CN108330354B - 一种电子设备用高强度铝合金及其制备和挤压方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备用高强度铝合金及其制备和挤压方法，该铝合金为Al‑Mg‑Si‑Cu系高强度铝合金，其制备和挤压方法包括以下步骤：熔化配制铝合金液、炉内喷吹精炼、在线晶粒细化、在线双级除气过滤、半连续铸造、铸锭均匀化、加热与挤压、在线淬火、拉伸矫直和人工时效。本发明通过优化设计铝合金的成分组成及其制备和挤压工艺，提高铝合金的洁净度和组织成分均匀性，使挤压铝合金获得完全再结晶的细小等轴晶粒，消除氧化膜的料纹、花斑、色差等缺陷，提高氧化膜的质量和成品率，挤压铝合金适合于制作便携式电子设备的外观结构件，满足电子设备轻薄化的设计需求。

Description

一种电子设备用高强度铝合金及其制备和挤压方法
技术领域
本发明属于铝合金加工技术领域，具体是涉及一种电子设备用高强度铝合金及其制备和挤压方法。
背景技术
铝合金具有质量轻、独特的金属光泽和质感、优良的导热性能、加工性能和易回收再生等优点，被广泛用于制造各种便携式电子设备的外观结构件，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、液晶显示屏、智能手表、电子阅读器等便携式电子设备的背板、中框、边框等。随着便捷式电子设备轻薄化的发展，急需高强度的铝合金外观结构件来提高机身的抗压、抗摔能力，以避免机身受压或跌落时出现弯曲、弯折、凹陷等变形问题。同时又要求高强度铝合金具有优异的氧化着色效果，以满足消费者对便携式电子设备外观质量的高装饰性要求。
目前，便携式电子设备外观结构件用铝合金主要还是以6063为代表的Al-Mg-Si系铝合金，Al-Mg-Si系铝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，但其强度较低，抗拉强度普遍低于240MPa，难以满足便携式电子设备轻薄化的设计要求。以6013、6061为代表的Al-Mg-Si-Cu系铝合金，由于Mg、Si元素的含量更高，并且含有强化元素Cu，因而具有更高的强度，抗拉强度可达300MPa以上，但Al-Mg-Si-Cu系高强度铝合金的阳极氧化效果较差，废品率较高，氧化膜常常存在组织料纹、花斑、色差等缺陷，无法满足消费者对便携式电子设备外观质量的高装饰性要求。因此，现有Al-Mg-Si-Cu系高强度铝合金及其制备和挤压方法仍有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种电子设备用高强度铝合金及其制备和挤压方法，通过优化设计铝合金的成分组成及其制备和挤压工艺，提高铝合金的洁净度和均匀性，使铝合金获得完全再结晶的细小等轴晶粒组织，消除铝合金氧化膜的料纹、花斑、色差等缺陷，提高铝合金氧化膜的质量和成品率，满足便携式电子设备轻薄化的发展需求。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述电子设备用高强度铝合金，其特点是由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.15～1.25%，Si 0.35～0.45%，Cu 1.05～1.15%，Ti 0.005～0.01%，B 0.001～0.002%，Fe≤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%。
本发明所述电子设备用高强度铝合金的制备和挤压方法，其特点是包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
第二步：将铝锭在770～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.15～1.25%的镁锭、0.35～0.45%的速溶硅和10.5～11.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量为0.5～1%的精炼剂对铝合金液喷吹精炼5～8分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置10～20分钟；
第四步：将铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.1～0.2%的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为3.5～4.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4～5立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
第七步：在铸造温度740～750℃、铸造速度100～130毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率110～120kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第八步：将铝合金铸锭加热至575～585℃均匀化处理2～3小时，再降温至480～490℃继续均匀化处理5～6小时，然后水雾强制冷却至室温；
第九步：将铝合金铸锭加热至430～440℃，在挤压速度3～4米/分钟、挤压比20～25、模具温度400～410℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为4～5%；
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至205～215℃时效1～2小时，然后再降温至140～150℃继续时效3～4小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明通过优化设计铝合金的成分组成及其制备和挤压工艺，解决了铝合金强度和氧化性能之间的矛盾问题，提高了铝合金的洁净度和均匀性，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，消除了铝合金氧化膜的料纹、花斑、色差、黑线、砂眼等缺陷，提高了铝合金氧化膜的质量和成品率；
（2）本发明铝合金的抗拉强度大于360MPa，断后伸长率大于12%，氧化膜表面光泽度值大于15GS，具有强度高、塑性好和优异的阳极氧化效果，适合于制造智能手机、平板电脑、智能手表等便携式电子设备的外观结构件，如背板、中框、边框等。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明所述电子设备用高强度铝合金的制备和挤压流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明作进一步的详细说明。
本发明所述的电子设备用高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.15～1.25%，Si 0.35～0.45%，Cu 1.05～1.15%，Ti 0.005～0.01%，B 0.001～0.002%，Fe≤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%。
Mg、Si、Cu是铝合金的强化元素，这些元素在铝合金中除了具有固溶强化作用外，Mg和Si还可析出Mg2Si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。Mg、Si、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。发明人通过对合金成分的系统研究后发现，当Mg含量小于1.15%，Si含量小于0.35%，或者Cu含量小于1.05%时，铝合金的强度都达不到360MPa。而Mg含量超过1.25%，会导致铝合金氧化膜稀松，不够致密。由于Si无法氧化，当Si含量超过0.45%，会导致氧化膜发灰、发暗。Cu含量超过1.15%，则会导致氧化膜泛黄。当Mg含量为1.15～1.25%，Si含量为0.35～0.45%，Cu含量为1.05～1.15%时，可以平衡铝合金强度与氧化膜质量的矛盾关系，铝合金才可以同时获得高强度和优良的氧化膜质量。
