CN107739920B - 铝合金材料、铝合金制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金材料、铝合金制品及其制备方法，铝合金材料包括金属材料96％～98％与粘结剂2％～4％；其中，所述金属材料包括以下质量百分数的组分：镁4.3％～5％，铜3.5～4.3％，铁0～0.2％但不为0，硅1.8％～2.5％，余量为铝。上述铝合金材料、铝合金制品及其制备方法，具有硬度高、耐磨损的优点，且在确保产品具有良好性能的前提下，有利于降低产品成本；所述铝合金材料、铝合金制品及其制备方法还能够用于结构复杂，尺寸精密的1～50mm的铝合金异形结构件及外观件，且相比CNC、压铸、车削等工艺，在加工结构件越复杂时，人力及加工成本越低。

Description

铝合金材料、铝合金制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术改进，特别是涉及铝合金材料、铝合金制品及其制备方法。

背景技术

随着技术发展，小尺寸异形件的需求越来越多，例如微型小齿轮是智能手机曲屏弯转的连接装置，要求尺寸直径在1～2mm，材料质轻且耐磨性及强度性能良好。

铝合金材料密度低、强度高、塑性好，金属光泽性良好等优点，其材料已大量应用到手机、穿戴等3C电子产品结构件。

因此，有必要提供一种适合小尺寸异形件的铝合金材料。

发明内容

基于此，有必要提供一种铝合金材料、铝合金制品及其制备方法。

一种铝合金材料，其包括以下质量百分数的金属材料与粘结剂：

金属材料 96％～98％，

粘结剂 2％～4％；

其中，所述金属材料包括以下质量百分数的组分：

在其中一个实施例中，所述粘结剂包括以下质量百分数的聚乙二醇与石蜡：

聚乙二醇 65％～75％，

石蜡 25％～35％。

在其中一个实施例中，所述聚乙二醇为聚乙二醇4000。

一种铝合金制品的制备方法，其包括以下步骤：

将上述任一项所述铝合金材料的所述粘结剂加热至融化；

将上述任一项所述铝合金材料的所述金属材料预热；

将融化后的所述粘结剂、预热后的所述金属材料与无水乙醇共同研磨混合；

烘干；

筛粒；

压制成型。

在其中一个实施例中，压制成型之后，还包括步骤：脱脂；烧结。

在其中一个实施例中，所述脱脂采用草酸脱脂工艺。

在其中一个实施例中，所述烧结采用氢气作为保护气体。

在其中一个实施例中，所述制备方法具体包括以下步骤：

将上述任一项所述铝合金材料的所述粘结剂在恒温水浴锅中75℃水浴加热至融化；

将上述任一项所述铝合金材料的所述金属材料隔绝空气预热到80℃；

将融化后的所述粘结剂与预热后的所述金属材料分别加入到行星式球磨机中，然后加入无水乙醇共同研磨混合；其中，无水乙醇的体积，与所述粘结剂及所述金属材料的总体积相比，比值为1:2，所述行星式球磨机中的球磨珠所占体积为1/3；

采用烘烤箱在隔绝空气的环境下烘干；

采用200目的筛网进行筛粒；

采用压制模具在干压机上压制成型；

采用草酸脱脂，其中，脱脂温度为120℃～140℃，脱脂时间为3小时～5小时，进草酸量为1g/min～2.5g/min；

采用保护气体进行烧结，其中，保护气体为氢气，烧结最高温度为580℃～610℃，烧结时间为20小时～24小时，氢气流量为20L/min～50L/min。

一种铝合金制品，其采用上述任一项所述制备方法制备得到。

在其中一个实施例中，所述铝合金制品为微型小齿轮、侧边按键、表带俐仔或USB接口金属件。

上述铝合金材料、铝合金制品及其制备方法，具有硬度高、耐磨损的优点，且在确保产品具有良好性能的前提下，有利于降低产品成本；相比铸造、CNC等方式，也极大降低了加工成本及产品加工周期。所述铝合金材料、铝合金制品及其制备方法还能够用于结构复杂，尺寸精密的1～50mm的铝合金异形结构件及外观件，且相比CNC、压铸、车削等工艺，在加工结构件越复杂时，人力及加工成本越低。

附图说明

图1为本发明一个实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明开发出了一种适用于微型小齿轮等铝合金制品的铝合金材料及铝合金制品的制备方法，配合粉末冶金工艺，制造出一款高硬度、耐磨损的铝合金制品及其材料，适用于铝合金制品尤其是微型或小型的铝合金制品，具有产品性能良好、成本低的优点，相比铸造或CNC等传统工艺也能够极大地降低了加工成本及产品加工周期。

本发明一个实施例是，一种铝合金材料，其包括以下质量百分数的金属材料与粘结剂：

金属材料 96％～98％，

粘结剂 2％～4％；

其中，所述金属材料包括以下质量百分数的组分：

例如，所述金属材料包括铁0.001～0.2％；例如，所述金属材料包括铁0.01～0.2％；例如，所述金属材料包括铁0.05～0.18％；例如，所述金属材料包括铁0.1～0.15％；例如，所述金属材料包括铁0.12％。

