CN106868357A - 一种3c产品外观件用6061铝合金及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3C产品外观件用6061铝合金及其加工方法，该铝合金中微量元素质量百分含量如下：Mn≤0.05 wt％，Cr 0.05～0.10 wt％，Fe≤0.10 wt％；其加工方法为：铸锭以20～50℃/h速度升到360～420℃保温8～12小时，再以20～50℃/h的速度升到540～570℃保温10～20小时；然后进行热轧、冷轧；接着对冷轧板进行固溶处理；最后进行时效处理150～220℃保温1～24小时。本发明所述技术方案使6061铝合金板材在阳极氧化制程中，可使用203～205号锆砂进行喷砂处理，阳极氧化效果极佳，可避免阳极氧化“料纹”缺陷的出现。

Description

一种3C产品外观件用6061铝合金及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种3C产品外观件用6061铝合金及其加工方法，属于有色金属技术领域。
背景技术
6xxx系铝合金（6063及6061合金）由于具有较高的强度及良好的阳极氧化效果，因而被广泛的应用于3C产品外观件的制造中。其中由于6063铝合金的阳极氧化颜色效果相对于6061更佳，因而6063合金被应用于大面积阳极氧化外观件产品，而6061合金被应用于对强度有较高要求的部件。
虽然6061铝合金主要应用于对强度要求较高的部件，但仍需要满足阳极氧化外观要求，如无“料纹”（即沿轧制方向的细条状纹路）。阳极氧化“料纹”缺陷是影响6xxx系铝合金轧制产品在3C产品外观件应用的主要障碍。通常3C产品外观件在阳极氧化的前处理工艺过程中，会进行喷砂处理。喷砂处理的目的是遮盖材料的组织缺陷（如“料纹”）。而喷砂的砂粒尺寸极大影响对“料纹”的遮盖效果，如砂粒越小对“料纹”的遮盖效果则越差。为获得较好的外观效果，目前的趋势是采用较细砂粒。材料的阳极氧化“料纹”缺陷受材料的成分及加工工艺影响。因此有必要对6061合金进行成分及工艺的优化，使其满足3C产品外观件的阳极氧化要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种3C产品外观件用6061铝合金及其加工方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种3C产品外观件用6061铝合金，其微量元素质量百分含量如下：Mn≤0.05 wt％，Cr 0.05～0.10 wt％，Fe≤0.10 wt％ 。
前述3C产品外观件用6061铝合金的加工方法为：铸锭以20～50℃/h速度升到360～420℃保温8～12小时，再以20～50℃/h的速度升到540～570℃保温10～20小时；然后进行热轧、冷轧；接着对冷轧板进行固溶处理；最后进行时效处理，150～220℃保温1～24小时。
进一步地，前述固溶处理参数：520～560℃保温10～30分钟。
进一步地，所制得的6061铝合金材料在阳极氧化制程中，使用极细的203~205号锆砂喷砂处理。
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6061铝合金中微量元素的含量，并对加工工艺进行优化，使材料获得了较好的阳极氧化效果，可使用极细的203～205号锆砂喷砂处理，是制造对强度有较高要求的3C产品外观件的理想材料，市场应用前景广阔。
具体实施方式
一般导致6061铝合金阳极氧化“料纹”的主要原因有：材料的内部组织（晶粒、金属间化合物大小及分布）不均匀，如晶粒大小不均匀且明显沿轧制方向分布、金属间化合物尺寸较大且明显沿轧制方向分布。而材料的内部组织是由合金成分决定，并受加工工艺影响。因此需从成分和工艺的角度，对材料进行优化：