Ti、B是以Al-5Ti-1B合金杆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合金杆中含有大量的TiB2粒子，Al-5Ti-1B合金杆的添加量越多，铝合金液中的TiB2粒子数量也越多，晶粒细化效果也越好。发明人通过大量实验研究发现，当Al-5Ti-1B合金杆的添加量超过0.2%时，大量的TiB2粒子会残留在铝合金中，导致铝合金切削、抛光后表面会出现砂眼、划痕等缺陷，进而降低铝合金的氧化膜质量。因此，选择添加0.1～0.2%的Al-5Ti-1B合金杆，铝合金中含有0.005～0.01%的Ti，0.001～0.002%的B，既满足铝合金铸锭的晶粒细化要求，又可避免铝合金切削、抛光后表面会出现砂眼、划痕等缺陷。
Fe是铝锭、镁锭、速溶硅原材料中不可避免的杂质元素，当Fe含量超过0.1%时，Fe容易与Al、Si会形成Al-Fe、Al-Fe-Si等粗大金属间化合物，这些粗大的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，也是铝合金氧化膜出现黑线、黑斑等缺陷的主要原因。本发明通过选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅作为主要原材料，控制Fe含量≤0.1%，避免Fe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形成铝化物微细弥散相，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料纹、花斑、色差等缺陷的主要原因，因此，必须严格控制Mn、Cr、Zr、Sc、Er等杂质元素的含量。本发明通过选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅作为主要原材料，可控制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，避免氧化膜出现料纹、花斑、色差等缺陷，提高铝合金的氧化质量。
下面对本发明所述电子设备用高强度铝合金的制备和挤压方法及其主要工艺参数的选择意义和理由进行说明。
请参阅附图1，本发明所述的电子设备用高强度铝合金的制备和挤压方法，包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅的速溶硅作为主要原材料，其目的是控制杂质元素Fe的含量≤0.1%，尽量避免Fe与Al、Si形成粗大金属间化合物而降低铝合金的强度和氧化膜质量。原材料的纯度越高，杂质元素Fe的含量越低，但原材料的价格也越贵，会导致铝合金的生产成本大幅度升高。
第二步：将铝锭放入加热炉中在770～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.15～1.25%的镁锭、0.35～0.45%的速溶硅和10.5～11.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
由于熔炼后的铝合金液后续还要经历炉内喷吹精炼预除气除杂处理、炉外添加细化剂在线晶粒细化处理、在线初级除气过滤处理和在线深度除气过滤处理等系列操作，最后再半连续铸造成铸锭，这些处理都会引起铝合金液的温度下降，因此，铝合金液的起始熔炼温度必须设置在770～780℃，否者最后铝合金液的温度则达不到半连续铸造所需的740～750℃，无法获得高冶金质量的铝合金半连续铸锭。
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量为0.5～1%的精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼5～8分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置10～20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0.1～0.2%的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为3.5～4.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4～5立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
气孔和夹杂等缺陷不仅会降低铝合金的强度，还是铝合金氧化膜出现砂眼、蚀孔等缺陷的主要原因。因此，提高铝合金的纯净度是消除铝合金氧化膜出现砂眼、蚀孔、花斑等缺陷的关键。为了提高铝合金的洁净度，本发明首先采用纯度为99.99%的氩气和精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼进行预除气除杂处理，然后再在流槽上用除气机和泡沫陶瓷过滤进行在线初级除气过滤处理，最后再将铝合金液流过除气箱和陶瓷管管式过滤箱进行在线深度除气过滤处理，最终可使铝合金液的气含量低于0.1毫升/100克铝，非金属夹杂物含量PoDFA值低于0.05平方毫米/公斤铝，可完全消除铝合金因气孔和夹杂导致氧化膜出现砂眼、蚀孔等缺陷。
本发明采用的陶瓷管管式过滤箱是一种由多根陶瓷管组装而成的铝合金液过滤装置，其中陶瓷管由氮化硅陶瓷烧制而成，具有过滤面积大、过滤效果高的优点，是目前世界上过滤精度最高的过滤装置，铝合金液中粒径5微米以下夹杂物粒子的过滤效率可达到80%以上，实现对铝合金液的深度过滤净化作用。陶瓷管管式过滤箱的过滤原理及其使用方法是本领域的公知常识，在此不再赘述，具体可参考已公开的相关文献资料，如：袁贺菊，铝熔体过滤装置的发展与应用，有色金属加工，2010年第39卷第3期。
第七步：在铸造温度740～750℃、铸造速度100～130毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率110～120kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
晶粒粗大以及组织成分不均等缺陷不仅会降低铝合金的挤压性能，也是铝合金氧化膜出现花斑、色差等缺陷的重要原因。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，本发明在对铝合金液进行在线晶粒细化处理基础上，再采用超声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。发明人通过深入系统研究后发现，只有在铸造温度740～750℃、铸造速度100～130毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率110～120kW条件下，将铝合金液超声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，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。
第八步：将铝合金铸锭加热至575～585℃均匀化处理2～3小时，再降温至480～490℃继续均匀化处理5～6小时，然后水雾强制冷却至室温；
粗大金属间化合物的存在时导致铝合金氧化膜出现黑线、黑斑等缺陷的主要原因。均匀化处理的目的是使Al-Fe、Al-Fe-Si、Al-Ti等金属间化合物充分熔解，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。发明人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，只有将铝合金铸锭先加热至575～585℃均匀化处理2-3小时，才能完全熔解金属间化合物，然后再降温至480～490℃继续均匀化处理5-6小时，最终才可以完全消除铸锭内部Mg、Si、Cu元素的宏微观偏析，使合金元素和金属间化合物完全固溶到铝基体中，消除元素宏微观偏析和金属间化合物对铝合金氧化膜质量的影响，获得高质量的铝合金氧化膜。
