CN105671383B - 一种易于氧化着色的铝合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37‑0.44%、Fe≤0.12%、Cu≤0.01%、Mg0.55‑0.62%、Mn0.015‑0.025%、Cr≤0.01%、Zn≤0.01%、Ti0.01‑0.02%，余量为Al。本发明通过选择特定的配方制备出一种易于氧化着色的铝合金材料，同时具有较高的延展性和强度，而且具有轻量、耐磨损、可塑性好的优点，并且具有优异散热性，能够用于汽车配件、高档门窗、散热器配件、显示器边框外壳以及各种电子产品外壳的制造，市场前景广阔。

Description

一种易于氧化着色的铝合金材料
技术领域
本发明属于合金领域，具体而言涉及一种易于氧化着色的铝合金材料。
背景技术
纯铝的密度小(ρ＝2.7g/cm3 )，大约是铁的1/3，熔点低(660℃)，铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材。铝的抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的铝合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达24 ～ 60kgf/mm2。这样使得铝合金“比强度”( 强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，铝合金因其具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在工业上被广泛使用，成为工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。
但是，铝合金经阳极氧化便会发生变灰、发黑的现象，出现明显的色差，因而难以应用于各种外观类金属产品，尤其是消费电子产品。Al-Mg系铝合金虽然可以进行阳极氧化，但镁含量较高，冶炼和压铸过程中易于吸气和造渣，导致合金品质难以控制。Al－Zn系铝合金虽然机械强度高，但铸造流动性欠佳，并伴有热裂倾向，而且难于进行阳极氧化着色处理。目前应用于消费类电子产品中的铝合金外观件还主要以机械加工或锻造成型为主，成本高昂。因此，迫切需要一种可以进行阳极氧化的铸造铝合金以满足市场需求。
发明内容
本发明通过选择特定的配方制备出一种具有较易于氧化着色的、高强度的高性能铝合金材料，同时具有优异散热性，能够用于汽车配件、高档门窗、散热器配件、显示器边框外壳以及各种电子产品的外壳等领域。
具体而言，本发明提供一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的一种易于氧化着色的铝合金材料包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37-0.44%、Fe≤0.12%、Cu≤0.01%、Mg0.55-0.62%、Mn0.015-0.025%、Cr≤0.01%、Zn≤0.01%、Ti0.01-0.02%，余量为Al。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的一种易于氧化着色的铝合金材料包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.55%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的一种易于氧化着色的铝合金材料包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.44%、Fe0.06%、Cu0.008%、Mg0.62%、Mn0.025%、Cr0.008%、Zn0.006%、Ti0.02%，余量为Al。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的一种易于氧化着色的铝合金材料包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.4%、Fe0.05%、Cu0.006%、Mg0.6%、Mn0.02%、Cr0.006%、Zn0.005%、Ti0.015%，余量为Al。
本发明另一方面在于提供所述的易于氧化着色的铝合金材料的制备方法，包括
（1）原料的准备：根据需要配制合金总量，按照合金的配比备料，将准备好的原料放入恒温预热干燥炉中干燥；
（2）精炼清渣剂的准备：按步骤(1)中各原料总质量的0.55～1.15％准备精炼清渣剂，将准备好的精炼清渣剂放入恒温预热干燥炉中干燥；
（3）融化：将步骤(1)中干燥后的铝放入融化炉中，点火，控制炉温700～750℃，待Al全部熔化后静置并保温15～20min，加入干燥后的其他原料，继续升温至760～800℃保温15～20min促进熔体合金化；
（4）精炼：向步骤(3)中喷入步骤(2)中得到的精炼清渣剂，精炼除气，于750℃静置保温15～18min，除渣；
(5)锻造成型：将步骤(4)中得到的铝合金熔体保温并压铸，获得Al合金制品。
在本发明一个具体的实施方式中，其中所述的精炼清渣剂为硅酸盐或氯盐。
在本发明一个具体的实施方式中，其中所述的精炼清渣剂是无钠的。
本发明第三方面提供所述易于氧化着色的铝合金材料的用途，用于汽车配件、高档门窗、散热器配件、显示器边框外壳以及各种电子产品的外壳等领域。