例如，所述金属材料为铝合金粉末，所述铝合金粉末包括以下质量百分数的组分：镁4.3％～5％，铜3.5～4.3％，铁0～0.2％但不为0，硅1.8％～2.5％，余量为铝。又如，所述金属材料为粉末混合体，所述粉末混合体包括以下质量百分数的组分：镁粉末4.3％～5％，铜粉末3.5～4.3％，铁粉末0～0.2％但不为0，硅粉末1.8％～2.5％，余量为铝粉末。例如，本发明所用铝合金粉末或粉末混合体中的各粉末，其粒度为-200目；网目是表示标准筛的筛孔尺寸的大小。在泰勒标准筛中，所谓网目就是2.54厘米(1英寸)长度中的筛孔数目，简称为目。目数越大，表示颗粒越细。目数前加正负号则表示能否漏过该目数的网孔。负数表示能漏过该目数的网孔，即颗粒尺寸小于网孔尺寸；而正数表示不能漏过该目数的网孔，即颗粒尺寸大于网孔尺寸。又如，本发明所用粉末混合体中的各粉末，其粒度为-200目且纯度大于99.5％。其中，粒度为-200目，即相关粉末可从200目的筛网的网孔透过。一个例子是，镁粉末与硅粉末的质量比例为(1.7～2):1；例如镁粉末与硅粉末的质量比例为1.72:1或1.73:1；这样有利于形成强化相为MgSi的镁铝硅系合金。又一个例子是，镁粉末、铜粉末、铁粉末以及铝粉末的粒度为100％<-200目，即所有的镁粉末、铜粉末、铁粉末以及铝粉末均可从200目的筛网的网孔透过，硅粉末的粒度为100％<-460目；这样，硅粉末较小，镁粉末、铜粉末、铁粉末以及铝粉末略大，使得金属材料中的辅料硅能够具有较大的接触比表面积，从而在本发明及其各实施例所对应的铝合金形成过程中，较好地得到强化相为MgSiAl的镁铝硅系合金及强化相为Fe₂Si₂Al₉的铁铝硅系合金等及其复合体系，经多个实施例验证，在一定程度上能够提高铝合金或者铝合金制品的硬度；较好的是，镁粉末、铜粉末、铁粉末以及铝粉末的粒度为100％<-200目，硅粉末的粒度为100％<-460目，且镁粉末与硅粉末的质量比例为(1.7～2):1；例如镁粉末与硅粉末的质量比例为1.72:1或1.73:1；这样，能够提高铝合金或者铝合金制品的硬度3％～5％。

一个例子是，所述金属材料还包括0.3％～0.5％的锰，例如，其粒度为-200目；例如，所述金属材料包括以下质量百分数的组分：镁4.3％～5％，铜3.5～4.3％，铁0～0.2％但不为0，硅1.8％～2.5％，锰0.3％～0.5％，余量为铝；适当地添加锰粉末，在一定程度上能够形成MnAl₆化合物，对再结晶的晶粒长大起阻碍作用，从而能显著细化晶粒，提升铝合金或者铝合金制品的抗拉强度和降低热裂倾向、以及提升抗蚀性；例如，镁粉末与锰粉末的质量比例为(9～12):1；这样，可以得到硬度高且抗蚀性好的铝合金或者铝合金制品。例如镁粉末与锰粉末的质量比例为10:1；这样，对于多种测试环境，大约能够提高铝合金或者铝合金制品的抗蚀性4％～10％。

在其中一个实施例中，所述粘结剂包括以下质量百分数的聚乙二醇与石蜡：聚乙二醇65％～75％，石蜡25％～35％。例如，所述粘结剂作为一个整体，其中，聚乙二醇的质量百分比为65％～75％，石蜡的质量百分比为25％～35％。又如，所述粘结剂包括以下质量份数的聚乙二醇与石蜡：聚乙二醇65份～75份，石蜡25份～35份；例如，所述粘结剂作为一个整体，其中，聚乙二醇的质量份数为65份～75份，石蜡的质量份数为25份～35份；其中，所述“份”为质量，1份为0.0001至10000克中的某一质量；例如，1份包括0.02克、0.0675克、0.1克、0.1234克、0.2克、0.5克、1克、1.2克、2克、5克、100克、1000克或者10000克等，以此类推，可根据实际情况和比例设置。如上所述，所述粘结剂作为一个整体，在铝合金材料的质量比例或者质量百分比为2％～5％。例如，铝合金材料的质量为1000克，粘结剂的质量比例为2％，即粘结剂的质量为20克，其中所述粘结剂包括以下质量百分比的聚乙二醇与石蜡：聚乙二醇65％，石蜡35％，即所述粘结剂包括聚乙二醇13克及石蜡7克，以此类推。又如，铝合金材料的质量为1000克，粘结剂的质量比例为4％，即粘结剂的质量为40克，其中所述粘结剂包括以下质量份数的聚乙二醇与石蜡：聚乙二醇70份，石蜡30份；即所述粘结剂包括聚乙二醇40×70/(70+30)＝28克及石蜡40×30/(70+30)＝12克，此时1份为0.4克；又如，铝合金材料的质量为500克，粘结剂的质量比例为3％，即粘结剂的质量为15克，其中所述粘结剂包括以下质量份数的聚乙二醇与石蜡：聚乙二醇68份，石蜡28份；即所述粘结剂包括聚乙二醇15×68/(68+28)＝10.625克及石蜡15×28/(68+28)＝4.375克，此时1份为0.15625克，以此类推。