第九步：将铝合金铸锭加热至430～440℃，在挤压速度3～4米/分钟、挤压比20～25、模具温度400～410℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
纤维状晶粒组织是导致铝合金氧化膜出现料纹、色差等缺陷的主要原因。使铝合金获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织则可以消除铝合金氧化膜的料纹、花斑、色差等缺陷。发明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430～440℃，在挤压速度3～4米/分钟、挤压比20～25、模具温度400～410℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温，才能诱发铝合金发生完全再结晶，获得细小均匀的等轴晶组织，避免产生纤维晶和晶粒长大粗化。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，或者由纤维状晶粒和再结晶晶粒共同构成的混合晶粒组织，这种组织状态最终都无法完全消除铝合金氧化膜的料纹、花斑、色差等缺陷。
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为4～5%；
对挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，不均可以获得所需要的精确铝合金尺寸，还可以消除挤压铝合金内部的残余应力。发明人对本发明所述铝合金的拉伸矫直工艺进行研究后发现，如果挤压铝合金的拉伸矫直变形量小于4%，则无法获得所需要的精确铝合金尺寸，也无法完全消除挤压铝合金内部的残余应力。挤压铝合金的拉伸矫直变形量太大，也会导致拉伸矫直困难。
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至205～215℃时效1～2小时，然后再降温至140～150℃继续时效3～4小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
发明人对本发明所述铝合金的时效工艺进行系统研究后发现，将拉伸矫直的铝合金先加热至205～215℃时效1～2小时，然后再降温至140～150℃继续时效3～4小时，最后随炉冷却，铝合金可达到峰值时效强度，即抗拉强度大于360MPa。如果时效步骤、时效温度和时效时间不在上述匹配范围内，铝合金都会出现欠时效或者过时效，铝合金的抗拉强度都达不到360MPa。
下面结合具体的实施例和对比例对本发明的技术方案作进一步的说明，以便更好的理解本发明的技术方案。
实施例1：
电子设备用高强度铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.2%，Si 0.4%，Cu1.1%，Ti 0.0075%，B 0.0015%，Fe 0.08%，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%；制备和挤压方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
第二步：将铝锭放入加热炉中在775℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.2%的镁锭、0.4%的速溶硅和11%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量为0.7%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼6分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置15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0.15%的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4.5立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
第七步：在铸造温度745℃、铸造速度120毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率115kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第八步：将铝合金铸锭加热至580℃均匀化处理2.5小时，再降温至485℃继续均匀化处理5.5小时，然后水雾强制冷却至室温；
第九步：将铝合金铸锭加热至435℃，在挤压速度3.5米/分钟、挤压比22、模具温度405℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为4.5%；
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至210℃时效1.5小时，然后再降温至145℃继续时效3.5小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
实施例2：
电子设备用高强度铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.25%，Si 0.35%，Cu1.05%，Ti 0.01%，B 0.002%，Fe 0.09%，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%；制备和挤压方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
第二步：将铝锭放入加热炉中在770℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.25%的镁锭、0.35%的速溶硅和10.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量为1%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼5分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置20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0.2%的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
第七步：在铸造温度740℃、铸造速度130毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率110kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第八步：将铝合金铸锭加热至585℃均匀化处理2小时，再降温至480℃继续均匀化处理6小时，然后水雾强制冷却至室温；
第九步：将铝合金铸锭加热至440℃，在挤压速度3米/分钟、挤压比25、模具温度400℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为4%；
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至205℃时效2小时，然后再降温至150℃继续时效3小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
