CN108048715A - 一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金及其挤压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金及其挤压方法，所述铝合金由以下质量百分比的成分组成：Zn 5.1～5.5%，Mg 0.85～1.05%，Cu 0.15～0.25%，Ti 0.015～0.03%，B 0.003～0.006%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质；其挤压方法包括配料、熔化铝合金液、炉内喷吹精炼、在线晶粒细化、在线除气过滤、半连续铸造、铸锭均匀化、加热与挤压、在线淬火和人工时效处理；通过该方法挤压的铝合金具有优异的氧化着色效果，氧化膜色泽均匀、质感细腻、光泽度高，适合于制作各种消费电子产品的壳体，满足电子产品大屏化和轻薄化的发展需求。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金及其挤压技术领域，特别涉及一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金及其挤压方法。
背景技术
随着智能手机、平板电脑、液晶显示屏、智能电视等消费电子产品大屏化和轻薄化的发展，急需高强度的铝合金外壳、中框或边框来提高机身的抗弯能力，以避免机身受压时出现弯曲、弯折等现象，同时又要求铝合金具有优异的氧化着色效果，以满足消费者对电子产品外观件的高装饰性要求。
目前，消费类电子产品壳体用铝合金主要是6063合金。6063合金为中强度铝合金，虽然具有优异的挤压加工性能和氧化着色效果，但其强度普遍较低，满足不了消费类电子产品大屏化和轻薄化的发展要求。7003合金是可热处理强化的高强度铝合金，虽然具有强度高的优点，但氧化着色效果较差，氧化膜常常存在组织条纹、色差等缺陷，导致7003合金氧化膜质感不够细腻、光泽度低，着色效果较差等，无法满足消费者对电子产品外观件的高装饰性要求。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金及其挤压方法，通过优化7003合金的成分及其挤压工艺参数，使铝合金挤压材获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织，消除铝合金氧化膜的组织条纹和色差，提高铝合金的氧化着色效果。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金，所述铝合金由以下质量百分比的成分组成：Zn 5.1～5.5%，Mg 0.85～1.05%，Cu 0.15～0.25%，Ti 0.015～0.03%，B 0.003～0.006%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，Ti与B的质量比为5:1，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
S001. 选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
S002. 将铝锭放入熔化炉中770～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.1～5.5%的锌锭、0.85～1.05%的镁锭和1.5～2.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
S003. 用纯度为99.9%的氩气对熔化炉内铝合金液喷吹精炼10～15分钟，扒渣后再静置30～40分钟；
S004. 将熔化炉内铝合金液导入流槽，然后将占原材料总重量为0.3～0.6%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
S005.将经过在线晶粒细化处理后的铝合金液依次流过设置在流槽上的除气机和泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
S006.将除气过滤后的铝合金液在电磁搅拌下半连续铸造成铝合金铸锭；
S007.将铝合金铸锭加热均匀化处理两次，水雾强制冷却至室温；
S008.将步骤S007处理后的铝合金铸锭加热并挤压成型，然后穿水冷却至室温；
S009.将步骤S008处理后的铝合金加热时效，随炉冷却后得成品。
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法中，所述步骤S005中的除气机的旋转速度为150～160转/分钟、氩气流量为5～6立方米/小时，泡沫陶瓷过滤板的孔隙度为100～120ppi。
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法中，所述步骤S006中铝合金铸锭的铸造条件为：铸造温度670～680℃、铸造速度120～130毫米/分钟、冷却水压力1～2MPa、电磁频率20～30kHz和电磁功率100～110kW。
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法中，所述步骤S007中铝合金铸锭的均匀化处理过程为：先加热至350～360℃均匀化处理2-3小时，再继续加热到560～570℃均匀化处理3-4小时。
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法中，所述步骤S008中铝合金铸锭挤压成型的条件为：加热至450～460℃，在挤压速度5～6米/分钟、挤压比80～90、模具温度430～440℃条件下进行挤压成形。
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法中，所述步骤S009中将成型后的铝合金加热至160～170℃时效6～8小时，随炉冷却后得成品。
有益效果：
本发明提供了一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金及其挤压方法，与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明通过优化设计铝合金的成分组成，解决了7003合金的强度与氧化膜质量之间的矛盾关系，确保铝合金具有高强度和优异的氧化着色效果；