例如，所述聚乙二醇的分子量大于等于4000；又如，所述聚乙二醇的分子量为4000至20000；又如，所述聚乙二醇的分子量为4000至8000；在其中一个实施例中，所述聚乙二醇为聚乙二醇4000、聚乙二醇6000或聚乙二醇8000。

例如，所述粘结剂包括以下质量份数的组分：聚乙二醇65份～75份，以及，石蜡25份～35份。又如，所述粘结剂还包括以下质量份数的组分：聚乙烯10份～15份。例如，所述聚乙烯为高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)，其分子量大于5万。例如，所述高密度聚乙烯的分子量为10万～40万。

例如，如图1所示，一种铝合金制品的制备方法，其包括以下步骤：将铝合金材料的粘结剂加热至融化；将铝合金材料的金属材料预热；将融化后的所述粘结剂、预热后的所述金属材料与无水乙醇共同研磨混合；烘干；筛粒；压制成型。可以理解，铝合金材料为上述任一实施例所述铝合金材料。例如，一种铝合金制品的制备方法，其包括以下步骤：将上述任一实施例所述铝合金材料的所述粘结剂加热至融化；将上述任一实施例所述铝合金材料的所述金属材料预热；将融化后的所述粘结剂、预热后的所述金属材料与无水乙醇共同研磨混合；烘干；筛粒；压制成型。

在其中一个实施例中，压制成型之后，还包括步骤：脱脂；烧结。例如，一种铝合金制品的制备方法，其包括以下步骤：将上述任一实施例所述铝合金材料的所述粘结剂加热至融化；将上述任一实施例所述铝合金材料的所述金属材料预热；将融化后的所述粘结剂、预热后的所述金属材料与无水乙醇共同研磨混合；烘干；筛粒；压制成型；脱脂；烧结。

在其中一个实施例中，所述脱脂采用草酸脱脂工艺。或者，所述脱脂采用热脱脂工艺。热脱脂工艺相对于草酸脱脂工艺而言周期较长，约为15～20H；相比之下，草酸脱脂工艺大约可以节省10～12小时。

在其中一个实施例中，所述烧结采用氢气作为保护气体。或者，所述烧结采用惰性气体例如氦气作为保护气体。例如，所述烧结采用氢气作为保护气体和还原性气体，一方面氢气作为保护气体隔绝空气，另一方面氢气与铝合金表面的氧化铝反应，置换出铝，使烧结原子间颗粒扩散更容易进行；所述烧结亦可用氮气或氦气等作为保护气体，但无还原气体功效，效果不及氢气。

在其中一个实施例中，所述制备方法具体包括以下步骤：将上述任一项所述铝合金材料的所述粘结剂在恒温水浴锅中75℃水浴加热至融化；将上述任一项所述铝合金材料的所述金属材料隔绝空气预热到80℃；将融化后的所述粘结剂与预热后的所述金属材料分别加入到行星式球磨机中，然后加入无水乙醇共同研磨混合；其中，无水乙醇的体积，与所述粘结剂及所述金属材料的总体积相比，比值为1:2，所述行星式球磨机中的球磨珠所占体积为1/3；采用烘烤箱在隔绝空气的环境下烘干；采用200目的筛网进行筛粒；采用压制模具在干压机上压制成型；采用草酸脱脂，其中，脱脂温度为120℃～140℃，脱脂时间为3小时～5小时，进草酸量为1g/min～2.5g/min；采用保护气体进行烧结，其中，保护气体为氢气，烧结最高温度为580℃～610℃，烧结时间为20小时～24小时，氢气流量为20L/min～50L/min。

