IT外观结构件。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材,按质量百分数计,所述铝合金中厚板材主要包含下列元素成分:Mg 1.0,Zn 6.0,Cu 0.05,Fe 0.08,Si 0.05,Cr 0.05,余量为Al和不可避免的元素,每种不可避免的元素都低于0.05且总量小于0.15。
本发明还提供了上述一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)熔炼:将各种原料按照重量百分比混合,加热至740℃使物料熔化,保温3h;
(2)除气、过滤:将熔化后的铝液进行除气,然后过滤除去铝熔体中的不熔物;
(3)铸造:将除气过滤的铝液进行浇注,冷却至室温,得到厚度为420mm的铸锭;
(4)均热处理:将铸锭置于均热炉中加热保温,进行均匀化处理,均热处理的温度为400℃,保温10h,然后冷却至室温;
(5)锯切、铣面:将均质处理后的铸锭运至锯床和铣床进行锯切和铣面;
(6)预热、热轧:将加工后的铸锭在热轧车间的预热炉进行预热,预热温度为400℃,时间为10h,预热后将铸锭热轧成厚度为5mm的板材或卷材,热轧终轧温度为210℃;
(7)切边或横刀开卷:将板材或卷材自然冷却后,先进行切边处理或开卷并矫直后进行切边处理;
(8)固溶淬火:将切边处理好的板材进行固溶处理,固溶的温度为450℃,保温时间为2h;然后在水中进行淬火,得到淬火后的板材;
(9)拉伸:淬火后的板材在拉伸机上拉伸,拉伸量为1%;
(10)时效:将拉伸后的板材进行时效处理,时效处理温度为110℃,保温时间为24h;
(11)锯切:使用锯床锯切时效处理后的板材,得到铝合金中厚板材成品;根据GB/T4340.1-2009金属材料维氏硬度进行测试,得到板材表面硬度为150HV,阳极氧化后表面无料纹,颜色接近铝金属本色的铝合金板。
实施例2
一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材,按质量百分数计,所述铝合金中厚板材主要包含下列元素成分:Mg 1.3,Zn 6.5,Cu 0.05,Fe 0.08,Si 0.05,Cr 0.05,余量为Al和不可避免的元素,每种不可避免的元素都低于0.05且总量小于0.15。
本发明还提供了上述一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)熔炼:将各种原料按照重量百分比混合,加热至750℃使物料熔化,保温4h;
(2)除气、过滤:将熔化后的铝液进行除气,然后过滤除去铝熔体中的不熔物;
(3)铸造:将除气过滤的铝液进行浇注,冷却至室温,得到厚度为620mm的铸锭;
(4)均热处理:将铸锭置于均热炉中加热保温,进行均匀化处理,均热处理的温度为550℃,保温40h,然后冷却至室温;
(5)锯切、铣面:将均质处理后的铸锭运至锯床和铣床进行锯切和铣面;
(6)预热、热轧:将加工后的铸锭在热轧车间的预热炉进行预热,预热温度为550℃,时间为20h,预热后将铸锭热轧成厚度为10mm的板材或卷材,热轧终轧温度为240℃;
(7)切边或横刀开卷:将板材或卷材自然冷却后,先进行切边处理或开卷并矫直后进行切边处理;
(8)固溶淬火:将切边处理好的板材进行固溶处理,固溶的温度为490℃,保温时间为4h;然后在水中进行淬火,得到淬火后的板材;
(9)拉伸:淬火后的板材在拉伸机上拉伸,拉伸量为3%;
(10)时效:将拉伸后的板材进行时效处理,时效处理温度为140℃,保温时间为12h;
(11)锯切:使用锯床锯切时效处理后的板材,得到铝合金中厚板材成品;根据GB/T4340.1-2009金属材料维氏硬度进行测试,得到板材表面硬度为为160HV,阳极氧化后表面无料纹,颜色接近铝金属本色的铝合金板。
实施例3
一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材,按质量百分数计,所述铝合金中厚板材主要包含下列元素成分:Mg 2.0,Zn 7.0,Cu 0.03,Fe 0.07,Si 0.03,Cr 0.02,余量为Al和不可避免的元素,每种不可避免的元素都低于0.05且总量小于0.15。
本发明还提供了上述一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)熔炼:将各种原料按照重量百分比混合,加热至760℃使物料熔化,保温5h;
(2)除气、过滤:将熔化后的铝液进行除气,然后过滤除去铝熔体中的不熔物;
(3)铸造:将除气过滤的铝液进行浇注,冷却至室温,得到厚度为420mm的铸锭;
(4)均热处理:将铸锭置于均热炉中加热保温,进行均匀化处理,均热处理的温度为400℃,保温10h,然后冷却至室温;
(5)锯切、铣面:将均质处理后的铸锭运至锯床和铣床进行锯切和铣面;
(6)预热、热轧:将加工后的铸锭在热轧车间的预热炉进行预热,预热温度为400℃,时间为10h,预热后将铸锭热轧成厚度为5mm的板材或卷材,热轧终轧温度为210℃;