（2）本发明通过炉内喷吹精炼和炉外在线除气过滤措施，大幅度地提高铝合金的洁净度，消除了气孔、夹杂等组织缺陷，确保铝合金获得高强度和优异的氧化着色效果；
（3）本发明通过采用Al-5Ti-1B合金丝在线晶粒细化处理和电磁搅拌半连续铸造技术制备铝合金铸锭，细化铝合金铸锭的晶粒组织，确保铝合金挤压后获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织；
（4）本发明通过优化设计铝合金铸锭的均匀化、加热和挤压工艺参数，使铝合金挤压材获得完全再结晶的细小均匀等轴晶体组织，消除了氧化膜的组织条纹和色差，提高铝合金的氧化着色效果；
（5）所述铝合金的抗拉强度大于360MPa，断后伸长率大于12%，阳极氧化色膜色泽均匀、质感细腻、光泽度高，具有优异的着色效果，适用于制造各种对强度和表面装饰性要求较高的铝合金板材或管棒型材。
附图说明
图1为本发明提供的所述用于消费电子品壳体的高强度铝合金的挤压方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种用于消费电子品壳体的高强度铝合金及其挤压方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金，所述铝合金由以下质量百分比的成分组成：Zn 5.1～5.5%，Mg 0.85～1.05%，Cu 0.15～0.25%，Ti 0.015～0.03%，B0.003～0.006%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，Ti与B的质量比为5:1，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
Zn、Mg、Cu是铝合金的主要合金元素，这些元素在铝合金中具有固溶强化作用，另外，Zn和Mg还可析出MgZn2强化相，Cu和Al还可析出Al2Cu强化相，进一步增强铝合金的强度。Zn、Mg、Cu的含量越高，铝合金的强度也越高，但铝合金的氧化膜的质量也会逐渐变差，氧化膜出现发灰、发暗、泛黄等问题。申请人通过对合金成分的系统研究后发现，当Zn含量小于5.1%，Mg含量小于0.85%或者Cu含量小于0.15%时，铝合金的强度达不到电子产品大屏化和轻薄化发展对铝合金外壳所需的360MPa；当Zn含量大于5.5%，Mg含量大于1.05%或者Cu含量大于0.25%时，会导致铝合金的强度过高，挤压加工十分困难，特别是铝合金的氧化膜质量会出现显著恶化；当Zn含量为5.1～5.5%，Mg含量为0.85～1.05%，Cu含量为0.15～0.25%时，可以平衡铝合金强度与氧化膜质量的矛盾关系，满足电子产品对铝合金外壳的强度和氧化膜质量要求。
Ti、B是以Al-5Ti-1B合金丝形式加入到铝合金液中，主要作用是细化铝合金铸锭的晶粒组织，改善铝合金铸锭的组织均匀性。Al-5Ti-1B合金丝中含有大量的TiB2粒子，Al-5Ti-1B合金丝的添加量越多，铝合金液中的TiB2粒子数量也越多，晶粒细化效果也越好。申请人的大量实验研究证明，当Al-5Ti-1B合金丝的添加量超过0.6%时，大量的TiB2粒子会残留在铝合金中，导致铝合金挤压材车铣、抛光后表面出现砂眼、划条等缺陷，进而影响铝合金的氧化着色效果。因此，选择添加0.3～0.6%的Al-5Ti-1B合金丝，铝合金中含有0.015～0.03%的Ti，0.003～0.006%的B，既满足铝合金铸锭的晶粒细化要求，又可避免铝合金挤压材在车铣、抛光后表面出现砂眼、划条等缺陷。
Fe、Si是铝锭、镁锭、锌锭中不可避免的杂质元素，当Fe含量超过0.12%、Si含量超过0.1%时，Fe和Si会形成粗大的AlFeSi金属间化合物，粗大AlFeSi金属间化合物不仅会恶化铝合金的力学性能，还会导致铝合金氧化膜厚度不均，氧化膜发灰、发暗，表面出现黑线、黑斑、蚀孔等缺陷。本发明通过选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭作为主要原材料，控制Fe含量小于或等于0.12%，Si含量小于或等于0.1%，避免Fe、Si杂质元素对铝合金强度和氧化膜质量的负面影响，确保铝合金获得所需的力学性能和氧化着色效果。
Mn、Cr、Zr、Sc、Er等是传统铝合金中经常添加的微合金元素，这些元素虽然可以细化铝合金的晶粒，提高铝合金的强度，但也会与Al形成共格或非共格的铝化物微细弥散相，从而抑制铝合金再结晶的发生，使铝合金挤压后保持纤维状的晶粒组织，而纤维状的晶粒组织是铝合金氧化膜出现组织条纹、色差等缺陷的主要原因。本发明通过选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭作为主要原材料，控制Mn、Cr、Zr、Sc、Er等杂质元素的单个含量均小于0.01%，总量小于0.05%，可以消除这些元素对再结晶的抑制作用，确保铝合金挤压时得到充分再结晶，获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织，避免氧化膜出现组织条纹、色差等缺陷，提高铝合金的氧化着色效果。
请参阅图1，一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
S001. 选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
S002. 将铝锭放入熔化炉中770～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.1～5.5%的锌锭、0.85～1.05%的镁锭和1.5～2.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
S003. 用纯度为99.9%的氩气对熔化炉内铝合金液喷吹精炼10～15分钟，扒渣后再静置30～40分钟；
S004. 将熔化炉内铝合金液导入流槽，然后将占原材料总重量为0.3～0.6%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