例如，在烧结之后，或者在烧结得到铝合金制品之后，或者在烧结得到铝合金制品及其后续常规加工之后，或者在得到铝合金制品之后，所述铝合金制品的制备方法还包括检测步骤。

例如，所述检测步骤包括以下步骤：将所述铝合金制品置于二次元测量平台上；测量所述铝合金制品于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸；对于所述铝合金制品的每一侧面，将一个拼接长方体的一侧面与所述铝合金制品待测量的一侧面相接触，并使所述铝合金制品相对于所述拼接长方体位于预设位置，其中，所述拼接长方体由两个相同的直角三棱镜拼接而成；测量所述拼接长方体对所述铝合金制品的该侧面的反射投影于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸；直至测量完成所述铝合金制品的每一侧面的尺寸；将两个所述拼接长方体对称并排置于所述二次元测量平台上，将所述铝合金制品置于其中一个所述拼接长方体上，测量另一个所述拼接长方体对所述铝合金制品的底面的反射投影于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸。这样，能够精确测量制备得到的铝合金制品的各个面的微结构，特别适合微结构数量众多以及微结构尺寸不规则的铝合金制品的全尺寸测量，简化了测量工序，降低了品质检测的难度，提升了测量效率。

例如，所述检测步骤包括以下步骤。

例如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台上；例如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台的检测面上；例如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台的承载面上；例如，所述铝合金制品的最大尺寸小于10毫米，即，所述铝合金制品的长、宽、高、厚或直径等中的最大一个的尺寸小于10毫米。又如，所述铝合金制品的最大尺寸小于5毫米。例如，采用自动夹持组件将所述铝合金制品夹持放置于二次元测量平台上；例如，采用自动夹持组件将所述铝合金制品夹持放置于二次元测量平台的检测面上；例如，自动夹持组件为具有夹持结构的自动机械臂，这样，有利于实现无人自动测量。

例如，测量所述铝合金制品于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸；例如，采用二次元测量仪测量所述铝合金制品于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸；例如，测量所述铝合金制品于所述二次元测量平台的承载面上朝向所述二次元测量平台的测量方向的尺寸；例如，预先设置二次元测量仪及其二次元测量平台，然后，将所述铝合金制品置于二次元测量平台上；然后，采用二次元测量仪测量所述铝合金制品于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸。例如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台上，所述铝合金制品与所述二次元测量平台之间具有接触面；例如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台的检测面上，所述铝合金制品与所述二次元测量平台的检测面具有接触面；即接触面为所述铝合金制品的与所述二次元测量平台或其检测面相接触的一面。这样，可以检测得到所述铝合金制品的一面，亦可理解为所述铝合金制品的顶面或者所述铝合金制品朝向二次元测量仪检测方向的一面。

例如，对于所述铝合金制品的每一侧面，将一个拼接长方体的一侧面与所述铝合金制品待测量的一侧面相接触，并使所述铝合金制品相对于所述拼接长方体位于预设位置，其中，所述拼接长方体由两个相同的直角三棱镜拼接而成；测量所述拼接长方体对所述铝合金制品的该侧面的反射投影于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸；直至测量完成所述铝合金制品的每一侧面的尺寸；例如，分别测量所述铝合金制品的每一侧面，直至测量完成所述铝合金制品的每一侧面的尺寸；测量所述铝合金制品的一侧面，包括以下步骤：将一个拼接长方体置于所述铝合金制品的该侧面旁并使所述拼接长方体的一侧面与所述铝合金制品相接触，并使所述铝合金制品相对于所述拼接长方体位于预设位置，测量所述拼接长方体对所述铝合金制品的该侧面的反射投影于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸。这样，可以方便且准确地测量得到所述铝合金制品的一侧面的细节尺寸，包括了该侧面的各个微结构的尺寸，特别适合同一侧面具有多项需要控制的微结构的铝合金制品的测量。一个例子是，将一个拼接长方体的一侧面与所述铝合金制品待测量的一侧面相接触，包括：将一个拼接长方体置于所述铝合金制品待测量的一侧面旁并使所述拼接长方体的一侧面与所述铝合金制品待测量的一侧面相接触；或者，将所述铝合金制品置于一个拼接长方体的一侧面旁并使所述铝合金制品待测量的一侧面与所述拼接长方体的一侧面相接触。可以理解，拼接长方体的底面即为直角三棱镜的底面；拼接长方体的侧面即为直角三棱镜于其中直角三角形的腰所在的侧面，直角三棱镜于其中直角三角形的斜边所在的侧面为该拼接长方体的拼接面。

在其中一个实施例中，预先将两个相同的直角三棱镜拼接为一个所述拼接长方体。例如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台上之前，所述检测步骤还包括以下步骤：预先将两个相同的直角三棱镜拼接为一个所述拼接长方体。又如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台上之前，所述检测步骤还包括以下步骤：预先将四个相同的直角三棱镜拼接为两个相同的所述拼接长方体。在其中一个实施例中，所述直角三棱镜为等腰直角三棱镜，其中，等腰直角三棱镜即全反射棱镜。这样，可以实现相应的全反射效果。

