CN107475583A

CN107475583A - 一种高强度手机中板用铝合金带材及其制造方法

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Publication number: CN107475583A
Application number: CN201710710166.6A
Authority: CN
Inventors: 刘华春; 黄瑞银; 徐始祥; 吴建新; 江钟宇
Original assignee: Chinalco Ruimin Co Ltd
Current assignee: Chinalco Ruimin Co Ltd
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2017-12-15

Abstract

本发明公开了一种高强度手机中板用铝合金带材及其制造方法，成分按质量分数计为：Si 0.05‑0.10%、Fe 0.05‑0.20%、Cu 0.01‑0.10%、Mn 0.12‑0.22%、Mg 5.5‑6.0%、Cr 0.01‑0.10%、Zn 0.01‑0.02%、Ti 0.01‑0.03%，余量为Al和不可避免的杂质。制造方法为以铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂为原料，经熔化、铸造、均热、热轧、冷轧、退火、清洗矫直制得手机中板用铝合金带材。根据本发明制造方法得到的手机中板用铝合金带材，其成品表面质量好、板形平整、强度高和成型性能良好、具有较高的热传导性能；本发明生产出的手机中板用铝合金带材，屈服强度达到280~330MPa，抗拉强度达到370‑400MPa，延伸率≥10%。

Description

一种高强度手机中板用铝合金带材及其制造方法

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种高强度手机中板用铝合金带材及其制造方法。

背景技术

手机中板是指，用于生产高端智能手机内部的版基，主要用于支撑手机内部电路板、将手机内部芯片及线路所产生的热量及时散发出去，其厚度一般较薄，约0.5mm。手机中板的这些使用性能，要求材料具有较高的强度，以保证其支撑电路板所需强度；要求材料具有极佳的热传导性能，以便于及时快速将内部温度传递到边部并及时释放；要求材料具有优良的成型性能，以便于冲压、小角度折弯，保证成型时不开裂；要求材料具有极好的平直度，以便于保证手机内部的均匀性，便于生产过程中的成型、安装等。

目前国内常见的铝合金带材，由于强度限制，无法达到该手机中板产品的要求，而由于不锈钢密度大、热传导性能较差，虽其强度相对较高，但仍无法满足要求。因此势必要求开发一种高强度的铝合金，在保证强度及成型性能的情况下，利用其热传导性能相对较好的优势，达到前述使用性能要求。

目前国内生产手机中板用铝合金带材，均由国外进口，国内暂无该产品生产方法及工艺。通过发明一种高强度手机中板用的铝合金带材的生产方法，打破国外技术垄断，并使之得到推广运用。通过发展该技术，获得具有高强度、高热传导率、优良成型性能的铝合金带材。同时，用铝合金带材替代不锈钢板，在保证高强度条件下，减轻重量，提高热导率及成型性能，使之能更广泛的应用于手机中板产品，提高客户体验满意度。

随着现代技术的进步，在智能手机材料领域，其中的手机外壳生产技术更新换代也愈发加快。目前，大部分手机外壳均为金属材料，这在一定程度上，缓解了手机中板对于散热性的要求。而随着手机陶瓷外壳、手机玻璃外壳的出现，手机散热问题将愈发明显。这就要求，急需开发一种新材料，使其具备优良的热传导性能，避免手机在使用过程中，由于无法将内部热量疏导至外部，而影响使用者的体验及手机寿命等。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种具有较高的强度、良好的热传导和深冲性能、板形质量极佳的手机中板用铝合金带材及其制造方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度手机中板用铝合金带材，其成分及质量分数的百比为：Si 0.05-0.10%、Fe0.05-0.20%、Cu 0.01-0.10%、Mn 0.12-0.22%、Mg 5.5-6.0%、Cr 0.01-0.10%、Zn 0.01-0.02%和Ti 0.01-0.03%，余量为Al和不可避免的杂质。

上述手机中板用铝合金带材的制造方法是以铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂为原料，经熔化、铸造、均热、热轧、冷轧、退火、清洗矫直，具体包括以下步骤：

1）将按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中，在720-750℃的温度下进行熔化、精炼，除渣、搅拌后将形成的铝液放入静置炉；

2）在690-730℃的温度下，对铝液添加晶粒细化剂和氩气精炼后，用半连续铸造法将静置0.5-1小时后的精炼铝液铸造成铝合金扁铸锭；

3）扁铸锭经锯头、铣面后进入加热炉进行均热，均热温度为460-510℃，保温时间为2-5小时，出炉后先将锭坯经热粗机轧成20-26mm厚的中间坯，采用较低的道次压下率，以保证轧制质量，单道次最大压下率为28%，再通过精轧机连轧成2.0-6.0mm厚的热轧带材，精轧机终轧温度控制在280-340℃；

