CN106011560B - 一种高性能的5xxx系铝合金及其加工方法 - Google Patents

一种高性能的5xxx系铝合金及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能的5xxx系铝合金及其加工方法,其成分为:Mg2.0~5.0wt%、Si≤0.10wt%、Cu≤0.10wt%、Mn≤0.10wt%、Cr≤0.10wt%、Ti≤0.1wt%、Fe≤0.20wt%,其余组分为Al和不可避免的杂质。其加工方法:铸锭均匀化退火,从室温升到420~440℃,保温4~10小时,再升到460~530℃,保温5~12小时;热轧,开轧温度为460~530℃,终轧温度控制在360℃以下;冷轧坯料后续冷轧,总压下量为40~70%时,进行一次中间退火。本发明通过调整5xxx系铝合金中元素的含量和加工工艺,使材料的组织均一,具有高强度和良好的阳极氧化性能。

Description

一种高性能的5xxx系锅合金及其加工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种铝合金,尤其涉及一种手机外观件用铝合金及其加工方法,属于 有色金属技术领域。
背景技术
[0002] 目前智能手机的应用趋势是采用铝合金制造外观件。铝合金材料应用于手机产品 的最大优势在于良好的导热性能和较高的机械性能:铝合金的硬度是传统塑料部件的几 倍;铝合金的散热性能远优于塑料,可较快的将智能手机内应用处理芯片在高负荷运作时 产生的大量热量及时传导至外界;同时相比工程塑料,铝合金在表面处理中,更易上色,从 而使得手机产品更加美观。因而铝合金在手机部件制造中的用量逐年增加。
[0003] 铝合金手机外观件(如手机背板),主要通过数控机床加工整块6xxx挤压材的方式 获得。采用此种方式获得的手机部件具有尺寸精度高的特点,因而被广泛的应用于中、高端 手机外观件的制造。但此种方式存在以下几个缺点:材料浪费大,90 %左右的原材料被机加 工掉;加工成本高,机加工成本是原材料成本的9倍左右。材料加工至最后一道工序(如阳极 氧化),才会显现主要的不良(黑线),材料则被报废;加工周期长,一般一块材料机加工的 时间为1 -2小时,影响生产效率。
[0004] 因此,通过冲压5XXX系铝合金薄板加工手机外观件(背板)成为了生产外观件的趋 势。通过此种方式加工外观件,材料损耗小、加工成本低、生产效率高,与传统的加工方式相 比优势明显。目前外观件用5χχχ系铝合金有5052及5252合金。5052合金与5252合金成分类 似,强度相当。两者在手机外观件的制造中都有应用,但两者的力学性能及阳极氧化后的表 面效果都比挤压6系铝材的差,因而限制了 5系冲压薄板的应用范围。
[0005] 因此有必要在现有手机外观件用5ΧΧΧ系合金的基础上,开发高强且阳极氧化性能 良好的新型合金。
发明内容
[0006] 本发明的目的是克服现有技术存在的不足,通过成分优化及工艺的改善,提供一 种适合用于手机外观件制造的、兼顾强度与阳极氧化性能的高性能5ΧΧΧ系铝合金及其加 工方法。
[0007] 本发明的目的通过以下技术方案来实现:
[0008] 一种高性能5χχχ系错合金,其成分的质量百分含量如下:Mg:2.0〜5.0wt%、
Figure CN106011560BD00031
0. IOwt%
Figure CN106011560BD00032
,其 余组分为Al和不可避免的杂质。
[0009] 进一步地,上述5xxx系错合金中Mn的含量
Figure CN106011560BD00033
丨,Cr的含量
Figure CN106011560BD00034
彳,Fe 的含量
Figure CN106011560BD00035
[0010] 进一步地,上述5xxx系错合金中,Mg的含量为4.0〜5.0wt%或2.0〜2.6 wt%。
[0011] 前述高性能5xxx系错合金的加工方法为:首先对铸锭进行均勾化退火,从室温升 至IJ420〜460°C,并保温4〜10小时,接着再升到500〜530°C,保温5〜12小时;然后进行热 车L,开乳温度为450〜500°C,终乳温度控制在320°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总压 下量为40〜70%时,进行一次中间退火,参数为(250〜360°C) X (4〜8h)。
