CN106222501B

CN106222501B - 一种电子产品壳体用挤压铝合金及其制造方法

Info

Publication number: CN106222501B
Application number: CN201610737258.9A
Authority: CN
Inventors: 宗岩; 栾守国; 王明坤; 徐群峰; 宋肖滨; 张人杰
Original assignee: LONGKOU CONGLIN ALUMINUM CO Ltd
Current assignee: LONGKOU CONGLIN ALUMINUM CO Ltd
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2017-11-10
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: CN106222501A

Abstract

本发明涉及一种电子产品壳体用挤压铝合金及其制造方法，包括如下组分：Mg：1.0～1.5wt％，Zn：5.0～6.0wt％，Ti：0.01～0.04wt％，余量为Al；控制杂质元素含量如下：Si：＜0.1wt％，Fe：＜0.1wt％，Cu：＜0.05wt％，Mn：＜0.5wt％，Cr：＜0.5wt％，Ga：＜0.05wt％，Sn：＜0.05wt％，V：＜0.05wt％。本发明的有益效果是：合理的设计了铝合金的成分，通过控制杂质元素的含量及调配合理的强化相元素含量，得到了具有优良的抗弯性能及氧化着色性能的铝合金。

Description

一种电子产品壳体用挤压铝合金及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种挤压铝合金及其制造方法，属于合金技术领域。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，各类电子产品已成为人们生活中不可或缺的科技产品，例如：笔记本电脑、平板电脑、电视机、手机、相机等。为了提高各种电子产品的市场竞争力，制造厂商除了积极完善电子产品的使用性能之外，也极力提升产品的美观性、使用过程中的稳定性和轻量性，以得到消费者更多的青睐。

手机等电子产品壳体过去多采用塑料PV或PVC制成，也有的壳体使用钢板深冲而成，但是随着科技的发展与技术的进步，塑料壳体、钢铁壳体在用户体验及稳定性上已不能满足人们的需求。人们发现镁合金及铝合金材料不但具有良好的抗蚀性能和适宜的强度，同时具有相对其他轻金属材料更高的散热性能。但是，由于镁合金的原料价格较高，并且镁合金压铸的废料氧化快且杂质含量多，因此镁合金压铸的废料无法重新利用，加之镁合金在压铸过程中往往会产生许多无法控制的缺陷，导致镁合金的压铸生产成本比较高。

比较而言，铝合金的原料成本则相对低廉，并且铝合金加工的过程废料可以重新回炉熔化，因此，利用铝合金来制作电子产品壳体可以有效降低生产成本，进而增加产品的市场竞争力，采用铝合金壳体的电子产品因具有外形美观、经久耐用、可回收再利用等优点，越来越受到人们的青睐。

目前，但随着电子产品快速向大屏化、轻薄化、多功能化方向发展，电子产品壳体多采用6xxx系铝合金冲压成型和7xxx铝合金挤压成型工艺。6xxx系铝合金为中等强度合金，具有良好的成型性能，但在强度、硬度及抗弯性能方面存在不足，比如采用该系合金生产的某高端品牌手机的手机壳在使用中出现了抗弯能力不强的问题而被消费者热议，现有的6000系铝合金已经不能满足使用要求，导致其应用受限。而7xxx系铝合金为高强铝合金，其强度高、抗弯性能好，能够满足手机壳等电子产品外壳的要求，是手机壳等电子产品外壳的理想原料，但普通的7003合金杂质元素控制不严格，Mg元素含量较低，挤压成型后抗弯性能较低，虽然Mn、Cr、Zr、Ti元素可以提高强度和优化晶粒结构，但氧化着色表面存在色差，影响产品外观质量。

发明内容

本发明针对现有电子产品壳体用铝合金存在的不足，提供一种电子产品壳体用挤压铝合金及其制造方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种电子产品壳体用挤压铝合金，其特征在于，包括如下组分：Mg：1.0～1.5wt％，Zn：5.0～6.0wt％，Ti：0.01～0.04wt％，余量为Al；控制杂质元素含量如下：Si：＜0.1wt％，Fe：＜0.1wt％，Cu：＜0.05wt％，Mn：＜0.5wt％，Cr：＜0.5wt％，Ga：＜0.05wt％，Sn：＜0.05wt％，V：＜0.05wt％。

进一步，所用原材料为99.95wt％的金属Al且Fe≤0.06wt％,99.99wt％的金属Zn且Fe≤0.0025wt％,99.9wt％的金属Mg且Fe≤0.04％、Si≤0.03％，Ti元素以中间合金加入，Ti含量为5±0.5wt％的铝钛合金，且Fe、Si≤0.18％。