4）在冷轧上将热轧带材进行冷粗轧，在轧制过程中合理安排每道次的变形量和总加工率，其总加工率控制在20-90%之间；

5）将冷粗轧带材进行中间退火，退火温度为320-340℃，卷材到温2~4小时后取出，冷却至常温；

6）将中间退火后的带材进行冷精轧，加工率控制在20-40%之间；

7）将清洗后带材进行稳定化退火，稳定化退火温度为120-220℃，卷材到温1-5小时后取出，冷却至常温；

8）将稳定化退火后的带材，在拉伸弯曲矫直机上进行清洗矫直，使之得到良好的板形、平直度；

9）将矫平后的带材在纵切机上进行切边或分条成所需要的规格，制得手机中板用铝合金带材。

为了改善铝带的显微组织及第二相粒子的分布形态和结构，提高铝合金带材的质量，在步骤2）中使用纯度≥99.999%的氩气和晶粒细化剂为Al-5Ti-0.2B；所述的采用半连续铸造法为低液位式半连续铸造法。

为了保证热轧过程的质量和效率，在步骤3）的热轧过程中，热粗轧乳液浓度控制在3.0-5.0%，灰分控制在700ppm以下；热精轧乳液浓度控制在6.0-9.0%，灰分控制在1300ppm以下。

为了保证铝合金带材表面不出现色差，在步骤5）的退火时，退火炉内充满氮气保护气体，并将炉内氧气含量控制在800ppm以下。

在步骤6）中，控制合理的冷轧加工率，并将带材速度控制在200~400m/min，板形的在线平直度≤12I。

为了保证铝合金带材的板形质量，在步骤8）的拉伸矫直过程中，拉伸率控制在0.3-0.7%，使带材板形平直度≤6 I。

铝合金带材的制备方法，大体相同，而本发明的创新点在于：

①成分差别：Si/Fe含量低，Mg含量得到极大提升，最高至6.0%，这对于5系铝合金而言，是极其罕见且困难的，同时，对于熔炼、铸造、热轧的技术要求极高。

②冷轧压下量，中间退火后的冷轧压下率必须按权利说明说控制，否则将无法达到满足要求的晶粒、组织、性能。

③合理的稳定化退火制度，与其他专利不同，本专利通过摸索不同的退火工艺，既保证成品性能，又保证高的热传导性能。

④矫直工艺，控制极低的延伸率，以保证最终性能，便于客户最终成型。

只有按照本专利的控制手段及相关参数，才能得到高强度、高热传导性能的手机中板材料。

本发明的有益效果在于：本发明通过对铁、硅、镁、锰、铬等合金元素的优化调整，在保证产品具有较高强度的同时和提高其伸长率；通过优化熔铸、热轧、退火、冷轧、拉矫工艺进行生产制造，其成品表面质量好、板形平整、强度高和成型性能良好、具有较高的热传导性能；本发明生产出的手机中板用铝合金带材，屈服强度达到280~330MPa，抗拉强度达到370-400MPa，延伸率≥10%。

附图说明

图1为手机中板半成品实物图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。

实施例1

一种高强度手机中板用铝合金带材的成分及质量分数的百分比为：Fe 0.18%、Si0.05%、Cu 0.02%、Mn 0.22%、Mg 5.76%、Cr 0.03%、Zn 0.01%、Ti 0.01%，其他:0. 05%，其余为Al，各组分含量比之和为100%。

所述高强度手机中板用铝合金带材的制造方法按以下步骤：

1）按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中，在720℃的温度下进行熔化、精炼、除渣得铝液，然后在730℃温度下，对铝液添加Al-5Ti-0.2B晶粒细化剂和使用纯度≥99.999%的氩气进行精炼后，用低液位式半连续铸造法将精炼铝液静置0.5小时后铸造成规格为(厚度：560mm)X (宽度：1310mm)X (长度：8000mm)的的铝合金扁铸锭；

2）扁铸锭经锯头、铣面后进入加热炉进行均热，均热温度为500℃，保温时间为4小时，出炉后先将锭坯经热粗机轧成26mm厚的中间坯，采用较低的道次压下率，以保证轧制质量，单道次最大压下率为28%，再通过精轧机连轧成3.5mm厚的热轧带材，为了保证热轧过程的质量和效率，热粗轧乳液浓度控制在3.0%，灰分控制在700ppm以下；热精轧乳液浓度控制在6.0%，灰分控制在1300ppm以下，精轧机终轧温度控制在320℃；