本发明通过选择特定的配方制备出一种具有较高的延展性和强度，同时具有优异散热性，能够用于汽车车架的制造，可以减轻汽车的自重，可以广泛地应用于新能源汽车领域。同时还可以用于制造各种汽车配件、门窗、散热器配件以及显示器边框、外壳以及电子产品的外壳等。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.55%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al；
制备方法，包括
（1）原料的准备：根据需要配制合金总量，按照合金的配比备料，将准备好的原料放入恒温预热干燥炉中干燥；
（2）精炼清渣剂的准备：按步骤(1)中各原料总质量的0.55％准备精炼清渣剂，将准备好的精炼清渣剂放入恒温预热干燥炉中干燥；
（3）融化：将步骤(1)中干燥后的铝放入融化炉中，点火，控制炉温700℃，待Al全部熔化后静置并保温15min，加入干燥后的其他原料，继续升温至760℃保温15min促进熔体合金化；
（4）精炼：向步骤(3)中喷入步骤(2)中得到的精炼清渣剂，精炼除气，于750℃静置保温15min，除渣；
(5)锻造成型：将步骤(4)中得到的铝合金熔体保温并压铸，获得Al合金制品。
实施例2：
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.44%、Fe0.06%、Cu0.008%、Mg0.62%、Mn0.025%、Cr0.008%、Zn0.006%、Ti0.02%，余量为Al；
制备方法，包括
（1）原料的准备：根据需要配制合金总量，按照合金的配比备料，将准备好的原料放入恒温预热干燥炉中干燥；
（2）精炼清渣剂的准备：按步骤(1)中各原料总质量的1.15％准备精炼清渣剂，将准备好的精炼清渣剂放入恒温预热干燥炉中干燥；
（3）融化：将步骤(1)中干燥后的铝放入融化炉中，点火，控制炉温750℃，待Al全部熔化后静置并保温20min，加入干燥后的其他原料，继续升温至800℃保温20min促进熔体合金化；
（4）精炼：向步骤(3)中喷入步骤(2)中得到的精炼清渣剂，精炼除气，于750℃静置保温18min，除渣；
(5)锻造成型：将步骤(4)中得到的铝合金熔体保温并压铸，获得Al合金制品。
实施例3：
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.4%、Fe0.05%、Cu0.006%、Mg0.6%、Mn0.02%、Cr0.006%、Zn0.005%、Ti0.015%，余量为Al；
制备方法，包括
（1）原料的准备：根据需要配制合金总量，按照合金的配比备料，将准备好的原料放入恒温预热干燥炉中干燥；
（2）精炼清渣剂的准备：按步骤(1)中各原料总质量的1％准备精炼清渣剂，将准备好的精炼清渣剂放入恒温预热干燥炉中干燥；
（3）融化：将步骤(1)中干燥后的铝放入融化炉中，点火，控制炉温720℃，待Al全部熔化后静置并保温20min，加入干燥后的其他原料，继续升温至780℃保温20min促进熔体合金化；
（4）精炼：向步骤(3)中喷入步骤(2)中得到的精炼清渣剂，精炼除气，于750℃静置保温15min，除渣；
(5)锻造成型：将步骤(4)中得到的铝合金熔体保温并压铸，获得Al合金制品。
对比例1：
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.45%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.55%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al，其他同实施例1。
对比例2：
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37%、Fe0.15%、Cu0.005%、Mg0.55%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al，其他同实施例1。
对比例3：
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.55%、Mn0.03%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al，其他同实施例1。
对比例4：
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.63%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al，其他同实施例1。
对比例5
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.55%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.008%，余量为Al，其他同实施例1。
对比例6
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.35%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.55%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al，其他同实施例1。
对比例7
一种易于氧化着色的铝合金材料，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.54%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al，其他同实施例1。