本发明的有益效果是：合理的设计了铝合金的成分，通过控制杂质元素的含量及调配合理的强化相元素含量，得到了具有优良的抗弯性能及氧化着色性能的铝合金。

本发明的作用原理如下：

锌、镁对于合金强度和耐腐蚀性能的保证具有重要的作用，锌、镁的含量过低会使得合金的强度无法满足合金体系的使用要求，但锌、镁的含量过高会使塑性、抗应力腐蚀性能和断裂韧性降低，故应当控制锌和镁的含量。控制Zn含量中下限，使Zn/Mg＜5.38，使其生成MgZn₂和Al₃Mg₃Zn₃，以免生成ZnAl₃初晶，适量控制Ti元素含量，保证铸棒晶粒细化效果，降低裂纹产生概率。

本发明还要求保护一种电子产品壳体用挤压铝合金及其制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)洗炉：将熔炼炉升温，进行放干大清炉清除炉渣，向熔炼炉中倒入电解铝液，不少于熔炼炉容量的40％，将温度升至800～850℃，搅拌，静置后再次搅拌，进行不少于3次的搅拌，后将熔炼炉中的洗炉料转入静置炉中进行洗炉，升温，搅拌，待静置炉中的洗炉料成分达到Si:＜0.06wt％,Fe:≤0.12wt％,Cu:＜0.0001wt％,Mn:＜0.0004wt％,Mg:＜0.005wt％,Cr:＜0.0006wt％,Zn:＜0.005wt％,Ti:＜0.005wt％,Ga:＜0.017wt％,V:＜0.008wt％即可进行熔炼；

2)熔炼：将熔炼炉升温，铝锭置于熔炼炉中，待铝锭熔化后搅拌扒出表面浮渣，后继续加热升温至740～750℃，向其中加入铝钛合金、金属锌、金属镁，并持续搅拌直至原料全部熔化，扒出表面浮渣，将温度降至720～730℃后向其中加入精炼剂进行精炼，精炼结束后扒出浮渣，取样分析并调整成分，待检验熔体成分合格后，升温至740～750℃后转静置炉，在静置炉中进行第二次精炼并取样分析，保证成分的准确性后撒入覆盖剂并静置；

3)铸造：将步骤2)中成分合格后的熔体升温至740～750℃，通过在线晶粒细化、在线除气、在线过滤，采用半连续铸造的方式铸造成铝棒；

4)均质：步骤3)中得到的铝棒经468℃保温24h后升温至475℃继续保温3h，出炉空冷20min，再强风急冷2.5h，空冷至室温；

5)挤压：将铝棒进行车皮，去除表皮的偏析层及杂质，后将铝棒加热到430～450℃后上机挤压，模具温度为440～460℃，挤压速度为10～12m/min,并在模具出口处通氮气隔绝空气；

6)固溶：挤压机出口处对型材进行强风雾冷却，冷却速率高于500℃/min，冷却至50℃以下；

7)预拉伸：将步骤6)中所得的产品进行0.1～0.2％的预拉伸，使其尺寸符合设计要求；

8)人工时效：将步骤7)中所得的合格的产品放入时效炉，首先将铝合金型材加热至105℃保温8h，然后升温至150℃保温8h后出炉冷却至室温。

进一步，步骤3)中铸造速度为85±3mm/min，冷却水量为2200±200L/min。

进一步，步骤2)中所述的精炼剂为无钠铝合金熔体精炼剂。

进一步，步骤2)中所述的覆盖剂为无钠铝合金熔体覆盖剂。

本发明方法的有益效果是：

1)采用了高纯的原材料，通过洗炉工艺和两次精炼，保证了铝合金的杂质成分及氢含量处于极低的水平；

2)采用了最佳的熔炼、铸造及均质工艺，以获得成分均匀、性能优异的铝合金。

3)采用了最优化的挤压工艺，综合考虑铝棒温度和合金最佳固溶温度，合理匹配铝棒温度与挤压速度的关系，保证了产品硬度及表面质量同时达到了最佳状态，同时，采用此工艺挤压速度较快，大幅提升了型材的生产效率。

4)采用了双级时效的时效工艺，一级时效有利于提升合金抗腐蚀性能，配合二级时效获取高硬度，抗弯能力强的型材，大大提升了材料的抗应力腐蚀性能。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

一种电子产品壳体用挤压铝合金，包括如下组分：0.09wt％的Si，0.09wt％的Fe，0.04wt％的Cu，0.4wt％的Mn，0.4wt％的Cr，0.04wt％的Ga，0.04wt％的Sn，0.04wt％的V，1.5wt％的Mg，5.5wt％的Zn，0.04wt％的Ti，余量为Al。

上述挤压铝合金的制造方法如下：

1)洗炉：将熔炼炉升温至800℃，进行放干大清炉清除炉渣，向熔炼炉中倒入电解铝液，不少于熔炼炉容量的40％，将温度升至850℃，搅拌30min，静置15min后再次搅拌，进行不少于3次的搅拌，后将熔炼炉中的洗炉料转入静置炉中进行洗炉，升温，搅拌，待静置炉中的洗炉料成分达到Si:＜0.06wt％,Fe:≤0.12wt％,Cu:＜0.0001wt％,Mn:＜0.0004wt％,Mg:＜0.005wt％,Cr:＜0.0006wt％,Zn:＜0.005wt％,Ti:＜0.005wt％,Ga:＜0.017wt％,V:＜0.008wt％即可进行熔炼；