3）在冷轧上将3.5mm厚的热轧带材进行冷粗轧至0.7mm厚带材，在轧制过程中合理安排每道次的变形量和总加工率，其总加工率为80%；

4）将0.7mm厚带材进行中间退火，退火温度为340℃，炉内充满氮气保护气体，并将炉内氧气含量控制在800ppm以下，卷材到温2小时后取出，冷却至常温；

5）将退火后的0.7mm厚带材进行冷精轧至0.5mm厚，加工率为28.57%；并将带材速度控制在200m/min，板形的在线平直度≤12I；

6）将轧制至0.5mm厚的带材，在清洗机列上清洗，以保证带材表面洁净、无铝粉、无油污等缺陷；

7）将清洗后的0.5mm厚带材进行稳定化退火，退火温度为140℃，卷材到温4小时后取出，冷却至常温；

8）将稳定化退火后的0.5mm厚带材在拉弯矫直机上进行拉伸矫直，拉伸率控制在0.4%，使带材板形平直度≤6 I。

9）将矫直后的0.5mm厚带材在纵切机上进行切边或分条成所需要的规格，制得本发明的手机中板用铝合金带材。

本实施例制得的手机中板用铝合金带材，屈服强度为290MPa，抗拉强度为380MPa，延伸率为12%，热传导性能好，热导率为170W/(m·K) ，带材板形平直度为5I。

实施例2

一种高强度手机中板用铝合金带材的成分及质量分数的百比为：Fe 0.15%、Si 0.08%、Cu 0.10%、Mn 0.20%、Mg 5.8%、Cr 0.10%、Zn 0.02%、Ti 0.015%，其他:0. 05%，其余为Al，各组分含量比之和为100%。

所述高强度手机中板用铝合金带材的制造方法按以下步骤：

1）按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中，在750℃的温度下进行熔化、精炼、除渣得铝液，然后在690℃的温度下，对铝液添加Al-5Ti-0.2B晶粒细化剂和使用纯度≥99.999%的氩气进行精炼后，用低液位式半连续铸造法将精炼铝液静置1小时后铸造成规格为(厚度：560mm)X (宽度：1310mm)X (长度：8000mm)的的铝合金扁铸锭；

2）扁铸锭经锯头、铣面后进入加热炉进行均热，均热温度为480℃，保温时间为5小时，出炉后先将锭坯经热粗机轧成20mm厚的中间坯，采用较低的道次压下率，以保证轧制质量，单道次最大压下率为28%，再通过精轧机连轧成2.8mm厚的热轧带材，为了保证热轧过程的质量和效率，热粗轧乳液浓度控制在5.0%，灰分控制在700ppm以下；热精轧乳液浓度控制在9.0%，灰分控制在1300ppm以下，精轧机终轧温度控制在280℃；

3）在冷轧上将2.8mm厚的热轧带材进行冷粗轧至0.75mm厚带材，在轧制过程中合理安排每道次的变形量和总加工率，其总加工率为73.21%；

4）将0.75mm厚带材进行中间退火，退火温度为320℃，炉内充满氮气保护气体，并将炉内氧气含量控制在800ppm以下，卷材到温4小时后取出，冷却至常温；

5）将退火后的0.75mm厚带材进行冷精轧至0.5mm厚，加工率为33.33%；并将带材速度控制在400m/min，板形的在线平直度≤12I；

7）将清洗后的0.5mm厚带材进行稳定化退火，退火温度为160℃，卷材到温4小时后取出，冷却至常温；

8）将稳定化退火后的0.5mm厚带材在拉弯矫直机上进行拉伸矫直，拉伸率控制在0.3%，使带材板形平直度≤6 I；

本实施例制得的手机中板用铝合金带材，屈服强度为300MPa，抗拉强度为390MPa，延伸率为11%，热传导性能好，热导率为165W/(m•K) ，带材板形平直度为6I。

实施例3

一种高强度手机中板用铝合金带材的成分及质量分数的百比为：Fe 0.20%、Si 0.10%、Cu 0.05%、Mn 0.12%、Mg 6.0%、Cr 0.00%、Zn 0.015%、Ti 0.02%，其他:0. 05%，其余为Al，各组分含量比之和为100%。

所述高强度手机中板用铝合金带材的制造方法按以下步骤：

1）按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中，在735℃的温度下进行熔化、精炼、除渣得铝液，然后在710℃的温度下，对铝液添加Al-5Ti-0.2B晶粒细化剂和使用纯度≥99.999%的氩气进行精炼后，用低液位式半连续铸造法将精炼铝液静置1小时后铸造成规格为(厚度：560mm)X (宽度：1310mm)X (长度：8000mm)的的铝合金扁铸锭；

2）扁铸锭经锯头、铣面后进入加热炉进行均热，均热温度为510℃，保温时间为2小时，出炉后先将锭坯经热粗机轧成23mm厚的中间坯，采用较低的道次压下率，以保证轧制质量，单道次最大压下率为28%，再通过精轧机连轧成3.0mm厚的热轧带材，为了保证热轧过程的质量和效率，热粗轧乳液浓度控制在4.0%，灰分控制在700ppm以下；热精轧乳液浓度控制在7.0%，灰分控制在1300ppm以下，精轧机终轧温度控制在300℃；