(7)切边或横刀开卷:将板材或卷材自然冷却后,先进行切边处理或开卷并矫直后进行切边处理;
(8)固溶淬火:将切边处理好的板材进行固溶处理,固溶的温度为450℃,保温时间为2h;然后在水中进行淬火,得到淬火后的板材;
(9)拉伸:淬火后的板材在拉伸机上拉伸,拉伸量为1%;
(10)时效:将拉伸后的板材进行时效处理,时效处理温度为110℃,保温时间为24h;
(11)锯切:使用锯床锯切时效处理后的板材,得到铝合金中厚板材成品;根据GB/T4340.1-2009金属材料维氏硬度进行测试,得到板材表面硬度为170HV,阳极氧化后表面无料纹,颜色接近铝金属本色的铝合金板。
实施例4
一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材,按质量百分数计,所述铝合金中厚板材主要包含下列元素成分:Mg 1.5,Zn 6.8,Cu 0.03,Fe 0.07,Si 0.03,Cr 0.02,余量为Al和不可避免的元素,每种不可避免的元素都低于0.05且总量小于0.15。
本发明还提供了上述一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)熔炼:将各种原料按照重量百分比混合,加热至760℃使物料熔化,保温7h;
(2)除气、过滤:将熔化后的铝液进行除气,然后过滤除去铝熔体中的不熔物;
(3)铸造:将除气过滤的铝液进行浇注,冷却至室温,得到厚度为620mm的铸锭;
(4)均热处理:将铸锭置于均热炉中加热保温,进行均匀化处理,均热处理的温度为550℃,保温50h,然后冷却至室温;
(5)锯切、铣面:将均质处理后的铸锭运至锯床和铣床进行锯切和铣面;
(6)预热、热轧:将加工后的铸锭在热轧车间的预热炉进行预热,预热温度为450℃,时间为20h,预热后将铸锭热轧成厚度为10mm的板材或卷材,热轧终轧温度为240℃;
(7)切边或横刀开卷:将板材或卷材自然冷却后,先进行切边处理或开卷并矫直后进行切边处理;
(8)固溶淬火:将切边处理好的板材进行固溶处理,固溶的温度为490℃,保温时间为2h;然后在水中进行淬火,得到淬火后的板材;
(9)拉伸:淬火后的板材在拉伸机上拉伸,拉伸量为2%;
(10)时效:将拉伸后的板材进行时效处理,时效处理温度为140℃,保温时间为12h;
(11)锯切:使用锯床锯切时效处理后的板材,得到铝合金中厚板材成品;根据GB/T4340.1-2009金属材料维氏硬度进行测试,得到板材表面硬度为160HV,阳极氧化后表面无料纹,颜色接近铝金属本色的铝合金板。
Claims (4)
1.一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,其特征在于:按质量百分数计,所述铝合金中厚板材主要包含下列元素成分:Mg=1.0~2.0,Zn=6.0~7.0,Cu≤0.05,Fe≤0.08,Si≤0.05,Cr≤0.05,余量为Al和不可避免的元素,每种不可避免的元素都低于0.05且总量小于0.15;
所述的一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,包括以下步骤:
(1)熔炼:将各种原料按照重量百分比混合,加热至740~760℃,使物料熔化,保温3~7h;
(2)除气、过滤:将熔化后的铝液进行除气,然后过滤除去铝熔体中的不熔物;
(3)铸造:将除气过滤的铝液进行浇注,冷却至室温,得到厚度为400~700mm的铸锭;
(4)均热处理:将铸锭置于均热炉中加热保温,进行均匀化处理;
(5)锯切、铣面:将均质处理后的铸锭运至锯床和铣床进行锯切和铣面;
(6)预热、热轧:将加工后的铸锭在热轧车间的预热炉进行预热,预热温度为400~550℃,时间为1~25h,预热后将铸锭热轧成厚度为5~10mm的板材或卷材,热轧终轧温度≤240℃;
(7)切边或横刀开卷:将板材或卷材自然冷却后,先进行切边处理或开卷并矫直后进行切边处理;
(8)固溶淬火:将切边处理好的板材进行固溶处理,然后在水中进行淬火,得到淬火后的板材;
(9)拉伸:淬火后的板材在拉伸机上拉伸,拉伸量为1~3%;
(10)时效:将拉伸后的板材进行时效处理;
(11)锯切:使用锯床锯切时效处理后的板材,得到铝合金中厚板材成品。
2.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,其特征在于:所述均热处理的温度为400~550℃,保温1~50h,然后冷却至室温。
3.根据权利要求1所述的一种Al-Zn-Mg铝合金中厚板材的制备方法,其特征在于:所述固溶的温度为450~490℃,保温时间为1~4h。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述时效处理温度为110~140℃,保温时间为12~24h。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |