CN107075619B - 具有锰、锌和锆的改进的铝铸造合金 - Google Patents

具有锰、锌和锆的改进的铝铸造合金 Download PDF

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Abstract

本发明公开了改进的铝铸造合金。所述新型铝铸造合金一般包含锰、锌和锆。就这一点而言，所述新型铝铸造合金一般包含2.0至5.0重量％的Mn、1.0‑4.5重量％的Zn以及0.05至0.9重量％的Zr，其余为铝、任选的次要元素、铁和硅杂质及其他元素，其中所述新型铝铸造合金包含每种不超过0.15重量％的所述其他元素，并且其中所述新型铝铸造合金包含总计不超过0.50重量％的所述其他元素。

Description

具有锰、锌和锆的改进的铝铸造合金
背景技术
铝铸造合金可用于各种各样的应用。然而，要改进铝铸造合金的一种性能而不使其另一种性能退化很难实现。例如，很难在不降低合金延展性的情况下增大合金的强度。
发明内容
广义地讲，本专利申请涉及改进的铝铸造合金(也称为铸造类合金)及其生产方法。具体地讲，本专利申请涉及具有锰(Mn)、锌(Zn)和锆(Zr)的铝铸造合金。新型铝铸造合金可任选地包含镁(Mg)、铈(Ce)和钴(Co)中的一种或多种。一般来讲，新型铝铸造合金实现了改进的性能组合，诸如铸造性、强度、伸长率和/或外观(例如，阳极化外观)中至少两种的改进的组合。
新型铝铸造合金一般包含锰、锌和锆。就这一点而言，新型铝铸造合金一般包含2.0至5.0重量％的Mn、1.0-4.5重量％的Zn以及0.05至0.9重量％的Zr，其余为铝、任选的次要元素、铁和硅杂质及其他元素，如下文更详细描述。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少2.1重量％的Mn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少2.2重量％的Mn。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少2.3重量％的Mn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少2.4重量％的Mn。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过至少4.75重量％的Mn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过4.5重量％的Mn。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过4.25重量％的Mn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过4.0重量％的Mn。在一个实施例中，锰是新型铝铸造合金中除铝之外的主导合金元素。
新型铝铸造合金包含1.0至4.5重量％的Zn。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少1.25重量％的Zn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少1.50重量％的Zn。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少1.75重量％的Zn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少2.0重量％的Zn。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少2.25重量％的Zn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少2.50重量％的Zn。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过4.0重量％的Zn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过3.75重量％的Zn。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过3.5重量％的Zn。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过3.25重量％的Zn。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过3.0重量％的Zn。在一个实施例中，锌是新型铝铸造合金中除铝之外的主要合金元素。在一个实施例中，锌和锰之一是新型铝铸造合金中除铝之外的主导合金元素。
新型铝铸造合金包含0.05至0.90重量％的Zr。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.10重量％的Zr。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.15重量％的Zr。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.20重量％的Zr。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.85重量％的Zr。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.80重量％的Zr。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.75重量％的Zr。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.70重量％的Zr。
新型铝铸造合金可任选地包含最多1.5重量％的Mg。在使用镁的实施例中，新型铝铸造合金包含0.25至1.5重量％的Mg。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.30重量％的Mg。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.35重量％的Mg。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.4重量％的Mg。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.45重量％的Mg。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.50重量％的Mg。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少1.50重量％的Mg。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过1.4重量％的Mg。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过1.3重量％的Mg。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过1.2重量％的Mg。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过1.1重量％的Mg。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过1.0重量％的Mg。
在未使用镁的实施例中，新型铝铸造合金一般包含不超过0.24重量％的Mg。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.20重量％的Mg。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.15重量％的Mg。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.10重量％的Mg。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.05重量％的Mg。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.03重量％的Mg。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.01重量％的Mg。
新型铝铸造合金可任选地包含铈(Ce)和钴(Co)中的至少一种，具有最多2.5重量％的Ce和/或最多0.75重量％的Co。在使用铈的实施例中，新型铝铸造合金包含0.25至2.5重量％的Ce。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.35重量％的Ce。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.50重量％的Ce。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.65重量％的Ce。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.8重量％的Ce。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少1.0重量％的Ce。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过2.2重量％的Ce。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过2.0重量％的Ce。
在使用钴的实施例中，新型铝铸造合金包含0.25至0.75重量％的Co。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.30重量％的Co。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.35重量％的Co。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.40重量％的Co。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.45重量％的Co。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.50重量％的Co。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.70重量％的Co。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.65重量％的Co。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.60重量％的Co。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.55重量％的Co。
在未使用铈和/或钴的实施例中，新型铝铸造合金一般包含每种不超过0.24重量％的Ce和/或Co。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.20重量％的Ce和/或Co。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.15重量％的Ce和/或Co。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.10重量％的Ce和/或Co。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.05重量％的Ce和/或Co。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.03重量％的Ce和/或Co。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.01重量％的Ce和/或Co。
新型铝铸造合金一般包含低含量的铜(Cu)，一般具有不超过0.40重量％的Cu。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.25重量％的Cu。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.20重量％的Cu。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.15重量％的Cu。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.10重量％的Cu。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.05重量％的Cu。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.03重量％的Cu。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.01重量％的Cu。
如上文所指出，新型铝铸造合金的其余一般为铝、任选的次要元素及杂质。任选的次要元素可为有利于铸造和/或最终成形铸造铝合金产品的适当晶粒结构及其他性能的添加剂。就这一点而言，新型铝铸造合金可包含钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、锶(Sr)等等中的一种或多种。
就钛而言，新型铝铸造合金可包含最多0.25重量％的Ti。例如，新型铝铸造合金包含0.01至0.25重量％的Ti。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.02重量％的Ti。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.03重量％的Ti。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.04重量％的Ti。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.05重量％的Ti。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含至少0.06重量％的Ti。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.20重量％的Ti。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.18重量％的Ti。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.15重量％的Ti。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.12重量％的Ti。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.10重量％的Ti。至少一些钛可以TiB2和/或TiC的形式作为晶粒细化剂存在。在一个实施例中，硅基铝合金包含0.001至0.03重量％的硼。在一个实施例中，硅基铝合金包含0.001至0.03重量％的碳。在未使用钛的实施例中，新型铝铸造合金包含少于0.01重量％的Ti。
就镍而言，新型铝铸造合金可包含最多0.25重量％的Ni。例如，新型铝铸造合金可包含0.05至0.25重量％的Ni。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.15重量％的Ni。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.10重量％的Ni。在未使用镍的实施例中，新型铝铸造合金包含少于0.05重量％的Ni。
就铬而言，新型铝铸造合金可包含最多0.25重量％的Cr。例如，新型铝铸造合金可包含0.05至0.25重量％的Cr。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.15重量％的Cr。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.10重量％的Cr。在未使用铬的实施例中，新型铝铸造合金包含少于0.05重量％的Cr。
就锶而言，新型铝铸造合金可包含最多0.15重量％的Sr。例如，新型铝铸造合金可包含0.008至0.15重量％的Sr。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.10重量％的Sr。在未使用锶的实施例中，新型铝铸造合金包含少于0.008重量％的Sr。
就杂质而言，新型铝铸造合金一般包含下述的作为杂质的铁和硅及其他元素。就这一点而言，新型铝铸造合金一般包含不超过0.80重量％的Fe和不超过0.50重量％的Si。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.50重量％的Fe。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.35重量％的Fe。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.25重量％的Fe。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.20重量％的Fe。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.15重量％的Fe。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.10重量％的Fe。由于其存在于原铝(primary aluminum)中，新型铝铸造合金一般包含至少0.01重量％的Fe。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.35重量％的Si。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.25重量％的Si。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.20重量％的Si。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.15重量％的Si。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.10重量％的Si。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含不超过0.05重量％的Si。由于其主要以铝存在，新型铝铸造合金一般包含至少0.01重量％的Si。
新型铝铸造合金一般包含每种不超过0.15重量％的其他元素(即，元素周期表中除上述那些元素之外(即，除Al、Mn、Zn、Zr、Mg、Co、Ce、Cu、Ti、Ni、Cr、Sr、Fe、Si之外)的元素)并且这些其他元素总计不超过0.50重量％。在一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.10重量％的其他元素，并且这些其他元素总计不超过0.35重量％。在另一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.05重量％的其他元素，并且这些其他元素总计不超过0.15重量％。在又一个实施例中，新型铝铸造合金包含每种不超过0.03重量％的其他元素，并且这些其他元素总计不超过0.10重量％。
元素的组合
如以下实例所示，新型铝铸造合金包含锰、锌和锆，任选地具有镁、钴和铈中的一种或多种。在一个实施例中，锰是新型铝铸造合金中除铝之外的主导合金元素。在另一个实施例中，锰和锌中的至少一种是新型铝铸造合金中除铝之外的主导合金元素。
在一种方式中，新型铝铸造合金是Al-Mn-Ce-Zn-Zr合金，锰作为除铝之外的主导合金元素，且使用了铈、锌和锆。可使用锰、铈、锌和锆的任何上述量和范围。在一个实施例中，新型Al-Mn-Ce-Zn-Zr铸造合金中铈的量超过锌的量。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Ce-Zn-Zr铸造合金中锌的量超过铈的量。在一个实施例中，新型Al-Mn-Ce-Zn-Zr铸造合金包含1.9-2.9重量％的Mn、1.5-2.5重量％的Ce、0.9-1.9重量％的Zn以及0.1-0.5重量％的Zr。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Ce-Zn-Zr铸造合金包含2.1-2.7重量％的Mn、1.7-2.3重量％的Ce、1.1-1.7重量％的Zn以及0.1-0.4重量％的Zr。在又一个实施例中，新型Al-Mn-Ce-Zn-Zr铸造合金包含2.2-2.6重量％的Mn、1.8-2.0重量％的Ce、1.2-1.6重量％的Zn以及0.1-0.3重量％的Zr。在所有这些实施例中，新型Al-Mn-Ce-Zn-Zr铸造合金一般包含不超过0.40重量％的Cu，诸如任何上述铜量。如上所述，新型Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr铸造合金的其余一般是铝、任选的次要元素、铁和硅杂质及其他元素。
在另一种方式中，新型铝铸造合金是Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr合金，锰作为除铝之外的主导合金元素，且使用了锌、铈、钴和锆，诸如采取任何上述量。可使用锰、锌、铈、钴和锆的任何上述量和范围。在一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr铸造合金中锌的量超过铈的量。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr铸造合金中铈的量超过锌的量。在一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr铸造合金包含1.9-2.9重量％的Mn、0.9-1.9重量％的Zn、0.5-1.5重量％的Ce、0.25-0.75重量％的Co以及0.1-0.5重量％的Zr。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr铸造合金包含2.1-2.7重量％的Mn、1.1-1.7重量％的Zn、0.65-1.35重量％的Ce、0.35-0.65重量％的Co以及0.1-0.4重量％的Zr。在又一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr铸造合金包含2.2-2.6重量％的Mn、1.2-1.6重量％的Zn、0.8-1.2重量％的Ce、0.4-0.6重量％的Co以及0.1-0.3重量％的Zr。在所有这些实施例中，新型Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr铸造合金一般包含不超过0.40重量％的Cu，诸如任何上述铜量。如上所述，新型Al-Mn-Zn-Ce-Co-Zr铸造合金的其余一般是铝、任选的次要元素、铁和硅杂质及其他元素。
在又一种方式中，新型铝铸造合金是Al-Mn-Zn-Zr合金，的锰作为除铝之外的主导合金元素，且使用了锌和锆。可使用锰、锌和锆的任何上述量和范围。在一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金包含2.5-3.5重量％的Mn、2.0-3.0重量％的Zn以及0.1-0.5重量％的Zr。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金包含2.7-3.3重量％的Mn、2.2-2.8重量％的Zn以及0.1-0.4重量％的Zr。在又一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金包含2.8-3.2重量％的Mn、2.3-2.7重量％的Zn以及0.1-0.3重量％的Zr。在所有这些实施例中，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金一般包含不超过0.40重量％的Cu，诸如任何上述铜量。如上所述，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金的其余一般是铝、任选的次要元素、铁和硅杂质及其他元素。
在又一种方式中，新型铝铸造合金是Al-Mn-Zn-Zr合金，锌作为除铝之外的主导合金元素，且使用了锰和锆。可使用锰、锌和锆的任何上述量和范围。在一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金包含1.9-2.9重量％的Mn、3.5-4.5重量％的Zn以及0.1-0.7重量％的Zr。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金包含2.1-2.7重量％的Mn、3.7-4.3重量％的Zn以及0.2-0.6重量％的Zr。在又一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金包含2.2-2.6重量％的Mn、3.8-4.2重量％的Zn以及0.3-0.5重量％的Zr。在所有这些实施例中，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金一般包含不超过0.40重量％的Cu，诸如任何上述铜量。如上所述，新型Al-Mn-Zn-Zr铸造合金的其余一般是铝、任选的次要元素、铁和硅杂质及其他元素。
在又一种方式中，新型铝铸造合金是Al-Mn-Zn-Mg-Zr合金，锰作为除铝之外的主导合金元素，且使用了锌、镁和锆。可使用锰、锌、镁和锆的任何上述量和范围。在与该方式相关的一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金包含1.9-2.9重量％的Mn、0.9-1.9重量％的Zn、0.5-1.5重量％的Mg，其中锌的量超过镁的量，以及0.1-0.7重量％的Zr，其中镁的量超过锆的量。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金包含2.1-2.7重量％的Mn、1.1-1.7重量％的Zn、0.7-1.3重量％的Mg以及0.2-0.6重量％的Zr。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金包含2.2-2.6重量％的Mn、1.2-1.6重量％的Zn、0.8-1.2重量％的Mg以及0.3-0.5重量％的Zr。在所有这些实施例中，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金一般包含不超过0.40重量％的Cu，诸如任何上述铜量。如上所述，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金的其余一般是铝、任选的次要元素、铁和硅杂质及其他元素。
在又一种方式中，新型铝铸造合金是Al-Mn-Zn-Mg-Zr合金，锌和锰中的至少一种作为除铝之外的主导合金元素，且使用了镁和锆。在一个实施例中，锌是新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金的主导合金元素。可使用锰、锌、镁和锆的任何上述量和范围。在与该方式相关的一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金包含1.9-2.9重量％的Mn、2.5-3.5重量％的Zn、0.25-1.0重量％的Mg以及0.1-0.5重量％的Zr，其中镁的量超过锆的量。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金包含2.1-2.7重量％的Mn、2.7-3.3重量％的Zn、0.25-0.75重量％的Mg以及0.1-0.4重量％的Zr。在另一个实施例中，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金包含2.2-2.6重量％的Mn、2.8-3.2重量％的Zn、0.4-0.6重量％的Mg以及0.1-0.3重量％的Zr。在所有这些实施例中，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金一般包含不超过0.40重量％的Cu，诸如任何上述铜量。如上所述，新型Al-Mn-Zn-Mg-Zr铸造合金的其余一般是铝、任选的次要元素、铁和硅杂质及其他元素。
新型铝铸造合金可用于各种类型的铸造工艺，诸如砂模铸造、熔模铸造(陶瓷壳模)、消失模铸造、永久模铸造、高压压铸、挤压铸造以及半固态铸造，仅举数例。
新型铝铸造合金可用于例如薄壁成形铸造产品。
成形铸造产品
成形铸造产品是在铝合金铸造工艺之后获得其最终或近最终产品形式的那些产品。成形铸造产品如果在铸造之后不需要机械加工，则为最终形式。成形铸造产品如果在铸造之后需要一些机械加工，则为近最终形式。根据定义，成形铸造产品不包括锻造产品，后者一般在铸造之后需要热加工和/或冷加工才能获得其最终产品形式。成形铸造产品可通过任何合适的铸造工艺，诸如压铸和永久模铸造工艺等等生产，如下文更详细描述。
在一个实施例中，成形铸造产品是“薄壁的”成形铸造产品。在这些实施例中，成形铸造产品具有不超过约1.0毫米的标称壁厚。在一个实施例中，成形铸造产品具有不超过约0.99mm的标称壁厚。在另一个实施例中，成形铸造产品具有不超过约0.95mm的标称壁厚。在其他实施例中，成形铸造产品具有不超过约0.9mm、或不超过约0.85mm、或不超过约0.8mm、或不超过约0.75mm、或不超过约0.7mm、或不超过约0.65mm、或不超过约0.6mm、或不超过约0.55mm、或不超过约0.5mm、或甚至更小的标称壁厚。
成形铸造产品的标称壁厚是成形铸造产品的壁的主导厚度，不包括任何装饰性特征或支撑特征，诸如凸台、肋、网或者所施加的允许部件从模具释放的拔模斜度(draft)。例如，如图2a-2c中所示，移动电子设备外壳200具有主体202，该主体具有预期观察表面204和内表面206。预期观察表面，诸如图2a-2c中所示的表面204，是意欲在产品正常使用期间由消费者观察的表面。内表面206，诸如图2a-2c中所示的表面206，一般并不意欲在产品正常使用期间被观察到。例如，移动电子设备外壳200的内表面206在该产品正常使用期间(例如，当用于发送文本讯息时和/或当用于电话交谈时)通常不会被观察到，但在非正常使用期间，如当更换电池时，可能偶尔被观察到。在图示实施例中，主体202具有不超过约1.0mm(例如，约0.7mm)的标称壁厚(NWT)208。该标称壁厚(NWT)不包括装饰性特征210、安装特征212或加强肋214等等的任何厚度。
在其他实施例中，成形铸造产品可具有中等壁厚。在这些实施例中，成形铸造产品具有不超过2mm但至少约1.01mm的标称壁厚。在一个实施例中，成形铸造产品具有不超过约1.95mm的标称壁厚。在其他实施例中，成形铸造产品可具有不超过约1.9mm、或不超过约1.85mm、或不超过约1.8mm、或不超过约1.75mm、或不超过约1.7mm、或不超过约1.65mm、或不超过约1.6mm、或不超过约1.55mm、或不超过约1.5mm、或不超过约1.5mm、或不超过约1.45mm、或不超过约1.4mm、或不超过约1.35mm、或不超过约1.3mm、或不超过约1.25mm、或不超过约1.2mm、或不超过约1.15mm、或不超过约1.1mm的标称壁厚。在这些实施例中，成形铸造产品可具有超过约1.0mm的标称壁厚。
在其他实施例中，成形铸造产品可具有相对较厚的壁厚。在这些实施例中，成形铸造产品可具有不超过约6毫米但至少约2.01mm的标称壁厚。在一个实施例中，成形铸造产品具有不超过约5毫米的标称壁厚。在其他实施例中，成形铸造产品具有不超过约4毫米、或不超过约3毫米的标称壁厚。在这些实施例中，成形铸造产品可具有超过2毫米的标称壁厚。
装饰性成形铸造产品
在铸造之后，可对成形铸造产品进行精整以生产装饰性成形铸造产品。装饰性成形铸造产品是这样一些成形铸造产品：它们经受如下文更详细描述的一个或多个精整步骤，所得到的成形铸造产品具有位于成形铸造产品的预期观察表面的至少一部分上的预定颜色、光泽度和/或纹理及其他特征。通常这些装饰性成形铸造产品获得了符合消费者接受标准的预定颜色、光泽度和/或纹理及其他特征。
装饰性成形铸造产品可具有预定颜色。预定颜色意指预先挑选的颜色，诸最终使用的装饰性成形铸造产品的预期颜色。在一些实施例中，预定颜色不同于基底的本色。
装饰性成形铸造产品的预定颜色一般通过将着色剂施加到装饰性成形铸造产品的氧化物层来实现。这些着色剂一般至少部分地占据氧化物层的孔。在一个实施例中，在施加着色剂之后，可密封氧化物层的孔(例如，当使用染料型着色剂时)。在一个实施例中，无需密封氧化物层的孔，因为着色剂已经起到密封作用(例如，当使用具有基于Si的聚合物主链的着色剂时，诸如使用聚硅氮烷和聚硅氧烷时)。在一个实施例中，装饰性成形铸造产品在其预期观察表面中的一者或多者上实现了颜色均匀性。该颜色均匀性可能归因于例如合金组成、铸造工艺和/或精整工艺，其使得成形铸造产品基本上没有视觉上明显的表面缺陷。“颜色均匀性”等意指精整后的成形铸造产品的颜色在成形铸造产品的整个预期观察表面中基本上相同。例如，在一些实施例中，可借助以下方式促进颜色均匀性：在阳极化期间能够产生均匀氧化物层，从而能够在成形铸造产品的整个预期观察表面中可靠地产生均匀颜色。在一个实施例中，通过ΔE(CIELAB)测量颜色均匀性。在一个实施例中，成形铸造产品的颜色的变化性不超过+/-5.0ΔE，如通过采用CIELAB的色度计(例如，由TECHNIDYNE公司制造的Color Touch PC)所测量。在其他实施例中，成形铸造产品的颜色的变化性不超过+/-4.5ΔE、或+/-4.0ΔE、或+/-3.5ΔE、或+/-3.0ΔE、或+/-2.5ΔE、或+/-2.0ΔE、或+/-1.5ΔE、或+/-1.0ΔE、或+/-0.9ΔE、或不超过+/-0.8ΔE、或不超过+/-0.7ΔE、或不超过+/-0.6ΔE、或不超过+/-0.5ΔE、或不超过+/-0.4ΔE、或不超过+/-0.2ΔE、或不超过+/-0.1ΔE、或不超过+/-0.05ΔE、或更小，如通过采用CIELAB的色度计(例如，由TECHNIDYNE公司制造的Color Touch PC)所测量。
装饰性成形铸造产品可具有预定光泽度。预定光泽度是预先挑选的光泽度，诸如最终使用的产品的预期光泽度。在一些实施例中，预定光泽度不同于基底的自然光泽度。在一些实施例中，预定光泽度通过施加具有预定光泽度的着色剂来实现。在一个实施例中，成形铸造产品具有光泽度均匀性。“光泽度均匀性”意指精整后的成形铸造产品的光泽度在成形铸造产品的整个预期观察表面中基本上相同。在一个实施例中，根据ASTM D 523测量光泽度均匀性。在一个实施例中，成形铸造产品的光泽度的变化性在成形铸造产品的整个预期观察表面中不超过约+/-20个单位(例如，％光泽度单位)。在其他实施例中，光泽度的变化性在成形铸造产品的整个预期观察表面中不超过约+/-15个单位、或不超过约+/-13个单位、或不超过约+/-10个单位、或不超过约+/-9个单位、或不超过约+/-8个单位、或不超过约+/-7个单位、或不超过约+/-6个单位、或不超过约+/-5个单位、或不超过约+/-4个单位、或不超过约+/-3个单位、或不超过约+/-2个单位、或不超过约+/-1个单位。用于测量光泽度的一种仪器是BYK-GARDNER AG-4430micro-TR1-gloss光泽计。
装饰性成形铸造产品的颜色均匀性和/或光泽度均匀性可能归因于在成形铸造产品的阳极化期间形成的相对均匀的氧化物层。可通过使用本文所述的新型铝铸造合金来促进均匀的氧化物层。这些均匀的氧化物层可有利于着色剂的均匀吸收，从而促进装饰性成形铸造产品中的颜色均匀性和/或光泽度均匀性。
装饰性成形铸造产品可具有定制纹理。定制纹理是通过化学、机械和/或其他工艺(例如，激光蚀刻、压印、雕刻和光刻技术)形成的具有预定形状和/或取向的纹理。在一个实施例中，定制纹理可在铸造之后形成，诸如通过定制机械工艺，诸如机械加工、刷擦、喷丸处理等来形成。在另一个实施例中，定制纹理可在铸造期间形成，如通过使用铸造模具内的预定图案来形成。在其他实施例中，装饰性成形铸造产品可具有大致光滑的表面，即，非纹理化的外表面。
在一些实施例中，成形铸造产品可具有至少两个预期观察表面，其中一个表面具有第一颜色、光泽度和/或纹理，而第二个表面具有与第一颜色、光泽度和/或纹理中的至少一者不同的第二颜色、光泽度和/或纹理。
在一些实施例中，装饰性成形铸造产品基本上没有视觉上明显的表面缺陷。“基本上没有视觉上明显的表面缺陷”意指当装饰性成形铸造产品位于与观察装饰性成形铸造产品的人眼相距至少18英寸处时，如由人类视力(具有20/20视力)所观察，装饰性成形铸造产品的预期观察表面基本上没有表面缺陷。视觉上明显的表面缺陷的例子包括由于铸造工艺(例如，冷隔、搭接线、流径线和斑点样褪色、空洞)和/或合金微观结构(例如，装饰性成形铸造产品的预期观察表面处或附近存在随机定位的α铝相)以及其他原因而可被观察到的那些外观缺陷。由于精整工艺一般允许大量可见光穿入装饰性成形铸造产品数十或数百微米，这些可见光可被反射和/或吸收，因此可能有用的是产生均匀的微观结构和/或限制或消除随机分布的金属互化物和/或α铝相，从而得到基本上没有视觉上明显的表面缺陷且可被消费者接受的装饰性成形铸造产品。一般在阳极化之后，如在将着色剂施加到成形铸造产品之后，确定视觉上明显的表面缺陷的存在。
成形铸造产品应用
本公开的装饰性成形铸造产品可用于各种各样的应用。在一个实施例中，成形铸造产品是消费型电子零部件。消费型电子部件一般用于增强消费型电子产品的外观、耐久性和/或便携性，并且可用作消费型电子零部件表面的至少一部分。可与本公开一起使用的消费型电子零部件的例子包括用于移动电话、便携式和非便携式音频和/或视频设备(例如，iPod或iPhone或者便携式的类似音频/视频设备，诸如MP3播放器)、相机、摄像机、计算机(例如，膝上型计算机、台式计算机)、个人数字助理、电视机、显示器(例如，LCD、等离子)、家用电器(例如，微波炉、炊具、洗衣机、烘干机)、视频回放和记录设备(例如，DVD播放器、数字视频录像机)、其他手持设备(例如，计算器、GPS设备)等的外部件(例如，表面，诸如表面和封盖)或内部件。在其他实施例中，装饰性成形铸造产品是用于其他工业的产品，诸如用于医疗设备、体育用品、汽车或航天工业等任一者的产品。
该新技术的这些和其他方面、优点和新颖特征部分地阐述于以下说明中，并且对于本领域的技术人员而言将在检视以下说明和附图后变得显而易见，或可通过实施本专利申请所提供的技术的一个或多个实施例而习得。
附图说明
图1a-1c是以各种实例1合金的强度对伸长率及对阳极化外观绘制的图。
图2a是由铝合金生产的薄壁的成形铸造移动电子设备封盖的一个实施例的示意性顶部透视图。
图2b是由铝合金生产的薄壁成形铸造移动电子设备封盖的一个实施例的示意性底部透视图。
图2c是图2b的移动电子设备电话封盖的一部分的近距离视图，示出了其标称壁厚。
具体实施方式
实例1
通过高压压铸来铸造具有下表1中所列的成分(标称)的若干铝铸造合金。
表1-实例1铸造合金的标称成分(所有值都以重量％计)
除非另外指明，否则所有这些合金还包含0.01-0.10重量％的Ti、少于0.25重量％的Si以及少于0.25重量％的Fe，其余为铝和杂质(例如，≤0.05重量％的任何其他元素，并且所有其他元素总计≤0.15重量％)。
铸造后，对合金进行机械精整和阳极化(II型阳极化)，之后测量合金的拉伸性能，并且对阳极化外观进行评估和视觉分级(从AA到D，其中AA为优，D为差)。阳极化拉伸和阳极化外观结果示于下表2中。在一些情况下，铸态外观相当差，导致未完成阳极化，并且此类合金被归类为不适用。如表所示，合金6、8、11、12、20、21和22是本发明合金。所有其他合金是非本发明合金。
表2-阳极化拉伸和外观性能
如图1a-1c中所示，本发明合金实现了改善的强度、伸长率和阳极化外观组合，全部都实现了至少130MPa的拉伸屈服强度、至少10％的伸长率以及至少“B”的阳极化外观等级。对于图1a-1c而言，外观评级量表是AA＝10，A＝8，B＝6，D＝2并且不适用＝0。优选地，合金实现了至少135MPa或至少140MPa的拉伸屈服强度。优选地，合金实现了至少12％或至少15％的伸长率。优选地，合金实现了至少A的外观评级。
虽然已详细描述本发明的各种实施例，但这些实施例的修改和调整对于本领域的技术人员而言是显而易见的。然而，应当明确理解，此类修改和调整在本公开的精神和范围内。

Claims (25)

1.一种铝合金，其由以下元素组成：
2.0-5.0重量％的Mn；
1.0-4.5重量％的Zn；
0.25至1.5重量％的镁；
0.05-0.9重量％的Zr；
最多2.5重量％的Ce；
最多0.75重量％的Co；
不超过0.80重量％的Fe；
不超过0.50重量％的Si；
不超过0.40重量％的Cu；
不超过0.25重量％的Cr；
不超过0.25重量％的Ni；以及
其余为铝、任选的次要元素和其他元素，其中所述铝合金包含每种不超过0.15重量％的所述其他元素，并且其中所述铝合金包含总计不超过0.50重量％的所述其他元素。
2.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述合金包含1.9-2.9重量％的Mn，1.5-2.5重量％的Ce，0.9-1.9重量％的Zn和0.1-0.5重量％的Zr。
3.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述合金包含2.1-2.7重量％的Mn，1.7-2.3重量％的Ce，1.1-1.7重量％的Zn和0.1-0.4重量％的Zr。
4.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述合金包含2.2-2.6重量％的Mn，1.8-2.0重量％的Ce，1.2-1.6重量％的Zn和0.1-0.3重量％的Zr。
5.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述合金包含1.9-2.9重量％的Mn，0.9-1.9重量％的Zn，0.5-1.5重量％的Mg和0.1-0.7重量％的Zr，其中Zn的量超过Mg的量，Mg的量超过Zr的量。
6.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述合金包含2.1-2.7重量％的Mn，1.1-1.7重量％的Zn，0.7-1.3重量％的Mg和0.2-0.6重量％的Zr。
7.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述合金包含2.2-2.6重量％的Mn，1.2-1.6重量％的Zn，0.8-1.2重量％的Mg和0.3-0.5重量％的Zr。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含0.25-0.75重量％的Co。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含0.35-0.65重量％的Co。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含0.4-0.6重量％的Co。
11.一种铝合金，其由以下元素组成：
2.0-5.0重量％的Mn；
1.0-4.5重量％的Zn；
0.5-2.5重量％的Ce；
0.05-0.9重量％的Zr；
最多1.5重量％的Mg；
最多0.75重量％的Co；
不超过0.80重量％的Fe；
不超过0.50重量％的Si；
不超过0.40重量％的Cu；
不超过0.25重量％的Cr；
不超过0.25重量％的Ni；以及
其余为铝、任选的次要元素和其他元素，其中所述铝合金包含每种不超过0.15重量％的所述其他元素，并且其中所述铝合金包含总计不超过0.50重量％的所述其他元素。
12.根据权利要求11所述的铝合金，其中所述合金包含1.9-2.9重量％的Mn，1.5-2.5重量％的Ce，0.9-1.9重量％的Zn和0.1-0.5重量％的Zr。
13.根据权利要求11所述的铝合金，其中所述合金包含2.1-2.7重量％的Mn，1.7-2.3重量％的Ce，1.1-1.7重量％的Zn和0.1-0.4重量％的Zr。
14.根据权利要求11所述的铝合金，其中所述合金包含2.2-2.6重量％的Mn，1.8-2.0重量％的Ce，1.2-1.6重量％的Zn和0.1-0.3重量％的Zr。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含0.25-0.75重量％的Co。
16.根据权利要求11-14中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含0.35-0.65重量％的Co。
17.根据权利要求11-14中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含0.4-0.6重量％的Co。
18.一种铝合金，其由以下元素组成：
2.0-5.0重量％的Mn；
1.0-4.5重量％的Zn；
0.05-0.9重量％的Zr；
最多2.5重量％的Ce；
最多1.5重量％的Mg；
最多0.75重量％的Co；
不超过0.80重量％的Fe；
不超过0.50重量％的Si；
不超过0.40重量％的Cu；
不超过0.25重量％的Cr；
不超过0.25重量％的Ni；以及
其余为铝、任选的次要元素和其他元素，其中所述铝合金包含每种不超过0.15重量％的所述其他元素，并且其中所述铝合金包含总计不超过0.50重量％的所述其他元素。
19.根据权利要求18所述的铝合金，其中除了铝，Mn为所述铝合金的主导合金元素。
20.根据权利要求18-19中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含2.5-3.5重量％的Mn,2.0-3.0重量％的Zn和0.1-0.5重量％的Zr。
21.根据权利要求18-19中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含2.7-3.3重量％的Mn,2.2-2.8重量％的Zn和0.1-0.4重量％的Zr。
22.根据权利要求18-19中任一项所述的铝合金，其中所述合金包含2.8-3.2重量％的Mn,2.3-2.7重量％的Zn和0.1-0.3重量％的Zr。
23.一种铝合金，其由以下元素组成：
1.9-2.9重量％的Mn；
3.5-4.5重量％的Zn；
0.1-0.7重量％的Zr；
最多2.5重量％的Ce；
最多1.5重量％的Mg；
最多0.75重量％的Co；
不超过0.80重量％的Fe；
不超过0.50重量％的Si；
不超过0.40重量％的Cu；
不超过0.25重量％的Cr；
不超过0.25重量％的Ni；以及
其余为铝、任选的次要元素和其他元素，其中所述铝合金包含每种不超过0.15重量％的所述其他元素，并且其中所述铝合金包含总计不超过0.50重量％的所述其他元素。
24.根据权利要求23所述的铝合金，其中所述合金包含2.1-2.7重量％的Mn,3.7-4.3重量％的Zn和0.2-0.6重量％的Zr。
25.根据权利要求23所述的铝合金，其中所述合金包含2.2-2.6重量％的Mn,3.8-4.2重量％的Zn和0.3-0.5重量％的Zr。
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