可热处理强化的6系材料的晶粒尺寸主要由细小（直径小于1微米）的金属间化合物（AlFeMnCrSi）的体积分数、弥散程度以及固溶处理制度决定。当组织中存在大量弥散分布的AlFeMnCrSi相时，可有效阻碍热处理过程中晶界的迁移，从而控制晶粒尺寸。该相的形成受Mn、Cr、Fe含量影响。Mn、Cr、Fe含量越高，则弥散相的体积分数越大，对晶粒长大的阻碍效果则越大。但其含量过高，则容易形成聚集且沿轧向分布的粗大金属间化合物，从而促进阳极氧化“料纹”缺陷的出现。因此Mn含量宜保持在≤0.05wt％，Cr 0.05～0.10 wt％，Fe≤0.10 wt％。
此外，弥散的AlFeMnCrSi相是在均匀化退火过程中形成的。均匀化退火工艺的好坏，对该相的形成也至关重要。在均匀化退火过程中，采用较低的升温速率或在均火温度到达最终保温温度前进行较低温度保温皆有利于弥散AlFeMnCrSi相的形核，从而最终促成大量弥散AlFeMnCrSi相的形成。大量弥散AlFeMnCrSi相的存在，既有利于最终产品晶粒尺寸的控制（避免由晶粒所带来的“料纹”缺陷），又可避免由于金属间化合物分布不均匀所造成的阳极氧化“料纹”缺陷。具体均匀化退火工艺为：铸锭以20～50℃/h速度升到360～420℃保温8～12小时，然后再以20～50℃/h的速度升到540～570℃保温10～20小时。
除金属间化合物外，另一影响晶粒尺寸的因素是固溶处理制度。固溶处理温度过高或时间过长，则材料的强度越高，但晶粒尺寸则过大；固溶处理温度过低或时间较短，虽然可保证较小的晶粒尺寸，但材料的强度偏低。综合考虑，固溶520～560℃保温10～30分钟。
通过以上成分及工艺的调整，即可实现晶粒尺寸的控制，同时也可实现对金属间化合物的控制，从而有效的避免了阳极氧化“料纹”缺陷的存在，使得材料在阳极氧化制程中，即使使用极细的203～205号锆砂喷砂处理，也未见阳极氧化“料纹”缺陷，阳极氧化效果较佳。
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
实施例1
6061铝合金成分以质量百分比计为：Mg 1.0 wt％，Si 0.6 wt％，Cu 0.25 wt％，Mn0.04 wt％，Cr 0.05 wt％，Fe 0.08 wt％，Ti 0.02 wt％，余量为Al。
对合金铸棒均匀化热处理：从室温以40℃/h的升温速率升到400℃，保温10小时，然后以40℃/h的升温速率升到560℃，保温18小时；接着进行热轧、冷轧，并进行固溶处理540℃×25分钟，人工时效（175℃×10小时）。材料阳极氧化喷砂制程中，采用203号锆砂。
实施例2
6061铝合金成分以质量百分比计为：Mg 0.95 wt％，Si 0.65 wt％，Cu 0.26 wt％，Mn0.03 wt％，Cr 0.06 wt％，Fe 0.05 wt％，Ti 0.03 wt％，余量为Al。
对合金铸棒均匀化热处理：从室温以30℃/h的升温速率升到380℃，保温12小时，然后以45℃/h的升温速率升到540℃，保温20小时；接着进行热轧、冷轧，并进行固溶处理530℃×30分钟，人工时效（200℃×3小时）。
材料阳极氧化喷砂制程中，采用205号锆砂。
实施例3
6061铝合金成分以质量百分比计为：Mg 0.86 wt％，Si 0.70 wt％，Cu 0.30 wt％，Mn0.05 wt％，Cr 0.10 wt％，Fe 0.08 wt％，Ti 0.02 wt％，余量为Al。
对合金铸棒均匀化热处理：从室温以40℃/h的升温速率升到400℃，保温8小时，然后以42℃/h的升温速率升到560℃，保温18小时；接着进行热轧、冷轧，并进行固溶处理550℃x20分钟，人工时效（210℃x1小时）。
材料阳极氧化喷砂制程中，采用205号锆砂。
实施例4
6061铝合金成分以质量百分比计为：Mg 0.92 wt％，Si 0.73 wt％，Cu 0.26 wt％，Mn0.05 wt％，Cr 0.10 wt％，Fe 0.10 wt％，Ti 0.02 wt％，余量为Al。
对合金铸棒均匀化热处理：从室温以20℃/h的升温速率升到420℃，保温10小时，然后以50℃/h的升温速率升到570℃，保温10小时；接着进行热轧、冷轧，并进行固溶处理560℃×10分钟，人工时效（150℃×24小时）。
