CN106868362A - 智能手机外观件用7xxx系铝合金及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能手机外观件用7xxx系铝合金及其加工方法,其成分为:Zn 5.0~8.0wt%、Mg 1.0~2.0wt%、Cu 0.2~0.5wt%、Mn≤0.06wt%、Cr≤0.01wt%、Ti≤0.10wt%、Fe≤0.10wt%,其余组分为Al和不可避免的杂质。该材料的加工方法:先将铸棒均匀化退火,从室温升到420~440℃,保温4~10h;再升温到460~480℃,保温5~12h;然后进行挤压及时效处理:(150~200℃)×(5~20h)。本发明通过合理调整7xxx系铝合金中合金元素的含量,并调整材料的加工工艺,制得的铝合金内部组织均一,兼顾强度及良好的阳极氧化和耐腐蚀性能,很好地满足了智能手机外观件的应用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金,尤其涉及一种智能手机外观件用7xxx系铝合金及其加工方法,属于有色金属加工技术领域。
背景技术
6063铝合金由于具有较好的阳极氧化外观效果,因而被广泛应用于智能手机外观件的制造。但6063铝合金的强度较低(屈服强度约220MPa),不利于手机耐压或跌落性能的提升,因而限制了采用6063铝合金作为外观件的智能手机的轻薄化设计需求。
另一方面,7xxx系铝合金具有较高的强度,可应用于有较高强度要求的智能手机外观件的制造。但是,7xxx系铝合金的耐腐蚀性能较差,而且阳极氧化之后比6063合金更容易出现“料纹”缺陷(一种沿挤压方向分布的纤维状缺陷),这就限制了7xxx系铝合金在智能手机外观件制造方面的广泛应用。
因此,有必要开发一种兼顾强度、耐腐蚀性能及阳极氧化效果的智能手机外观件用7xxx系铝合金。
发明内容
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,提供一种适合用于智能手机外观件制造的兼顾强度、耐腐蚀性与阳极氧化效果的7xxx系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:
一种智能手机外观件用7xxx系铝合金,其成分及质量百分含量如下:Zn:5.0~8.0wt%、Mg:1.0~2.0wt%、Cu:0.2~0.5wt%、Mn≤0.06wt%、Cr≤0.01wt%、Ti≤0.10wt%、Fe≤0.10wt%,Si≤0.10wt%,其余组分为Al和不可避免的杂质。
前述智能手机外观件用7xxx系铝合金的加工方法,其加工步骤为:先按各合金成分及含量加工成铝合金铸棒,然后对铸棒进行均匀化退火,从室温升到420~440℃,保温4~10h;再升到460~480℃,保温5~12h;最后进行挤压及时效处理:(150~200℃)×(5~20h)。
进一步地,所制得的7xxx系铝合金材料当中,强化相的平均尺寸大于3.5nm、小于6nm。
进一步地,所述挤压工序步骤当中,出口温度控制在460~480℃。
再进一步地,所制得的7xxx系铝合金材料在阳极氧化制程中,采用170~203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7xxx系铝合金中合金元素的含量,并调整材料的加工工艺,使强化相的尺寸在3.5到6nm之间,材料内部组织均一,保证了材料兼顾强度和良好的阳极氧化及耐腐蚀性能。该铝合金材料在后续阳极氧化处理(喷砂介质为锆砂,粒度为170~203号)时,未出现料纹现象,很好地满足了智能手机外观件的应用要求。
具体实施方式
高合金化材料(如7系材料)阳极氧化后容易出现“料纹”(即沿轧制方向分布的细小条状纹路),料纹的产生与组织的均匀性有关,尤其是粗大金属间化合物的数量及分布影响较大。材料的合金化水平越高,粗大金属间化合物的含量出现上升的趋势;材料的强度水平与合金化水平相关,合金元素含量越高,强度越高。但此时材料的耐腐蚀性能较差。因此需综合考虑合金成分对材料不同性能的影响作用,才可获得兼顾强度、阳极氧化效果、耐腐蚀性能的智能手机外观件用7系铝合金。同时材料的加工工艺也对材料的最终性能至关重要。
7xxx系铝合金的主要合金元素为Zn、Mg。Zn与Mg在组织中形成Mg2Zn相,并通过该相的前驱体强化材料。Zn、Mg含量越高,材料的强度越高。但其含量越高,由于形成大量的难溶金属间化合物,而对阳极氧化效果(“料纹”)及耐腐蚀性能有不利的影响。综合考虑其含量以Zn:5.0~8.0wt%,Mg:1.0~2.0wt%为宜。Cu为7系合金中的主要微量元素,其添加目的为提高材料的强度以及抗SCC腐蚀能力;但Cu含量添加太高,则对材料的阳极氧化产生不利的影响,因此其含量需控制在0.2~0.5wt%;Mn、Cr、Ti主要起晶粒细化作用,但其含量不宜过高,否则影响阳极氧化效果。综合考虑其成分别控制在:Mn≤0.06wt%,Cr≤0.01wt%,Ti≤0.10wt%;Fe、Si为杂质元素,需控制在0.10wt%以下。
尽量减少粗大金属间化合物的含量,可以提高7系铝合金的强度及阳极氧化效果;使材料中强化相的尺寸控制在3.5到6nm之前,以保证强度及耐腐蚀性能。为达到此目的,前述7xxx合金的方法步骤为:首先铸棒进行均匀化退火,从室温升到420~440℃,保温4~10小时,然后再升到460~480℃,保温5~12小时。
本发明所述7xxx系铝合金加工方法,在420~440℃保温的目的是先溶解低熔点共晶相为后续高温保温做准备,若不设置该温度段保温,直接在更高的温度保温,则容易造成过烧现象;在460~480℃保温的目的是充分溶解可溶金属间化合物;在两个温度段,需保证足够的保温时间,已达到溶解金属金属间化合物的目的。当然,保温时间也不需要太久,否则浪费能源;然后对材料进行挤压加工,挤压材的出口温度需保证在460~480℃,才能为后续的时效提供组织保证;在时效过程中,关键是控制强化相的尺寸来兼顾强度及耐腐蚀性能,经过多次试验,时效制度需在(150~200℃)×(5~20h),使得强化相的尺寸在3.5到6nm之间,才能保证材料具有较高的强度以及较好的耐腐蚀性能。若强化相的尺寸过小,则强度高,耐腐蚀性能差;若强化相的尺寸过大,则强度低,耐腐蚀性能好。
本发明发明人通过实验对所获得的挤压板材,进行阳极氧化处理(喷砂介质为锆砂,粒度为170~203号),未观察到料纹现象。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
7xxx系铝合金成分以质量百分比计为:Zn 6.7wt%、Mg 1.5wt%、Si0.03wt%、Cu0.32wt%、Mn 0.001wt%、Cr 0.01wt%、Fe 0.08wt%、Ti 0.02wt%,余量为Al,先加工制得铸棒(下同)。
对铸棒进行均匀化退火,从室温升到420℃,保温10小时,然后再升到480℃,保温5小时;然后再进行挤压加工(出口温度460℃)及时效处理:200℃×5h。
实施例2
铝合金成分以质量百分比计为:Zn 7.1wt%、Mg 1.89wt%、Si 0.10wt%、Cu0.50wt%、Mn 0.06wt%、Cr 0.01wt.%、Fe 0.08wt%、Ti 0.05wt%,余量为Al。
对铸棒进行均匀化退火,从室温升到440℃,保温4小时,然后再升到460℃,保温12小时;然后再进行挤压(出口温度480℃)及时效处理:150×20h。
实施例3
铝合金成分以质量百分比计为:Zn 8.0wt%、Mg 1.0wt%、Si 0.10wt%、Cu0.20wt%、Mn 0.04wt%、Cr 0.01wt%、Fe 0.09wt%、Ti 0.06wt%,余量为Al。
对铸棒进行均匀化退火,从室温升到430℃,保温8小时,然后再升到470℃,保温8小时;然后再进行挤压(出口温度472℃)及时效处理:180×10h。
实施例4
铝合金成分以质量百分比计为:Zn 7.3wt%、Mg 1.6wt%、Si 0.08wt%、Cu0.40wt%、Mn 0.03wt%、Cr 0.005wt%、Fe 0.10wt%、Ti 0.02wt%,余量为Al。
