CN108396209A - 一种6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，包括芯层合金和包覆层合金，6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法，操作步骤为(1)芯层合金和包覆层合金板材制备；(2)表面处理；(3)焊接固定；(4)预热、热轧；(5)横切切板；(6)固溶淬火；(7)拉伸；(8)时效；(9)锯切，即得6xxx/7xxx铝合金复合材料成品。本发明方法通过轧制复合方式制备6xxx/7xxx铝合金复合材料，同时限定了固溶淬火和时效的工艺，使材料获得高强度特质的同时也兼具了优异阳极氧化效果的特点，能够满足高端电子产品对外观和强度的要求，是制造电子产品外观件的理想材料，具有很大应用潜力。

Description

一种6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金复合材料的制备方法，特别涉及一种6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法。
背景技术
电子产品外观件要求材质具有强度高、耐刮擦、导热性良好、外观出众等特点，以期达到保护、散热、美观的作用。铝合金材料以其质轻、高成形性、散热性良好、表面氧化处理色泽亮丽美观等优点，正逐渐替代钢材成为手机、平板电脑、笔记本电脑等3C电子产品外观结构件的首选材质。目前，最受3C行业关注的铝合金当属7xxx系和6xxx系两大类，其中，7xxx系铝合金强度硬度最高，可为电子产品的结构强度提供充分的保证，但该系合金一直存在阳极氧化困难、阳极良率较低的通病，使其应用受到了很大的限制；相比之下，6xxx系铝合金虽然强度仅是适中，但其具有很好的表面阳极氧化效果，已广泛用于3C电子产品外观件中。
目前，随着电子产品轻量化、个性化和高性能化的发展，3C电子行业对电子产品外观件的材料也提出了更高的要求。现有技术制备的单一材质铝合金受限于材料本身的特性，即高强度需要通过高合金化来实现，但高合金化却会恶化阳极氧化效果，所以，材料强度和阳极氧化性能无法同时提高到优异的水平。因此，开发一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，通过轧制复合的方式充分结合7xxx系和6xxx系铝合金材料各自的优势特性，以7xxx合金为芯层保证材料的高强度，以6xxx合金为包覆层保证材料的阳极氧化效果，使材料兼具高强和优异阳极氧化效果的特质，将具有极大的应用价值和市场潜力。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电子产品外观件用6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法，材料兼具高强和优异阳极氧化效果的特质。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，包括芯层合金和包覆层合金，6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法，包含以下操作步骤：
(1)芯层合金和包覆层合金板材制备：分别制备出芯层合金板材和包覆层合金板材，芯层合金板材厚220～490mm；包覆层合金板材厚13～105mm，芯层合金板材占厚度比例70％～95％，包覆层合金板材占厚度比例5％～30％；
(2)表面处理：将步骤(1)中所得的芯层合金板材和包覆层合金板材分别进行表面处理，表面处理指将芯层合金板材和包覆层合金板材的待焊接接触面的油污、铝屑等清洗干净；
(3)焊接固定：将步骤(2)中表面处理后的芯层合金板材和包覆层合金板材按照包覆层/芯层的组合方式进行焊接固定；
(4)预热、热轧：将步骤(3)焊接好的合金板材料放入加热炉进行预热，加热温度为400～500℃，保温2～15小时，加热完成后出炉进入轧机进行热轧复合，热轧终轧温度≥250℃，制得复合卷材；
(5)横切切板：将步骤(4)得到复合卷材在横切机组上进行开卷并矫直后切板，得到复合板材；
(6)固溶淬火：将步骤(5)切好的复合板材进行固溶处理，固溶温度为450～495℃，保温时间为10～90分钟，然后进行水淬；
(7)拉伸：将步骤(6)中淬火后的复合板材在拉伸机上进行拉伸；
(8)时效：将步骤(7)拉伸后的复合板材进行时效处理，时效处理温度为110～140℃，保温时间为13～24小时；
(9)锯切：将步骤(8)时效处理后的复合板材进行锯切，即得6xxx/7xxx铝合金复合材料成品。
优选的是，步骤(1)中通过熔炼、铸造、均匀化退火、锯切、铣面分别制备出芯层合金板材和包覆层合金板材。