材料阳极氧化喷砂制程中，采用205号锆砂。
实施例5
6061铝合金成分以质量百分比计为：Mg 0.82 wt％，Si 0.75 wt％，Cu 0.20 wt％，Mn0.05 wt％，Cr 0.10 wt％，Fe 0.09 wt％，Ti 0.02 wt％，余量为Al。
对合金铸棒均匀化热处理：从室温以20℃/h的升温速率升到420℃，保温10小时，然后以35℃/h的升温速率升到560℃，保温16小时；接着进行热轧、冷轧，并进行固溶处理555℃x20分钟，人工时效（160℃x22小时）。
材料阳极氧化喷砂制程中，采用205号锆砂。
比较例1
6061铝合金成分以质量百分比计为：Mg 1.05 wt％，Si 0.78 wt％，Cu 0.25 wt％，Mn0.12 wt％，Cr 0.25 wt％，Fe 0.3 wt％，Ti 0.05 wt％，余量为Al。
对合金铸棒均匀化热处理：从室温以20℃/h的升温速率升到420℃，保温10小时，然后以35℃/h的升温速率升到560℃，保温16小时；接着进行热轧、冷轧，并进行固溶处理555℃×20分钟，人工时效（160℃×22小时）。
材料阳极氧化喷砂制程中，采用170号锆砂。
比较例2
6061铝合金成分以质量百分比计为：Mg 1.05 wt％，Si 0.78 wt％，Cu 0.25 wt％，Mn0.12 wt％，Cr 0.25 wt％，Fe 0.3 wt％，Ti 0.05 wt％，余量为Al。
对合金铸棒均匀化热处理：从室温以20℃/h的升温速率升到420℃，保温10小时，然后以35℃/h的升温速率升到560℃，保温16小时；接着进行热轧、冷轧，并进行固溶处理555℃×20分钟，人工时效（160℃×22小时）。
材料阳极氧化喷砂制程中，采用203号锆砂。
比较例2
6061铝合金成分以质量百分比计为：Mg 0.82 wt％，Si 0.75 wt％，Cu 0.20 wt％，Mn0.05 wt％，Cr 0.10 wt％，Fe 0.09 wt％，Ti 0.02 wt％，余量为Al。
对合金铸棒均匀化热处理：铸锭随炉升温至560摄氏度保温10小时；接着进行热轧、冷轧，并进行固溶处理530℃×20分钟，人工时效（175℃×8小时）。
材料阳极氧化喷砂制程中，采用205号锆砂。
表1示意了实施例及比较例中合金的性能。
表1实施例及比较例中合金的阳极氧化效果
材料 阳极氧化效果
实施例1 无“料纹”
实施例2 无“料纹”
实施例3 无“料纹”
实施例4 无“料纹”
实施例5 无“料纹”
比较例1 “料纹”严重
比较例2 “料纹”严重
比较例3 “料纹”严重
如表1所示，本发明通过合理调整6061铝合金中微量元素的含量并控制加工工艺，保证材料的组织均匀性，因而可保证材料具有较好的阳极氧化效果。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种3C产品外观件用6061铝合金，其特征在于：该铝合金中微量元素质量百分含量如下：Mn≤0.05 wt％，Cr 0.05～0.10 wt％，Fe≤0.10 wt％ 。
2.根据权利要求1所述的3C产品外观件用6061铝合金的加工方法，其特征在于：所述加工方法步骤是铸锭以20～50℃/h速度升到360～420℃保温8～12小时，再以20～50℃/h的速度升到540～570℃保温10～20小时；然后进行热轧、冷轧；接着对冷轧板进行固溶处理；最后进行时效处理，150～220℃保温1～24小时。
3.根据权利要求1所述的3C产品外观件用6061铝合金的加工方法，其特征在于：所述固溶处理参数：520～560℃保温10～30分钟。
4.根据权利要求2所述的3C产品外观件用6061铝合金的加工方法，其特征在于：所制得的6061铝合金材料在阳极氧化制程中，使用极细的203~205号锆砂喷砂处理。
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