2)熔炼：将熔炼炉温度升至600℃后，将铝锭置于熔炼炉中，待铝锭熔化后搅拌扒出表面浮渣，后加热升温至740～750℃，向其中加入铝钛合金、金属锌、金属镁，并持续搅拌直至原料全部熔化，扒出表面浮渣，将温度降至720～730℃后向其中加入精炼剂进行精炼，精炼结束后扒出浮渣，取样分析并调整成分，待检验熔体成分合格后，升温至740～750℃后转静置炉，在静置炉中进行第二次精炼并取样分析，保证成分的准确性，撒入无钠铝合金熔体覆盖剂覆盖后静置15～20min；

3)铸造：将步骤2)中成分合格后的熔体升温至740～750℃，通过在线晶粒细化、在线除气、在线过滤，铸造速度为85±3mm/min，冷却水量为2200±200L/min,采用半连续铸造的方式铸造成7m长的铝棒；

4)均质：步骤3)中得到的铝棒经468℃保温24h后升温至475℃保温3h，出炉空冷20min，再强风急冷2.5h后，然后空冷至室温；

5)挤压：将铝棒进行车皮，去除表皮的偏析层及杂质，后将铝棒加热到430℃后上机挤压，模具温度为440℃，挤压速度为10m/min,并在模具出口处通氮气隔绝空气；

实施例2：

一种电子产品壳体用挤压铝合金，包括如下组分：0.08wt％的Si，0.08wt％的Fe，0.03wt％的Cu，0.3wt％的Mn，0.3wt％的Cr，0.03wt％的Ga，0.03wt％的Sn，0.03wt％的V，1.0wt％的Mg，5.0wt％的Zn，0.02％的Ti，余量为Al。

上述挤压铝合金的制造方法如下：

1)洗炉：将熔炼炉升温至800℃，进行放干大清炉清除炉渣，向熔炼炉中倒入电解铝液，不少于熔炼炉容量的40％，将温度保持在800℃，搅拌30min，静置15min后再次搅拌，进行不少于3次的搅拌，后将熔炼炉中的洗炉料转入静置炉中进行洗炉，升温，搅拌，待静置炉中的洗炉料成分达到Si:＜0.06wt％,Fe:≤0.12wt％,Cu:＜0.0001wt％,Mn:＜0.0004wt％,Mg:＜0.005wt％,Cr:＜0.0006wt％,Zn:＜0.005wt％,Ti:＜0.005wt％,Ga:＜0.017wt％,V:＜0.008wt％即可进行熔炼；

5)挤压：将铝棒进行车皮，去除表皮的偏析层及杂质，后将铝棒加热到450℃后上机挤压，模具温度为460℃，挤压速度为12m/min,并在模具出口处通氮气隔绝空气；

实施例3：

一种电子产品壳体用挤压铝合金，包括如下组分：0.08wt％的Si，0.08wt％的Fe，0.03wt％的Cu，0.3wt％的Mn，0.3wt％的Cr，0.03wt％的Ga，0.03wt％的Sn，0.03wt％的V，1.2wt％的Mg，6.0wt％的Zn，0.01％的Ti，余量为Al。

上述挤压铝合金的制造方法如下：

5)挤压：将铝棒进行车皮，去除表皮的偏析层及杂质，后将铝棒加热到450℃后上机挤压，模具温度为450℃，挤压速度为12m/min,并在模具出口处隔绝空气；

实施例1～3所得铝合金的性能测试结果如下：

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电子产品壳体用挤压铝合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

8)人工时效：将步骤7)中所得的合格的产品放入时效炉，首先将铝合金型材加热至105℃保温8h，然后升温至150℃保温8h后出炉冷却至室温，得包含如下组份的挤压铝合金：Mg：1.0～1.5wt％，Zn：5.0～6.0wt％，Ti：0.01～0.04wt％，余量为Al；杂质元素含量如下：Si：＜0.1wt％，Fe：＜0.1wt％，Cu：＜0.05wt％，Mn：＜0.5wt％，Cr：＜0.5wt％，Ga：＜0.05wt％，Sn：＜0.05wt％，V：＜0.05wt％。

2.根据权利要求1所述的电子产品壳体用挤压铝合金的制造方法，其特征在于，步骤3)中铸造速度为85±3mm/min，冷却水量为2200±200L/min。

3.根据权利要求1、2中任一项所述的电子产品壳体用挤压铝合金的制造方法，其特征在于，步骤2)中所述的精炼剂为无钠铝合金熔体精炼剂。

4.根据权利要求1、2中任一项所述的电子产品壳体用挤压铝合金的制造方法，其特征在于，步骤2)中所述的覆盖剂为无钠铝合金熔体覆盖剂。