[0012] 进一步地,前述5XXX系铝合金的加工方法优选为:首先铸锭进行均匀化退火,从室 温升到440°C,保温6〜10小时,接着再升到460〜530°C,保温6〜10小时;然后进行热乳,开 乳温度为460〜500°C,终乳温度控制在300°C以下;最后对冷乳坯料进行后续冷乳,当总压 下量为60〜70%时,进行一次中间退火,参数为(300〜330°C) X (6〜8h)。
[0013] 再进一步地,前述5XXX系铝合金的加工方法优选为:首先铸锭进行均匀化退火,从 室温升到440°C,保温6〜10小时,接着再升到460〜500°C,保温6〜10小时;然后进行热乳, 开乳温度为460〜500°C,终乳温度控制在280°C以下;最后对冷乳坯料进行后续冷乳,当总 压下量为60〜70%时,进行一次中间退火,参数为(320〜340°C) X (6〜8h)。
[0014] 本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:本发明通过合理调 整5XXX系铝合金中主合金元素Mg及微量元素的含量,并调整材料的加工工艺,使材料的组 织均一,使得材料兼具高强度和良好的阳极氧化性能。
具体实施方式
[0015] 5XXX系铝合金薄板阳极氧化后容易出现“料纹”(即沿乳制方向分布的细小条状纹 路)。料纹的产生与组织的均匀性,即金属间化合物的数量及分布有关。较少金属间化合物 或弥散分布的金属间化合物有利于减轻“料纹”的出现。而金属间化合物的数量及分布与材 料成分及加工工艺息息相关。
[0016] 5χχχ系错合金的主要合金元素为Mg Jg在材料中起提高固溶强化及应变强化的作 用,且Mg含量越高,材料的强度越高。但随着材料中Mg含量的增加,含Mg金属间化合物的体 积分数也随之增加,含Mg化合物的析出控制也更加困难,容易形成金属间化合物分布不均 匀,并最终导致阳极氧化“料纹”的产生。Mg的含量以2%〜5%为宜,过少则不利于获得较 高的强度,过多则不利于金属间化合物的控制;Mn、Cr、Ti为微量添加元素,主要起晶粒尺寸 控制的目的。但添加过多则容易在组织中形成过多沿乳向分布的金属间化合物,从而降低 阳极氧化后的表面外观效果,其含量应控制在
Figure CN106011560BD00041
;Si、Fe为杂质元素,通常形成 Mg2Si及含Fe相,使得材料出现阳极料纹的倾向增大,且Si对材料阳极后的颜色有不利影 响。因此,材料中Si含量需控制在
Figure CN106011560BD00042
,而Fe含量需控制在
Figure CN106011560BD00043
[0017] 同时,金属间化合的数量及分布也受加工工艺的影响。由于Al-Mg金属间化合物的 熔点在450°C左右,因此,铸锭的均匀化退火需采用双级制度:于420〜440°C,保温4〜10小 时,然后再升到500〜530°C,保温5〜12小时。目的是在较低温度下(420〜440°C),将Al-Mg 相溶入基体,然后在较高的温度(460〜530°C)下继续均质,使材料组织均一;然后再进行 热乳,开乳温度为460〜530°C,终乳温度控制在360°C以下。控制开乳及终乳温度的目的之 一是为了控制金属间化合物在乳制过程中的析出,过高的开乳温度或过低的终乳温度容易 造成金属间化合物的大量析出,而后续的热处理很难调整金属间化合物的分布和数量;冷 乳坯料在冷乳过程中,当冷乳总压下量为40〜70%时需进行一次中间退火(250〜360°C) X (4〜8h),其目的是为了改善晶粒组织、提高材料塑性及部分溶解在加工过程中析出的金属 间化合物。中间退火温度过低,则无法达到改善晶粒组织及溶解加工过程中析出的金属间 化合物的目的。中间退火温度过高,则将降低材料的加工硬化效果。
[0018] 通过以上的加工工艺,可以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。
[0019] 实施例1
[0020] 铸锭错合金成分以质量百分比计为:Mg:4 · 2wt %、Si : 0 · 03wt %、Cu: 0 · 06 wt %、 Mn:0.001wt%、C;r:0.01wt%、Fe:0.08wt%、Ti:0.01wt%,余量为 Al。