实施例3：
电子设备用高强度铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.15%，Si 0.45%，Cu1.15%，Ti 0.005%，B 0.001%，Fe 0.08%，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%；制备和挤压方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
第二步：将铝锭放入加热炉中在780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.15%的镁锭、0.45%的速溶硅和11.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量为0.5%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼8分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置10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0.1%的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为3.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为5立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
第七步：在铸造温度50℃、铸造速度100毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率120kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第八步：将铝合金铸锭加热至575℃均匀化处理3小时，再降温至490℃继续均匀化处理5小时，然后水雾强制冷却至室温；
第九步：将铝合金铸锭加热至440℃，在挤压速度4米/分钟、挤压比20、模具温度410℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为5%；
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至215℃时效1小时，然后再降温至140℃继续时效4小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
对比例1：
电子设备用高强度铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.0%，Si 0.4%，Cu1.1%，Ti 0.0075%，B 0.0015%，Fe 0.08%，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%；制备和挤压方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
第二步：将铝锭放入加热炉中在775℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.0%的镁锭、0.4%的速溶硅和11%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量为0.7%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼6分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置15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0.15%的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4.5立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
第七步：在铸造温度745℃、铸造速度120毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率115kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第八步：将铝合金铸锭加热至580℃均匀化处理2.5小时，再降温至485℃继续均匀化处理5.5小时，然后水雾强制冷却至室温；
第九步：将铝合金铸锭加热至435℃，在挤压速度3.5米/分钟、挤压比22、模具温度405℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为4.5%；
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至210℃时效1.5小时，然后再降温至145℃继续时效3.5小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
对比例2：
电子设备用高强度铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.25%，Si 0.35%，Cu1.05%，Ti 0.01%，B 0.002%，Fe 0.09%，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%；制备和挤压方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
第二步：将铝锭放入加热炉中在770℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.25%的镁锭、0.35%的速溶硅和10.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量为1%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼5分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置20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0.2%的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为4立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
第七步：在铸造温度740℃、铸造速度130毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率110kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第八步：将铝合金铸锭加热至585℃均匀化处理2小时，再降温至480℃继续均匀化处理6小时，然后水雾强制冷却至室温；
第九步：将铝合金铸锭加热至450℃，在挤压速度3米/分钟、挤压比25、模具温度400℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为4%；
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至205℃时效2小时，然后再降温至150℃继续时效3小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
对比例3：