S005.将经过在线晶粒细化处理后的铝合金液依次流过设置在流槽上的除气机和泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
S006.将除气过滤后的铝合金液在电磁搅拌下半连续铸造成铝合金铸锭；
S007.将铝合金铸锭加热均匀化处理两次，水雾强制冷却至室温；
S008.将步骤S007处理后的铝合金铸锭加热并挤压成型，然后穿水冷却至室温；
S009.将步骤S008处理后的铝合金加热时效，随炉冷却后得成品。
气孔、夹杂、晶粒粗大以及组织成分不均等缺陷都会降低铝合金的阳极氧化膜质量，因此，提高铝合金的纯净度、细化晶粒组织和消除组织成分不均是使铝合金获得优异氧化着色效果的基础保障。
为了提高铝合金的洁净度，本发明首先采用纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼10～15分钟，扒渣后再静置30～40分钟，然后再在流槽上用除气机和泡沫陶瓷过滤进行在线除气过滤，对铝合金液进行深度净化，大幅度提高铝合金的洁净度，确保铝合金获得优异的氧化着色效果。
为了消除铝合金铸锭的晶粒粗大以及组织成分不均等缺陷，本发明在采用0.3～0.6%的Al-5Ti-1B合金丝在线晶粒细化处理基础上，再采用电磁搅拌半连续铸造技术制备铝合金铸锭，进一步细化铝合金铸锭的晶粒和改善组织成分均匀性。
采用上述方法挤压的铝合金，抗拉强度大、断后伸长率大。阳极氧化膜色泽均匀、质感细腻、光泽度高、具有优异的着色效果。
优选地，所述步骤S005中的除气机的旋转速度为150～160转/分钟、氩气流量为5～6立方米/小时，泡沫陶瓷过滤板的孔隙度为100～120ppi；采用上述除气过滤参数，使铝合金液的气含量低于0.09毫升/100克铝，非金属夹杂物含量PoDFA低于0.06平方毫米/公斤，大幅度提高铝合金的洁净度，确保铝合金获得优异的氧化着色效果。
优选地，所述步骤S006中铝合金铸锭的铸造条件为：铸造温度670～680℃、铸造速度120～130毫米/分钟、冷却水压力1～2MPa、电磁频率20～30kHz和电磁功率100～110kW；申请人通过深入研究后发现，在铸造温度670～680℃、铸造速度120～130毫米/分钟、冷却水压力1～2MPa、电磁频率20～30kHz和电磁功率100～110kW条件下将铝合金液电磁搅拌半连续铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭的晶粒尺寸小于60微米，才能满足铝合金铸锭的挤压要求，才能确保铝合金挤压后获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织要求。
优选地，所述步骤S007中铝合金铸锭的均匀化处理过程为：先加热至350～360℃均匀化处理2-3小时，再继续加热到560～570℃均匀化处理3-4小时；均匀化处理的目的是消除铸锭内部合金元素的宏微观偏析，使合金元素充分固溶，使粗大金属间化合物充分熔解固溶。通过对本发明所述铝合金铸锭的均匀化制度进行系统研究后发现，将铝合金铸锭加热至350～360℃均匀化处理2-3小时，再继续加热到560～570℃均匀化处理3-4小时，然后水雾强制冷却至室温，才可以完全消除铸锭内部Zn、Mg元素的宏微观偏析，使粗大金属间化合物充分熔解固溶，满足电子产品外壳对高强度铝合金铸锭挤压的组织成分均匀性要求。
优选地，所述步骤S008中铝合金铸锭挤压成型的条件为：加热至450～460℃，在挤压速度5～6米/分钟、挤压比80～90、模具温度430～440℃条件下进行挤压成形；使铝合金挤压材获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织是消除铝合金氧化膜出现组织条纹、色差等缺陷，提高铝合金氧化着色效果的关键。申请人通过对本发明所述铝合金的挤压工艺及参数进行系统研究后发现，将铝合金铸锭加热至450～460℃，在挤压速度5～6米/分钟、挤压比80～90、模具温度430～440℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温，才能诱发铝合金完全再结晶，获得细小均匀的等轴晶组织，满足氧化着色对铝合金的组织结构要求，消除铝合金氧化膜的组织条纹、色差等缺陷，获得高质量的氧化着色效果。如果挤压工艺参数不在上述匹配范围内，均无法获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织，只能得到纤维状的晶粒组织，或者粗大的再结晶细晶组织，或者由纤维状晶粒与再结晶晶粒共同构成的混合晶粒组织，并且还可能出现铝合金变形抗力会太大，挤压困难，或者无法获得期望的铝合金强度等问题。
优选地，所述步骤S009中将成型后的铝合金加热至160～170℃时效6～8小时，随炉冷却后得成品；申请人通过对本发明所述铝合金挤压材的人工时效工艺进行系统研究后发现，将挤压铝合金加热至160～170℃时效6～8小时，然后随炉冷却到室温，铝合金可得到所需的时效强度，满足电子产品对铝合金外壳的强度要求。如果时效温度低于160℃或者时效时间小于6小时，则时效效果不充分，而时效温度高于170℃或者时效时间大于8小时，则会出现过时效，均达不到期望的铝合金强度。
实施例 1
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Zn5.1%，Mg 1.05%，Cu 0.15%，Ti 0.015%，B 0.003%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
所述铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.1%的锌锭、1.05%的镁锭和1.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.9%的氩气对熔化炉内铝合金液喷吹精炼15分钟，扒渣后再静置30分钟；