在其中一个实施例中，所述铝合金制品与所述二次元测量平台的接触面为所述铝合金制品的轴线与二次元测量平台的轴线相重合的一面。在其中一个实施例中，所述预设位置的中点为任一所述直角三棱镜的棱的中点位置。其中，棱镜的折射面和反射面统称工作面，两工作面的交线称为棱，垂直棱的截面称为主截面。在其中一个实施例中，所述预设位置的中点为两所述直角三棱镜的接触面的棱的中点位置。这样，将所述铝合金制品在相对于所述拼接长方体的中间位置与所述拼接长方体相接触，使得所述铝合金制品相对于所述拼接长方体的反射方向和反射位置都是可以预期的，从而有利于提升测量效率。一个例子是，所述拼接长方体滑动设置于二次元测量平台的滑轨上，且受控自动移动，此时，二次元测量仪无需移动，只需按程序自动调整二次元测量平台上的所述拼接长方体的位置与所述铝合金制品即可，这样，可以实现自动测量所述铝合金制品的一侧面乃至于所述铝合金制品的每一侧面，极大提升了批量产品的测量效率，具有无可比拟的快速测量、快速出货的效果。

例如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台上，包括：将所述铝合金制品置于二次元测量平台的托盘上；又如，将所述铝合金制品置于二次元测量平台上，具体为：将所述铝合金制品置于二次元测量平台的托盘上；例如，所述托盘转动设置于所述二次元测量平台上，一个例子是，所述托盘受控转动设置于所述二次元测量平台上；一个例子是，将所述铝合金制品置于二次元测量平台的托盘上，包括：将所述铝合金制品置于二次元测量平台的托盘上且所述铝合金制品至少一侧面凸出于所述托盘，以使所述铝合金制品的待测量的一侧面能够与所述拼接长方体相接触。一个例子是，将所述铝合金制品置于二次元测量平台的托盘上，包括：将所述铝合金制品固定于二次元测量平台的托盘上且所述铝合金制品至少一侧面凸出于所述托盘；例如，将所述铝合金制品磁吸固定于二次元测量平台的托盘上，或者，将所述铝合金制品卡扣固定于二次元测量平台的托盘上；又一个例子是，将所述铝合金制品夹持固定于二次元测量平台的托盘上；这样，测量所述铝合金制品于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸之后，可以方便地通过转动所述托盘或者控制所述托盘，调整所述铝合金制品的每一侧面与所述拼接长方体相接触。这样的设计，有利于实现自动化测量，尤其是技术改进之后可以达到无需人工干预的全自动测量效果。又一个例子是，所述拼接长方体固定设置于二次元测量平台上，且所述托盘受控自动转动，此时，二次元测量仪无需移动，只需按程序自动调整二次元测量平台上的所述托盘的位置即可，这样，可以实现自动测量所述铝合金制品的一侧面乃至于所述铝合金制品的每一侧面，极大提升了批量产品的测量效率，具有无可比拟的快速测量、快速出货的效果。

例如，将两个所述拼接长方体对称并排置于所述二次元测量平台上，将所述铝合金制品置于其中一个所述拼接长方体上，测量另一个所述拼接长方体对所述铝合金制品的底面的反射投影于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸。这样，通过全反射效应，可以实现对于所述铝合金制品的底面的测量。在其中一个实施例中，在测量所述铝合金制品的底面时，两个所述拼接长方体相对于两者的接触面对称设置。在其中一个实施例中，两个所述拼接长方体的接触面的底边为四个直角三棱镜的棱。这样，可以实现相应的全反射效果。又如，在测量所述铝合金制品的底面时，还分别从两个所述拼接长方体的侧面提供微光照明，所述微光照明的发光方向垂直于所述拼接长方体的侧面，以在所述拼接长方体内部的两个直角三棱镜的拼接面上实现与二次元测量平台的检测面相反的全反射，从而在提供辅助照明的同时，避免对于二次元测量仪测量所述铝合金制品的底面造成干扰。

一个例子是，所述铝合金制品具有底面，以便能够放置于二次元测量平台上；又一个例子是，二次元测量平台上设置有固定结构，所述固定结构用于将所述铝合金制品固定于二次元测量平台上；例如，所述固定结构通过所述铝合金制品的底部将所述铝合金制品固定于二次元测量平台上。例如，所述铝合金制品为六面体或者具有类似于六面体结构；例如，所述铝合金制品大体上具有六个不规则面，每一不规则面为多个平面及/或曲面的组合。在其中一个实施例中，所述铝合金制品具有六侧面。

又一个实施例，所述检测步骤包括以下各步骤。放置步骤：将所述铝合金制品置于二次元测量平台上；顶面测量步骤：测量所述铝合金制品于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸；侧面测量步骤：对于所述铝合金制品的每一侧面，将一个拼接长方体的一侧面与所述铝合金制品待测量的一侧面相接触，并使所述铝合金制品相对于所述拼接长方体位于预设位置，其中，所述拼接长方体由两个相同的直角三棱镜拼接而成；测量所述拼接长方体对所述铝合金制品的该侧面的反射投影于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸；直至测量完成所述铝合金制品的每一侧面的尺寸；底面测量步骤：将两个所述拼接长方体对称并排置于所述二次元测量平台上，将所述铝合金制品置于其中一个所述拼接长方体上，测量另一个所述拼接长方体对所述铝合金制品的底面的反射投影于所述二次元测量平台的检测面上的尺寸。