3）在冷轧上将3.0mm厚的热轧带材进行冷粗轧至0.75mm厚带材，在轧制过程中合理安排每道次的变形量和总加工率，其总加工率为85%；

4）将0.75mm厚带材进行中间退火，退火温度为330℃，炉内充满氮气保护气体，并将炉内氧气含量控制在800ppm以下，卷材到温3小时后取出，冷却至常温；

5）将退火后的0.75mm厚带材进行冷精轧至0.5mm厚，加工率为40%；并将带材速度控制在300m/min，板形的在线平直度≤12I；

7）将清洗后的0.5mm厚带材进行稳定化退火，退火温度为180℃，卷材到温3小时后取出，冷却至常温；

8）将稳定化退火后的0.5mm厚带材在拉弯矫直机上进行拉伸矫直，拉伸率控制在0.5%，使带材板形平直度≤6 I；

本实施例制得的手机中板用铝合金带材，屈服强度为330MPa，抗拉强度为400MPa，延伸率为12.5%，热传导性能好，热导率为169W/(m•K) ，带材板形平直度为6I。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种高强度手机中板用铝合金带材，其特征在于：其成分按质量分数计为：Si 0.05-0.10%、Fe 0.05-0.20%、Cu 0.01-0.10%、Mn 0.12-0.22%、Mg 5.5-6.0%、Cr 0.01-0.10%、Zn0.01-0.02%和Ti 0.01-0.03%，余量为Al和不可避免的杂质。

2.一种制造如权利要求1所述的手机中板用铝合金带材的方法，其特征在于：以铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂为原料，经熔化、铸造、均热、热轧、冷轧、退火、清洗矫直制得手机中板用铝合金带材。

3.根据权利要求2所述的手机中板用铝合金带材的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将铝锭、铝中间合金锭、镁锭和锰剂加入到熔炼炉中，在720-750℃的温度下进行熔化、精炼，除渣和搅拌后，将形成的铝液放入静置炉；

2）在690-730℃的温度下，往铝液中添加晶粒细化剂和氩气进行精炼后，用半连续铸造法将静置0.5-1小时后的精炼铝液铸造成铝合金扁铸锭；

3）扁铸锭经锯头尾、铣面后进入加热炉进行均热，均热温度为460-510℃，保温时间为2-5小时，出炉后先将锭坯经热粗机轧成20-26mm厚的中间坯，采用较低的道次压下率，以保证轧制质量，单道次最大压下率为28%，再通过精轧机连轧成2.0-6.0mm厚的热轧带材，精轧机终轧温度控制在280-340℃；

4）在冷轧上将步骤3）得到的热轧带材进行冷粗轧，在轧制过程中每道次的总加工率控制在20-90%之间，制得冷粗轧带材；

7）将经步骤6）处理的带材在清洗生产线上清洗，并进行稳定化退火，稳定化温度为120~220℃，卷材到温1-5小时后取出，冷却至常温；

8）将经步骤7）处理的带材在拉伸弯曲矫直机上进行矫直，使之得到板形较好的带材；

9）将经步骤8）处理的带材在切边或分条机上，将其切成所需要的规格，制得手机中板用合金带材。

4.根据权利要求3所述的手机中板用铝合金带材的制造方法，其特征在于：步骤2）中所述的晶粒细化剂为Al-5Ti-0.2B，氩气的纯度≥99.999%；所述的采用半连续铸造法为低液位式半连续铸造法。

5.根据权利要求3所述的手机中板用铝合金带材的制造方法，其特征在于：在步骤3）中，热粗机轧成中间坯时，具有合理的压下分配，热粗轧乳液浓度控制在3.0-5.0%，乳液灰分控制在700ppm以下；精压机连轧时，控制好轧制速度，热精轧乳液浓度控制在6.0-9.0%，乳液灰分控制在1300ppm以下。

6.根据权利要求3所述的手机中板用铝合金带材的制造方法，其特征在于：在步骤5）中，中间退火时炉内充满氮气保护气体，并将炉内氧气含量控制在800ppm以下。

7.根据权利要求3所述的手机中板用铝合金带材的制造方法，其特征在于：在步骤6）中，控制合理的冷轧加工率，并将带材速度控制在200~400m/min，板形的在线平直度≤12I。

8.根据权利要求3所述的手机中板用铝合金带材的制造方法，其特征在于：在步骤8）拉伸矫直过程中，拉伸率控制在0.3-0.5%，使带材板形平直度≤6I。