第四步：将熔化炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.3%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为150转/分钟、氩气流量为6立方米/小时的除气机和孔隙度为100ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度680℃、铸造速度120毫米/分钟、冷却水压力2MPa、电磁频率20kHz和电磁功率110kW条件下将铝合金液电磁搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至350℃均匀化处理3小时，再继续加热到570℃均匀化处理3小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至450℃，在挤压速度5米/分钟、挤压比90、模具温度4440℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至160℃时效8小时，随炉冷却后得成品。
实施例 2
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Zn5.3%，Mg 0.85%，Cu 0.25%，Ti 0.015%，B 0.003%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
所述铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中775℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.3%的锌锭、0.85%的镁锭和2.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.9%的氩气对熔化炉内铝合金液喷吹精炼12分钟，扒渣后再静置35分钟；
第四步：将熔化炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.3%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为155转/分钟、氩气流量为5.5立方米/小时的除气机和孔隙度为110ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度675℃、铸造速度130毫米/分钟、冷却水压力1.5MPa、电磁频率25kHz和电磁功率100kW条件下将铝合金液电磁搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至355℃均匀化处理2.5小时，再继续加热到570℃均匀化处理3小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至460℃，在挤压速度5米/分钟、挤压比80、模具温度440℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至165℃时效7小时，随炉冷却后得成品。
实施例 3
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Zn5.4%，Mg 0.9%，Cu 0.2%，Ti 0.02%，B 0.004%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
所述铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中770℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.4%的锌锭、0.9%的镁锭和2%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.9%的氩气对熔化炉内铝合金液喷吹精炼15分钟，扒渣后再静置30分钟；
第四步：将熔化炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.4%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为160转/分钟、氩气流量为5立方米/小时的除气机和孔隙度为120ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度680℃、铸造速度120毫米/分钟、冷却水压力2MPa、电磁频率30kHz和电磁功率110kW条件下将铝合金液电磁搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至360℃均匀化处理2小时，再继续加热到560℃均匀化处理4小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至460℃，在挤压速度6米/分钟、挤压比80、模具温度440℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至170℃时效6小时，随炉冷却后得成品。
实施例 4
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Zn5.1%，Mg 0.85%，Cu 0.15%，Ti 0.015%，B 0.003%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
所述铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.1%的锌锭、0.85%的镁锭和1.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.9%的氩气对熔化炉内铝合金液喷吹精炼15分钟，扒渣后再静置40分钟；