一个例子是，侧面测量步骤中，或者在测量所述铝合金制品的侧面时，或者对于所述铝合金制品的每一侧面进行测量时，二次元测量平台、二次元测量仪及拼接长方体保持不动，通过移动或旋转所述铝合金制品以使所述铝合金制品待测量的一侧面与所述拼接长方体的一侧面相接触，这样，无需调整二次元测量平台、二次元测量仪及拼接长方体的位置或测量参数，从而可以实现快速、高效的二次元测量；又如，二次元测量平台、二次元测量仪及拼接长方体保持不动，通过自动移动或旋转所述铝合金制品以使所述铝合金制品待测量的一侧面与所述拼接长方体的一侧面相接触，从而能够实现自动测量所述铝合金制品每一侧面的效果。

这样，能够精确测量铝合金制品的各个面的微结构，可以对于具有多项需要控制的微结构的各种复杂结构的铝合金制品实现全尺寸测量，简化了测量工序，降低了品质检测的难度，提升了测量效率，在提升产品出厂检测过程的同时还降低了出厂产品的瑕疵率。

一种铝合金制品，其采用上述任一项所述制备方法制备得到。在其中一个实施例中，所述铝合金制品为微型小齿轮、侧边按键、表带俐仔或USB接口金属件。粉末冶金具有节能、节材、环保、适于大批量生产等诸多优点，铁基、铜基、不锈钢、铝基等材料的粉末冶金零件在机械、五金、家电、电子产品等行业具有广泛的应用。在加工小尺寸异形件，粉末冶金工艺可直接压制、注塑成型，再通过脱脂烧结处理得到理想产品，相比铸造、CNC极大的降低了加工成本及产品加工周期。综合考虑到加工成本及产品品质性能保证。微型小齿轮的加工采用以铝合金为原料、工艺采用粉末冶金工艺，能保证产品性能良好、成本低且成本工序最优化。

本发明及其各实施例的铝合金制品，经试制样品多次，各样品均具有以下性能：硬度＞140HV，密度≥2.7g/cm³，因此，本发明及其各实施例的铝合金制品具有高硬度及耐磨损的优点。

下面再给出一些具体的例子。

例如，本发明的铝合金制品的制备方法包括以下步骤：原料配制、球磨混合、干燥、筛粒、压制、脱脂、烧结。

原料配制：

原料配制分为：铝合金粉末和粘结剂两种成分。

铝合金粉末中成分质量比为：镁：4.3％～5％，铜：3.5～4.3％，铁≤0.2％，硅：1.8％～2.5％，其余：铝。

粘结剂成分质量比为：聚乙二醇4000：65％～75％，石蜡：25％～35％。

其中，聚乙二醇大于分子量2000的都可，如聚乙二醇6000及/或聚乙二醇8000等。其中，石蜡为54、56、58牌号皆可。

铝合金材料与粘结剂(质量比)：金属材料96％～98％，粘结剂2％～4％。

球磨混合：

将配置好的粘结剂在恒温水浴锅中加热至融化，设定温度65～75℃；例如，将配置好的粘结剂在恒温水浴锅中加热30min至融化。

将配置好的金属材料隔绝空气预热到70～90℃。预热的时间根据金属材料质量而定，例如，20kg金属材料加热到80℃通常需要15～20min。

将融化后的粘结剂与预热好的金属材料一同加入行星式球磨机中，再倒入无水乙醇进行混合。其中，加入乙醇体积与粘结剂和金属材料的总体积比约为1：2或1:1；球磨机中球磨珠所占体积为1/3。例如，球磨机中球磨珠的总体积，与乙醇、粘结剂及金属材料的总体积，两者的体积比为1:3。例如，球磨机转速：35～50r/min，混合的时间：40～60min。例如，球磨珠为氧化铝的玛瑙球磨珠，半径为2.5±2mm。

干燥：

将混合均匀后的原料在烘烤箱中进行烘干，排除乙醇；较好的是，将混合均匀后的原料在烘烤箱中隔绝空气进行烘干。

筛粒：

进行筛粒处理；较好的是，用200目的筛网进行筛粒处理。

压制成型：

按照传统压制工艺进行处理即可，例如，使用微型齿轮模具在干压机上进行干压成型，制得微型齿轮模具干压坯体。例如，要求坯体密度＞1.8g/cm³。

脱脂：

脱脂采用草酸脱脂工艺；

脱脂温度：120℃～140℃；

时间：3H～5H；

进草酸量1～2.5g/min。

烧结：

烧结采用氢气保护气体烧结；

烧结最高温度：580℃～610℃；

烧结时间：20H～24H；

氢气流量：20～50L/min。

这样，即可制得铝合金制品，例如上述压制成型步骤中，使用微型齿轮模具在干压机上进行干压成型，制得微型齿轮模具干压坯体，即可制得智能手机曲屏弯转的连接装置微型小齿轮或其它具有齿型的微型齿轮产品。