优选的是，步骤(1)中所述的芯层合金为高强度的7xxx铝合金，包覆层合金为阳极氧化效果优异的6xxx铝合金。
优选的是，步骤(1)中所述的芯层合金的成分按照质量百分比计由以下元素组成：Si≤0.4％，Fe≤0.5％，Cu＝1.2～2.0％，Mn≤0.3％，Mg＝2.1～2.9％，Cr＝0.18～0.28％，Zn＝5.1～6.1％，Ti≤0.2％，余量为Al和不可避免的元素，每种不可避免的元素都低于0.05％，且总量小于0.15％。
优选的是，步骤(1)中所述的包覆层合金按照质量百分比计由以下元素组成：Si＝0.2～0.6％，Fe≤0.35％，Cu≤0.1％，Mn≤0.1％，Mg＝0.45～0.9％，Cr≤0.1％，Zn≤0.1％，Ti≤0.1％，余量为Al和不可避免的元素，每种不可避免的元素都低于0.05％，且总量小于0.15％。
优选的是，步骤(1)中所述的芯层合金占厚度比例为70％～95％，包覆层合金占厚度比例为5％～30％，即芯层合金占6xxx/7xxx铝合金复合材料总厚度的70％～95％，包覆层合金占6xxx/7xxx铝合金复合材料总厚度的5％～30％。
优选的是，步骤(7)中所述的拉伸量为0.5～3％。
一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，其包括芯层合金和包覆层合金，所述的芯层合金为高强度的7xxx铝合金，包覆层合金为阳极氧化效果优异的6xxx铝合金，所述的芯层合金占厚度比例为70％～95％，包覆层合金占厚度比例为5％～30％，所述的6xxx/7xxx铝合金复合材料由上述方法制备得到。
上述制备得到的产品6xxx/7xxx铝合金复合材料可用于电子产品外观件使用，特别是3C电子行业电子产品外观件。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明制备得到的6xxx/7xxx铝合金复合材料，芯层为高强度7xxx系铝合金，从而保证了电子产品外观件材料的强度和硬度；包覆层选择阳极氧化性能优异的6xxx系铝合金，从而使其表面具有良好的阳极氧化效果；
(2)本发明方法充分结合7xxx系和6xxx系铝合金材料各自的优势特性，通过轧制复合方式制备6xxx/7xxx铝合金复合材料，同时限定了固溶淬火和时效的工艺，使材料获得高强度特质的同时也兼具了优异阳极氧化效果的特点；
(3)本发明方法制备所得6xxx/7xxx铝合金复合材料能够满足高端电子产品对外观和强度的要求，是制造电子产品外观件的理想材料，具有很大应用潜力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，包括芯层合金和包覆层合金，芯层合金为高强度的7xxx铝合金，芯层合金中各元素的质量百分比为Si 0.06％，Fe 0.15％，Cu 1.35％，Mn0.06％，Mg 2.40％，Cr 0.25％，Zn 5.85％，Ti 0.02％，余量为Al和不可避免的元素；包覆层合金为阳极氧化效果优异的6xxx铝合金，包覆层合金中各元素的质量百分比为Si0.45％，Fe 0.18％，Cu 0.07％，Mn 0.05％，Mg 0.75％，Cr 0.02％，Zn 0.03％，Ti 0.03％，余量为Al和不可避免的元素；所述6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)芯层合金和包覆层合金板材制备：将上述配料好的芯层合金和包覆层合金的原料分别通过熔炼、铸造后分别得到厚度为520mm的芯层合金锭坯和包覆层合金锭坯，然后将芯层合金锭坯和包覆层合金锭坯分别进行均匀化退火、锯切、铣面得到厚度为245mm的芯层合金板材和厚度为105mm的包覆层合金板材，芯层合金板材占厚度比例70％，包覆层合金板材占厚度比例30％；
(2)表面处理：将步骤(1)中所得的芯层合金板材和包覆层合金板材分别进行表面处理，即将芯层合金板材和包覆层合金板材的待焊接接触面的油污、铝屑等清洗干净；
(3)焊接固定：将步骤(2)中表面处理后的芯层合金板材和包覆层合金板材按照包覆层/芯层的组合方式通过焊接进行固定；
(4)预热、热轧：将步骤(3)焊接好的合金板料放入加热炉进行预热，加热温度为450℃，保温6小时，加热完成后出炉进入轧机进行热轧复合，热轧终轧温度为280℃，制得厚度为6mm的复合卷材；
(5)横切切板：将步骤(4)得到复合卷材在横切机组上开卷并矫直后切板，得到复合板材；
(6)固溶淬火：将步骤(5)切好的复合板材进行固溶处理，固溶温度为450℃，保温时间为90分钟，然后进行水淬；
(7)拉伸：将步骤(6)中淬火后的复合板材在拉伸机上拉伸，拉伸量为1％；
(8)时效：将步骤(7)拉伸后的复合板材进行时效处理，时效处理温度为120℃，保温时间为20小时；