第四步：将熔化炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.3%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为150转/分钟、氩气流量为6立方米/小时的除气机和孔隙度为100ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度680℃、铸造速度120毫米/分钟、冷却水压力1MPa、电磁频率25kHz和电磁功率105kW条件下将铝合金液电磁搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至355℃均匀化处理2.5小时，再继续加热到565℃均匀化处理3.5小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至455℃，在挤压速度5.5米/分钟、挤压比85、模具温度435℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至165℃时效7小时，随炉冷却后得成品。
实施例 5
所述用于消费电子产品壳体的高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Zn5.5%，Mg 0.9%，Cu 0.25%，Ti 0.03%，B 0.006%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
所述铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
第二步：将铝锭在770℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.5%的锌锭、0.9%的镁锭和2.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼13分钟，扒渣后再静置35分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.6%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为155转/分钟、氩气流量为5.5立方米/小时的除气机和孔隙度为110ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度675℃、铸造速度125毫米/分钟、冷却水压力1.5MPa、电磁频率20kHz和电磁功率110kW条件下将铝合金液电磁搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至360℃均匀化处理2小时，再继续加热到560℃均匀化处理4小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至450℃，在挤压速度5米/分钟、挤压比90、模具温度430℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至165℃时效7小时，随炉冷却后得成品。
对比例 1
铝合金由以下质量百分比的成分组成：Zn 5.1%，Mg 1.05%，Cu 0.15%，Ti 0.015%，B0.003%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
所述铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
第二步：将铝锭在780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.1%的锌锭、1.05%的镁锭和1.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼15分钟，扒渣后再静置30分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.3%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为150转/分钟、氩气流量为6立方米/小时的除气机和孔隙度为100ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度680℃、铸造速度120毫米/分钟、冷却水压力2MPa、电磁频率20kHz和电磁功率110kW条件下将铝合金液电磁搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至350℃均匀化处理3小时，再继续加热到570℃均匀化处理3小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至430℃，在挤压速度5米/分钟、挤压比90、模具温度4440℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至160℃时效8小时，随炉冷却后得成品。
对比例 2
铝合金由以下质量百分比的成分组成：Zn 5.3%，Mg 0.85%，Cu 0.25%，Ti 0.015%，B0.003%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
所述铝合金的挤压方法，包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
第二步：将铝锭在775℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.3%的锌锭、0.85%的镁锭和2.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼12分钟，扒渣后再静置35分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.3%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为155转/分钟、氩气流量为5.5立方米/小时的除气机和孔隙度为110ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度675℃、铸造速度130毫米/分钟、冷却水压力1.5MPa、电磁频率25kHz和电磁功率100kW条件下将铝合金液电磁搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至355℃均匀化处理2.5小时，再继续加热到570℃均匀化处理3小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至460℃，在挤压速度5米/分钟、挤压比60、模具温度440℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至165℃时效7小时，随炉冷却后得成品。