实施例4： 本发明易于氧化着色的铝合金材料的性能检测
测试本发明实施例1-3以及对照例1-7的铝合金材料的各种性能，检测结果列入表1。
表1 本发明铝合金材料的性能
屈服强度（MPa） 抗拉强度（MPa） 延伸率（%） 抗疲劳性（次）
实施例1 487.5 563.6 8.6 490
实施例2 487.7 563.0 8.2 489
实施例3 487.8 562.8 8.5 495
对比例1 432.1 539.8 6.5 451
对比例2 445.2 534.6 7.3 465
对比例3 450.3 541.0 7.1 462
对比例4 455.6 540.7 6.9 478
对比例5 443.9 538.5 6.8 454
对比例6 463.3 546.7 7.1 487
对比例7 457.8 537.3 6.9 469
表1的数据表明，本发明铝合金具有较高的延展性，并具有较高的屈服强度和抗拉强度，能够满足制造汽车配件、门窗、显示器边框、散热器配件的性能要求。同时，表1的数据还表明配方中Si、Fe、Mn、Mg超量会导致铝合金的性能下降，Ti、Si、Mg的用量不足也会导致铝合金的性能下降。
实施例5 着色实验
将实施例1制备的铝合金压铸体进行脱脂和酸洗后，浸泡于电解液中进行阳极氧化，得到表面具有阳极氧化膜层(厚度为 20μm)的铝合金压铸体。然后，将表面具有阳极氧化膜层的铝合金压铸体浸泡在含着色剂的水溶液中，从而得到玫瑰红色的阳极氧化膜层。最后，将经着色的铝合金压铸体浸泡在pH为5.5的蒸馏水中，加热至水沸腾并保温20分钟，以进行封孔，从而得到着色的铝合金成型体。
所得着色的铝合金成型体，颜色均匀，无斑点、黑点、灰点、气孔，无留痕，无变形。

Claims (7)

1.一种易于氧化着色的铝合金材料，其特征在于，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37-0.44%、Fe ≤ 0.12%、Cu ≤ 0.01%、Mg0.55-0.62%、Mn0.015-0.025%、Cr ≤ 0.01%、Zn ≤ 0.01%、Ti0.01-0.02%，余量为Al；
制备方法包括
（1）原料的准备：按照合金各组分的重量百分比备料，将准备好的原料放入恒温预热干燥炉中干燥；
（2）精炼清渣剂的准备：按步骤(1)中各原料总质量的0.55～1.15％准备精炼清渣剂，将准备好的精炼清渣剂放入恒温预热干燥炉中干燥；
（3）融化：将步骤(1)中干燥后的铝放入融化炉中，点火，控制炉温700～750℃，待Al全部熔化后静置并保温15～20min，加入干燥后的其他原料，继续升温至780～800℃保温15～20min促进熔体合金化；
（4）精炼：向步骤(3)中喷入步骤(2)中得到的精炼清渣剂，精炼除气，于780℃静置保温
15～18min，除渣；
（5）锻造成型：将步骤(4)中得到的铝合金熔体保温并压铸，获得Al合金制品。
2.根据权利要求1所述的一种易于氧化着色的铝合金材料，其特征在于，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.37%、Fe0.1%、Cu0.005%、Mg0.55%、Mn0.015%、Cr0.005%、Zn0.008%、Ti0.01%，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的一种易于氧化着色的铝合金材料，其特征在于，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.44%、Fe0.06%、Cu0.008%、Mg0.62%、Mn0.025%、Cr0.008%、Zn0.006%、Ti0.02%，余量为Al。
4.根据权利要求1所述的一种易于氧化着色的铝合金材料，其特征在于，包括Al、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Cr、Zn、Ti，各组分的重量百分比为：Si0.4%、Fe0.05%、Cu0.006%、Mg0.6%、Mn0.02%、Cr0.006%、Zn0.005%、Ti0.015%，余量为Al。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种易于氧化着色的铝合金材料的制备方法，包括
（1）原料的准备：按照合金各组分的重量百分比备料，将准备好的原料放入恒温预热干燥炉中干燥；
（2）精炼清渣剂的准备：按步骤(1)中各原料总质量的0.55～1.15％准备精炼清渣剂，将准备好的精炼清渣剂放入恒温预热干燥炉中干燥；
（3）融化：将步骤(1)中干燥后的铝放入融化炉中，点火，控制炉温700～750℃，待Al全部熔化后静置并保温15～20min，加入干燥后的其他原料，继续升温至780～800℃保温15～20min促进熔体合金化；
（4）精炼：向步骤(3)中喷入步骤(2)中得到的精炼清渣剂，精炼除气，于780℃静置保温
15～18min，除渣；
（5）锻造成型：将步骤(4)中得到的铝合金熔体保温并压铸，获得Al合金制品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中所述的精炼清渣剂为硅酸盐或氯盐。
7.根据权利要求1-4任一项所述的易于氧化着色的铝合金材料的用途，其特征在于，用于汽车配件、高档门窗、散热器配件、显示器边框、显示器外壳、电子产品外壳。
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