下面以微型齿轮为例，再给出几个具体的实施例，本领域的技术人员可以理解，本发明及其各实施例的铝合金材料及其制备方法以及铝合金制品同样适用于除了微型齿轮之外的其它产品，包括侧边按键、表带俐仔或USB接口金属件等。

案例一：

铝合金材料19.99kg(100％)包括金属材料19.19kg(96％＝19.19/19.99)与粘结剂0.8kg(4％＝0.8/19.99)。

具体地，金属材料19.19kg(100％)包括：

粘结剂0.8kg(100％)包括：

聚乙二醇4000 0.56kg(70％＝0.56/0.8)

石蜡 0.24kg(30％＝0.24/0.8)

加工工艺：

1.将配置好的粘结剂在恒温水浴锅中加热30min，至融化，设定温度75℃。

2.在隔绝空气环境下将配置好的金属材料预热到80℃。

3.将融化后的粘结剂与预热好的金属材料一同加入行星式球磨机中，再倒入无水乙醇进行混合。

4.加入乙醇体积与粘结剂和金属材料的总体积比约为1：2；球磨机中球磨珠所占体积为1/3。球磨机转速：35r/min，混合时间：60min。

5.在隔绝空气环境下将混合均匀后的原料在烘烤箱中进行烘干，排除乙醇。

6.用200目的筛网进行筛粒处理。

7.按照传统压制工艺，使用微型齿轮模具在干压机上进行干压成型；坯体密度＞1.8g/cm³。

8.草酸脱脂：

脱脂温度：140℃；

时间：5H；

进草酸量2g/min。

9.氢气保护气体烧结：

烧结最高温度：600℃；

烧结时间：24H；

氢气流量：25L/min。

得到最终产品，测得产品硬度为170HV；密度为2.73g/cm³。

案例二：

铝合金材料19.99kg(100％)包括金属材料19.59kg(98％＝19.59/19.99)与粘结剂0.4kg(2％＝0.4/19.99)。

具体地，金属材料19.59kg(100％)包括：

粘结剂0.4kg(100％)包括：

聚乙二醇(4000) 0.3kg(75％)

石蜡 0.1kg(25％)

加工工艺：

1.将配置好的粘结剂在恒温水浴锅中加热30min，至融化，设定温度75℃。

2.将配置好的金属材料预热到80℃(隔绝空气)。

3.将融化后的粘结剂与预热好的金属材料一同加入行星式球磨机中，再倒入无水乙醇进行混合。

4.加入乙醇体积与粘结剂和金属材料的总体积比约为1：2；球磨机中球磨珠所占体积为1/3。球磨机转速：35r/min，时间：60min。

5.将混合均匀后的原料在烘烤箱中进行烘干，排除乙醇(隔绝空气)。

6.用200目的筛网进行筛粒处理。

7.按照传统压制工艺，使用微型齿轮模具在干压机上进行干压成型；坯体密度＞1.8g/cm³。

8.草酸脱脂：

脱脂温度：140℃；

时间：5H；

进草酸量2g/min。

9.氢气保护气体烧结：

烧结最高温度：600℃；

烧结时间：24H；

氢气流量：25L/min。

得到最终产品，测得产品硬度为165HV，密度为2.70g/cm³。

案例三：

铝合金材料20kg(100％)包括金属材料19.20kg(96％＝19.20/20)与粘结剂0.8kg(4％＝0.8/20)。

具体地，金属材料19.20kg(100％)包括：

粘结剂0.8kg(100％)包括：

聚乙二醇(4000) 0.56kg(70％)

石蜡 0.24kg(30％)

加工工艺：

1.将配置好的粘结剂在恒温水浴锅中加热30min，至融化，设定温度75℃。

2.将配置好的金属材料预热到80℃(隔绝空气)。

3.将融化后的粘结剂与预热好的金属材料一同加入行星式球磨机中，再倒入无水乙醇进行混合。

4.加入乙醇体积与粘结剂和金属材料的总体积比约为1：2；球磨机中球磨珠所占体积为1/3。球磨机转速：35r/min，时间：60min。

5.将混合均匀后的原料在烘烤箱中进行烘干，排除乙醇(隔绝空气)。

6.用200目的筛网进行筛粒处理。

7.按照传统压制工艺，使用微型齿轮模具在干压机上进行干压成型；坯体密度＞1.8g/cm³。

8.草酸脱脂：

脱脂温度：140℃；

时间：5H；

进草酸量2g/min。

9.氢气保护气体烧结：

烧结最高温度：600℃；

烧结时间：24H；

氢气流量：25L/min。

得到最终产品，测得产品硬度为180HV；密度为2.76g/cm³。

案例四：

铝合金材料20.01kg(100％)包括金属材料19.41kg(97％＝19.41/20.01)与粘结剂0.6kg(3％＝0.6/20.01)。

具体地，金属材料19.41kg(100％)包括：

粘结剂0.6kg(100％)包括：

聚乙二醇(4000) 0.42kg(70％)