按行业标准YB/T4290-2012《金相检测面上最大晶粒尺寸级别测定方法》，分别在实施例1～5和对比例1～2挤压的铝合金上取样，试样经磨制、抛光和腐蚀后，在LEICA-300型金相显微镜下对铝合金挤压方向的显微组织进行观察，测量晶粒的平均尺寸，检测结果如表1所示。
按国家标准GB/T16865-2013《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》，分别将实施例1～5和对比例1～2挤压的铝合金加工成标准拉伸试样，在HGF-500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2毫米/分钟，检测铝合金的抗拉强度和断后伸长率，检测结果如表1所示。
按国家标准GB/T12967.4-2014《铝及铝合金阳极氧化膜检测方法》，分别将实施例1～5和对比例1～2挤压的铝合金加工成标准试样，在硫酸80g/L、柠檬酸9g/L、乳酸7g/L、电流密度1.5A/dm2、电压10V、氧化时间30min条件下进行阳极氧化，检测铝合金的氧化膜质量，检测结果如表1所示。
表1 实施例1～5和对比例1～2铝合金的抗拉强度、断后伸长率、金相显微组织和阳极氧化膜质量的检测结果
从表1可看到，实施例1～5所挤压的铝合金的抗拉强度大于360MPa，断后伸长率大于12%，金相显微组织为完全再结晶的细小等轴晶粒组织，晶粒平均尺寸小于40微米，阳极氧化膜无组织条纹和色差，色泽均匀，质感细腻，光泽度高，表明本发明挤压的铝合金具有强度高和优异的阳极氧化效果。对比例1由于铝合金的铸锭加热低于450℃，对比例2由于铝合金挤压比低于80，虽然铝合金的力学性能都较高，但金相显微都为纤维晶与再结晶晶粒，晶粒平均尺寸较大，导致阳极氧化膜存在组织条纹和色差，色泽不均，质感差，光泽度低，无法满足电子产品外观件的高装饰性要求。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于消费电子产品壳体的高强度铝合金，其特征在于，所述铝合金由以下质量百分比的成分组成：Zn 5.1～5.5%，Mg 0.85～1.05%，Cu 0.15～0.25%，Ti 0.015～0.03%，B0.003～0.006%，Fe≤0.12%，Si≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，Ti与B的质量比为5:1，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
2.一种如权利要求1所述的用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法，其特征在于，包括以下步骤：
S001. 选用纯度为99.85%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金丝为原材料；
S002. 将铝锭放入熔化炉中770～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.1～5.5%的锌锭、0.85～1.05%的镁锭和1.5～2.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
S003. 用纯度为99.9%的氩气对熔化炉内铝合金液喷吹精炼10～15分钟，扒渣后再静置30～40分钟；
S004. 将熔化炉内铝合金液导入流槽，然后将占原材料总重量为0.3～0.6%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；
S005.将经过在线晶粒细化处理后的铝合金液依次流过设置在流槽上的除气机和泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
S006.将除气过滤后的铝合金液在电磁搅拌下半连续铸造成铝合金铸锭；
S007.将铝合金铸锭加热均匀化处理两次，水雾强制冷却至室温；
S008.将步骤S007处理后的铝合金铸锭加热并挤压成型，然后穿水冷却至室温；
S009.将步骤S008处理后的铝合金加热时效，随炉冷却后得成品。
3.根据权利要求2所述的用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法，其特征在于，所述步骤S005中的除气机的旋转速度为150～160转/分钟、氩气流量为5～6立方米/小时，泡沫陶瓷过滤板的孔隙度为100～120ppi。
4.根据权利要求2所述的用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法，其特征在于，所述步骤S006中铝合金铸锭的铸造条件为：铸造温度670～680℃、铸造速度120～130毫米/分钟、冷却水压力1～2MPa、电磁频率20～30kHz和电磁功率100～110kW。
5.根据权利要求2所述的用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法，其特征在于，所述步骤S007中铝合金铸锭的均匀化处理过程为：先加热至350～360℃均匀化处理2-3小时，再继续加热到560～570℃均匀化处理3-4小时。
6.根据权利要求2所述的用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法，其特征在于，所述步骤S008中铝合金铸锭挤压成型的条件为：加热至450～460℃，在挤压速度5～6米/分钟、挤压比80～90、模具温度430～440℃条件下进行挤压成形。
7.根据权利要求2所述的用于消费电子产品壳体的高强度铝合金的挤压方法，其特征在于，所述步骤S009中将成型后的铝合金加热至160～170℃时效6～8小时，随炉冷却后得成品。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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