对铸棒进行均匀化退火,从室温升到433℃,保温7小时,然后再升到468℃,保温10小时;然后再进行挤压(出口温度470℃)及时效处理:170×15h。
实施例5
铝合金成分以质量百分比计为:Zn 7.5wt%、Mg 1.6wt%、Si 0.03wt%、Cu0.35wt%、Mn 0.001wt%、Cr 0.006wt%、Fe 0.08wt%、Ti 0.02wt%,余量为Al。
对铸棒进行均匀化退火,从室温升到436℃,保温8.5小时,然后再升到470℃,保温11小时;然后再进行挤压(出口温度472℃)及时效处理:175×11h。
比较例1
铝合金成分以质量百分比计为:Zn 4.3wt%、Mg 1.6wt%、Si 0.12wt%、Cu0.70wt%、Mn 0.07wt%、Cr 0.01wt%、Fe 0.13wt%、Ti 0.06wt%,余量为Al。
对铸棒进行均匀化退火,从室温升到433℃,保温7小时,然后再升到468℃,保温10小时;然后再进行挤压(出口温度470℃)及时效处理:170×15h。
比较例2
铝合金成分以质量百分比计为:Zn 7.5wt%、Mg 1.6wt%、Si 0.03wt%、Cu0.35wt%、Mn 0.001wt%、Cr 0.006wt%、Fe 0.08wt%、Ti 0.02wt%,余量为Al。
对铸棒进行均匀化退火,从室温升到450℃,保温8.5小时;然后再进行挤压(出口温度440℃)及时效处理:120×24h。
比较例3
铝合金成分以质量百分比计为:Zn 8.3wt%、Mg 2.1wt%、Si 0.15wt%、Cu0.21wt%、Mn 0.05wt%、Cr 0.01wt%、Fe 0.14wt%、Ti 0.03wt%,余量为Al。
对铸棒进行均匀化退火,从室温升到450℃,保温8.5小时;然后再进行挤压(出口温度450℃)及时效处理:120x24h;
下表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性能
如表1所示,本发明通过合理调整7系铝合金中各元素的含量并控制加工工艺,使材料兼顾较高的强度、耐腐蚀及阳极氧化效果。
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 (5)
1.智能手机外观件用7xxx系铝合金,其特征在于:该铝合金的成分及其质量百分含量如下:Zn:5.0~8.0wt%、Mg:1.0~2.0wt%、Cu:0.2~0.5wt%、Mn≤0.06wt%、Cr≤0.01wt%、Ti≤0.10wt%、Fe≤0.10wt%,Si≤0.10wt%,其余组分为Al和不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的智能手机外观件用7xxx系铝合金的加工方法,其特征在于加工步骤是:先按各合金成分及含量加工成铝合金铸棒,然后对铸棒进行均匀化退火,从室温升到420~440℃,保温4~10h;再升到460~480℃,保温5~12h;最后进行挤压及时效处理:(150~200℃)×(5~20h)。
3.根据权利要求2所述的智能手机外观件用7xxx系铝合金的加工方法,其特征在于:所述挤压工序步骤当中,出口温度控制在460~480℃。
4.根据权利要求2所述的智能手机外观件用7xxx系铝合金的加工方法,其特征在于:所制得的7xxx系铝合金材料中强化相的平均尺寸大于3.5nm、小于6 nm。
5.根据权利要求4所述的智能手机外观件用7xxx系铝合金的加工方法,其特征在于:所制得的7xxx系铝合金材料在阳极氧化制程中,采用170~203号锆砂喷砂处理。
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PB01 | Publication | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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