电子设备用高强度铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.15%，Si 0.45%，Cu1.15%，Ti 0.005%，B 0.001%，Fe 0.08%，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%；制备和挤压方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、99.95%的镁锭、99.9%的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
第二步：将铝锭放入加热炉中在780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.15%的镁锭、0.45%的速溶硅和11.5%的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99%的氩气和占原材料总重量为0.5%的六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼8分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置10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0.1%的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为3.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99%、氩气流量为5立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
第七步：在铸造温度50℃、铸造速度100毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率120kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第八步：将铝合金铸锭加热至575℃均匀化处理3小时，再降温至490℃继续均匀化处理5小时，然后水雾强制冷却至室温；
第九步：将铝合金铸锭加热至440℃，在挤压速度4米/分钟、挤压比20、模具温度420℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为5%；
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至215℃时效1小时，然后再降温至140℃继续时效4小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
按照国家标准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》，将实施例1-3和对比例1-3的铝合金加工成标准拉伸试样，在WCW-2000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。
按照国家标准GB/T 3246.1-2012《变形铝及铝合金制品组织检验方法第1部分：显微组织检验方法》，在实施例1-3和对比例1-3的铝合金上取样，试样经磨制、抛光和腐蚀后，在NYP-250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。
将实施例1-3和对比例1-3的铝合金加工成标准试样，在硫酸80g/L、电流密度1.2A/dm2、电压15V、氧化时间10min条件下进行阳极氧化，按照国家标准GB/T12967.6-2008《铝及铝合金阳极氧化膜检测方法 第6部分:目视观察法检验着色阳极氧化膜色差和外观质量》检测铝合金氧化膜的质量，检测结果如表1所示。按照国家标准GB/T 20503-2006《铝及铝合金阳极氧化阳极氧化膜镜面反射率和镜面光泽度的测定》对铝合金的60°镜面光泽度进行测定，检测结果如表1所示。
从表1可看到，实施例1-3的铝合金的抗拉强度大于360MPa，断后伸长率大于12%，金相显微组织为细小均匀的等轴晶，晶粒平均尺寸小于50微米，氧化膜无料纹、花斑、色差等缺陷，氧化膜光泽度值大于15GS。对比例1的铝合金由于Mg含量低于1.15%，导致铝合金的抗拉强度低于360MPa。对比例2的铝合金由于铸锭高于440℃，而对比例3的铝合金由于模具温度高于410℃，都导致无法诱发铝合金发生完全再结晶，只能得到由纤维状晶+等轴晶共同构成的混合晶粒组织，最终导致氧化膜存在料纹、花斑、色差等缺陷，氧化膜光泽度值低于15GS。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (1)

1.一种电子设备用高强度铝合金的制备和挤压方法，其特征在于该铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.15～1.25％，Si 0.35～0.45％，Cu 1.05～1.15％，Ti 0.005～0.01％，B 0.001～0.002％，Fe≤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％；其制备和挤压方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9％的铝锭、99.95％的镁锭、99.9％的速溶硅以及Al-10Cu合金和Al-5Ti-1B合金杆为原材料；
第二步：将铝锭在770～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.15～1.25％的镁锭、0.35～0.45％的速溶硅和10.5～11.5％的Al-10Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用纯度为99.99％的氩气和占原材料总重量为0.5～1％的精炼剂对铝合金液喷吹精炼5～8分钟，进行预除气除杂处理，扒渣后再静置10～20分钟；
第四步：将铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.1～0.2％的Al-5Ti-1B合金杆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250转/分钟、氩气纯度为99.99％、氩气流量为3.5～4.5立方米/小时的除气机石墨转子和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线初级除气过滤处理；
第六步：将铝合金液再依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气纯度为99.99％、氩气流量为4～5立方米/小时的石墨转子除气箱和陶瓷管管式过滤箱，进行在线深度除气过滤处理；
第七步：在铸造温度740～750℃、铸造速度100～130毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa、超声波频率60kHz和超声波输出功率110～120kW条件下将铝合金液超声波搅拌半连续铸造成铝合金铸锭；
第八步：将铝合金铸锭加热至575～585℃均匀化处理2～3小时，再降温至480～490℃继续均匀化处理5～6小时，然后水雾强制冷却至室温；
第九步：将铝合金铸锭加热至430～440℃，在挤压速度3～4米/分钟、挤压比20～25、模具温度400～410℃条件下进行挤压成形，并将挤压成形的铝合金穿水冷却至室温；
第十步：将挤压成形的铝合金进行拉伸矫直，拉伸矫直变形量为4～5％；
第十一步：将拉伸矫直的铝合金加热至205～215℃时效1～2小时，然后再降温至140～150℃继续时效3～4小时，随炉冷却后得到电子设备用高强度铝合金。
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