[0021] 对合金铸锭均匀化热处理:在420°C保温8小时,然后升到500°C保温6小时;然后再 进行热乳,开乳温度为500°C,终乳温度控制在320°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总 压下量为70 %时,进行中间退火,300 °C X 4h。
[0022] 实施例2
[0023] 铸锭铝合金成分以质量百分比计为:Mg:3.2wt%、Si:0.05wt%、Cu:0.001 wt%、 Mn:0.001wt%、C;r 0.002wt%、Fe 0.10wt%、Ti O.Olwt%,余量为Al。
[0024] 对合金铸锭均匀化热处理:在430°C保温5小时,然后升到510°C保温8小时;然后再 进行热乳,开乳温度为500°C,终乳温度控制在280°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总 压下量为50 %时,进行中间退火,300 °C X 6h。
[0025] 实施例3
[0026] 铸锭错合金成分以质量百分比计为:Mg:4.8wt%、Si :0 · 06wt%、Cu:0 · 001 wt%、 皿11:0.001¥七%、0:0.001¥七%、卩6:0.12¥七%、11:0.02¥七%,余量为八1。
[0027] 对合金铸锭均匀化热处理:在440°C保温6小时,然后升到520°C保温5小时;然后再 进行热乳,开乳温度为520°C,终乳温度控制在320°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总 压下量为80%时,进行中间退火,320°C X4h。
[0028] 实施例4
[0029] 铸锭错合金成分以质量百分比计为:Mg: 3 · Owt %、Si : 0 · 07wt %、Cu: 0 · 01 wt %、 皿11:0.02¥七%、0:0.02¥七%、卩6:0.1〇¥七%、11:0.02¥七%,余量为八1。
[0030] 对合金铸锭均匀化热处理:在440°C保温6小时,然后升到520°C保温5小时;然后再 进行热乳,开乳温度为500°C,终乳温度控制在320°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总 压下量为80%时,进行中间退火,320°C X4h。
[0031] 实施例5
[0032] 铸锭错合金成分以质量百分比计为:Mg: 3 · 5wt %、Si : 0 · 06wt %、Cu: 0 · 06 wt %、 Mn:0.02wt%、C;r:0.01wt%、Fe:0.10wt%、Ti:0.02wt%、余量为 Al。
[0033] 对合金铸锭均匀化热处理:在440°C保温6小时,然后升到520°C保温5小时;然后再 进行热乳,开乳温度为500°C,终乳温度控制在300°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总 压下量为70%时,进行中间退火,310°C X6h。
[0034] 实施例6
[0035] 铸锭错合金成分以质量百分比计为:Mg:4 · Owt %、Si : 0 · 06wt %、Cu: 0 · 08 wt %、 Mn:0.02wt%、C;r:0.01wt%、Fe:0.08wt%、Ti:0.01wt%,余量为 Al。
[0036] 对合金铸锭均匀化热处理:在430°C保温7小时,然后升到460°C保温6小时;然后再 进行热乳,开乳温度为460°C,终乳温度控制在280°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总 压下量为70 %时,进行中间退火,300 °C X 4h。
[0037] 实施例7
[0038] 铸锭铝合金成分以质量百分比计为:Mg:2.2wt%、Si:0.05wt%、Cu:0.001 wt%、 Mn:0.02wt%、C;r:0.01wt%、Fe:0.08wt%、Ti:0.01wt%,余量为 Al。