石蜡 0.18kg(30％)

加工工艺：

1.将配置好的粘结剂在恒温水浴锅中加热30min，至融化，设定温度75℃。

2.将配置好的金属材料预热到80℃(隔绝空气)。

3.将融化后的粘结剂与预热好的金属材料一同加入行星式球磨机中，再倒入无水乙醇进行混合。加入乙醇体积与粘结剂和金属材料的总体积比约为1：2；球磨机中球磨珠所占体积为1/3。球磨机转速：35r/min，时间：60min。

4.将混合均匀后的原料在烘烤箱中进行烘干，排除乙醇(隔绝空气)。

5.用200目的筛网进行筛粒处理。

6.按照传统压制工艺，使用微型齿轮模具在干压机上进行干压成型坯体密度＞1.8g/cm³。

7.草酸脱脂：

脱脂温度：140℃；

时间：5H；

进草酸量2g/min。

8.氢气保护气体烧结：

烧结最高温度：600℃；

烧结时间：24H；

氢气流量：25L/min。

得到最终产品，测得产品硬度为170HV；密度为2.73g/cm³。

对比案例：

此微型齿轮采用传统铝板材原料，CNC工艺进行加工。测得产品硬度:165HV；密度：2.73g/cm³。并且，CNC工艺的加工方式，制造成本高于用粉末冶金工艺30％以上。

需要说明的是，本发明的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的铝合金材料、铝合金制品及其制备方法。上述铝合金材料、铝合金制品及其制备方法，具有硬度高、耐磨损的优点，且在确保产品具有良好性能的前提下，有利于降低产品成本；相比铸造、CNC等方式，也极大降低了加工成本及产品加工周期。所述铝合金材料、铝合金制品及其制备方法还能够用于结构复杂，尺寸精密的1～50mm的铝合金异形结构件及外观件，且相比CNC、压铸、车削等工艺，在加工结构越复杂件时，人力及加工成本越低。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铝合金材料，其特征在于，包括以下质量百分数的金属材料与粘结剂：

金属材料 96%~98%，

粘结剂 2%~4%；

其中，所述金属材料为铝合金粉末，所述铝合金粉末包括以下质量百分数的组分：

镁粉末 4.3%~5%，

铜粉末 3.5~4.3%，

铁粉末 0~0.2%但不为0，

硅粉末 1.8%~2.5%，

余量为铝粉末；

其中，镁粉末与硅粉末的质量比例为1.7:1至2:1；镁粉末、铜粉末、铁粉末以及铝粉末的粒度均为100%<200目，硅粉末的粒度为100%<460目。

2.根据权利要求1所述铝合金材料，其特征在于，所述粘结剂包括以下质量百分数的聚乙二醇与石蜡：

聚乙二醇 65%~75%，

石蜡 25%~35%。

3.根据权利要求2所述铝合金材料，其特征在于，所述聚乙二醇为聚乙二醇4000。

4.一种铝合金制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将权利要求1至3中任一项所述粘结剂加热至融化；

将权利要求1至3中任一项所述金属材料预热；

将融化后的所述粘结剂、预热后的所述金属材料与无水乙醇共同研磨混合；

烘干；

筛粒；

压制成型。

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，压制成型之后，还包括步骤：脱脂；烧结。

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述脱脂采用草酸脱脂工艺。

7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述烧结采用氢气作为保护气体。

8.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

将权利要求1至3中任一项所述粘结剂在恒温水浴锅中75℃水浴加热至融化；

将权利要求1至3中任一项所述金属材料隔绝空气预热到80℃；

将融化后的所述粘结剂与预热后的所述金属材料分别加入到行星式球磨机中，然后加入无水乙醇共同研磨混合；其中，所述粘结剂及所述金属材料的总体积与无水乙醇的体积相比，比值为2 : 1，所述行星式球磨机中的球磨珠的总体积，与乙醇、粘结剂及金属材料的总体积，两者的体积比为1/3；

采用烘烤箱在隔绝空气的环境下烘干；

采用200目的筛网进行筛粒；

采用压制模具在干压机上压制成型；

采用草酸脱脂，其中，脱脂温度为120℃~140℃，脱脂时间为3小时~5小时，进草酸量为1g/min ~2.5g/min；

采用保护气体进行烧结，其中，保护气体为氢气，烧结温度为580℃~610℃，烧结时间为20小时~24小时，氢气流量为20L/min~50L/min。

9.一种铝合金制品，其特征在于，采用如权利要求4至8中任一项所述制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述铝合金制品，其特征在于，其为微型小齿轮、侧边按键、表带俐仔或USB接口金属件。