[0039] 对合金铸锭均匀化热处理:在420°C保温7小时,然后升到460°C保温6小时;然后再 进行热乳,开乳温度为460°C,终乳温度控制在280°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总 压下量为73%时,进行中间退火,310°C X4h。
[0040] 比较例I
[0041] 铸锭错合金成分以质量百分比计为:Mg: 2 · 8wt %、Si : 0 · 08wt %、Cu: 0 · 09 wt %、 Mn:0.01wt%、Fe:0.10wt%、Ti:0.01wt%,余量为Al。
[0042] 对合金铸锭均匀化热处理:在420°C保温8小时,然后升到500°C保温6小时;然后再 进行热乳,开乳温度为500°C,终乳温度控制在320°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,成品 退火制度为,300°CX4h。
[0043] 比较例2
[0044] 错合金成分以质量百分比计为:Mg: 4 · Owt %、Si : 0 · 06wt %、Cu: 0 · 08wt %、Mn: 0.02wt%、C;r:0.01wt%、Fe:0.08wt%、Ti:0.01wt%,余量为Al。
[0045] 对合金铸锭均匀化热处理:在430°C保温7小时,然后升到460°C保温6小时;然后再 进行热乳,开乳温度为460°C,终乳温度控制在380°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,乳制 最终厚度后进行退火处理300°C X4h。
[0046] 比较例3
[0047] 错合金成分以质量百分比计为:Mg: 4 · Owt %、Si : 0 · 06wt %、Cu: 0 · 08wt %、Mn: 0.02wt%、C;r:0.01wt%、Fe:0.08wt%、Ti:0.01wt%,余量为Al。
[0048] 对合金铸锭均匀化热处理:在440°C保温7小时;然后再进行热乳,开乳温度为480 °C,终乳温度控制在380°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,当总压下量为70%时,进行中间 退火,300°CX4h。
[0049] 比较例4
[0050] 错合金成分以质量百分比计为:Mg: 2 · 8wt %、Si : 0 · 12wt %、Cu: 0 · 09wt %、Mn: 0.05wt%、Fe:0.20wt%、C;r:0.20wt%、Ti:0.01 wt%,余量为Al。
[0051] 对合金铸锭均匀化热处理:在420°C保温8小时,然后升到500°C保温6小时;然后再 进行热乳,开乳温度为500°C,终乳温度控制在320°C以下;对冷乳坯料进行后续冷乳,成品 退火制度为,300°CX4h。
[0052] 上述比较例1和4为5252及5052成分。
[0053] 表1实施例及比较例中合金的性能。
Figure CN106011560BD00071
[0055] 由上表1所示可看出,实施例1〜7是运用本发明技术方案的得到的铝合金材料与 比较例1〜4 (常规的)相比,力学性能RP〇.2>210Mpa、Rm>230Mpa,阳极氧化效果都呈现无料 纹。
[0056] 综上所述,本发明通过合理调整5xxx系铝合金中各元素的含量并控制加工工艺, 在保证材料强度的基础上,控制组织中金属间化合物的分布,提高材料的阳极氧化效果,使 材料获得了较好的综合性能,较好满足手机外观件的使用要求。

Claims (1)

  1. I. 一种高性能5xxx系错合金,其特征在于:该错合金成分的质量百分含量如下:Mg: 3.2 wt%、Si:0.05 wt%、Cu:0.001 wt%、Mn:0.001 wt%、Cr 0.002 wt%、Fe 0.10 wt%、Ti 0.01 wt %,其余组分为Al和不可避免的杂质;并且,该高性能5xxx系错合金采用以下方法 加工获得:首先对铸锭进行均匀化退火,从室温升到430°C保温5小时,接着再升到510°C保 温8小时,然后进行热乳,开乳温度为500°C,终乳温度控制在280°C以下,最后对冷乳坯料进 行后续冷乳,当总压下量为50%时,进行一次中间退火,参数为300°C X 6h。
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