(9)锯切：将步骤(8)时效处理后的复合板材进行锯切，即得6xxx/7xxx铝合金复合材料成品。
实施例2
一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，包括芯层合金和包覆层合金，芯层合金为高强度的7xxx铝合金，芯层合金中各元素的质量百分比为Si 0.40％，Fe 0.25％，Cu 1.65％，Mn0.30％，Mg 2.75％，Cr 0.22％，Zn 5.60％，Ti 0.03％，余量为Al和不可避免的元素；包覆层合金为阳极氧化效果优异的6xxx铝合金，包覆层合金中各元素的质量百分比为Si0.35％，Fe 0.35％，Cu 0.02％，Mn 0.03％，Mg 0.55％，Cr 0.1％，Zn 0.03％，Ti 0.03％，余量为Al和不可避免的元素；所述6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)芯层合金和包覆层合金板材制备：将上述配料好的芯层合金和包覆层合金的原料分别通过熔炼、铸造后分别得到厚度为520mm的芯层合金锭坯和包覆层合金锭坯，然后将芯层合金锭坯和包覆层合金锭坯分别进行均匀化退火、锯切、铣面得到厚度为245mm的芯层合金板材和厚度为61mm的包覆层合金板材，芯层合金板材占厚度比例80％，包覆层合金板材占厚度比例20％；
(2)表面处理：将步骤(1)中所得的芯层合金板材和包覆层合金板材分别进行表面处理，即将芯层合金板材和包覆层合金板材的待焊接接触面的油污、铝屑等清洗干净；
(3)焊接固定：将步骤(2)中表面处理后的芯层合金板材和包覆层合金板材按照包覆层/芯层的组合方式通过焊接进行固定；
(4)预热、热轧：将步骤(3)焊接好的合金板料放入加热炉进行预热，加热温度为430℃，保温8小时，加热完成后出炉进入轧机进行热轧复合，热轧终轧温度为250℃，制得厚度为8mm的复合卷材；
(5)横切切板：将步骤(4)得到复合卷材在横切机组上开卷并矫直后切板，得到复合板材；
(6)固溶淬火：将步骤(5)切好的复合板材进行固溶处理，固溶温度为470℃，保温时间为40分钟，然后进行水淬；
(7)拉伸：将步骤(6)中淬火后的复合板材在拉伸机上拉伸，拉伸量为1.5％；
(8)时效：将步骤(7)拉伸后的复合板材进行时效处理，时效处理温度为120℃，保温时间为24小时；
(9)锯切：将步骤(8)时效处理后的复合板材进行锯切，即得6xxx/7xxx铝合金复合材料成品。
实施例3
一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，包括芯层合金和包覆层合金，芯层合金为高强度的7xxx铝合金，芯层合金中各元素的质量百分比为Si 0.20％，Fe0.25％，Cu 1.2％，Mn0.06％，Mg 2.1％，Cr 0.28％，Zn 6.1％，Ti 0.20％，余量为Al和不可避免的元素；包覆层合金为阳极氧化效果优异的6xxx铝合金，包覆层合金中各元素的质量百分比为Si 0.6％，Fe 0.08％，Cu 0.10％，Mn 0.10％，Mg 0.45％，Cr 0.02％，Zn 0.03％，Ti 0.03％，余量为Al和不可避免的元素；所述6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)芯层合金和包覆层合金板材制备：将上述配料好的芯层合金和包覆层合金的原料分别通过熔炼、铸造后分别得到厚度为520mm的芯层合金锭坯和包覆层合金锭坯，然后将芯层合金锭坯和包覆层合金锭坯分别进行均匀化退火、锯切、铣面得到厚度为245mm的芯层合金板材和厚度为27mm的包覆层合金板材，芯层合金板材占厚度比例90％，包覆层合金板材占厚度比例10％；
(2)表面处理：将步骤(1)中所得的芯层合金板材和包覆层合金板材分别进行表面处理，即将芯层合金板材和包覆层合金板材的待焊接接触面的油污、铝屑等清洗干净；
(3)焊接固定：将步骤(2)中表面处理后的芯层合金板材和包覆层合金板材按照包覆层/芯层的组合方式通过焊接进行固定；
(4)预热、热轧：将步骤(3)焊接好的合金板料放入加热炉进行预热，加热温度为500℃，保温2小时，加热完成后出炉进入轧机进行热轧复合，热轧终轧温度为280℃，制得厚度为8mm的复合卷材；
(5)横切切板：将步骤(4)得到复合卷材在横切机组上开卷并矫直后切板，得到复合板材；
(6)固溶淬火：将步骤(5)切好的复合板材进行固溶处理，固溶温度为495℃，保温时间为10分钟，然后进行水淬；
(7)拉伸：将步骤(6)中淬火后的复合板材在拉伸机上拉伸，拉伸量为0.5％；
(8)时效：将步骤(7)拉伸后的复合板材进行时效处理，时效处理温度为140℃，保温时间为13小时；
(9)锯切：将步骤(8)时效处理后的复合板材进行锯切，即得6xxx/7xxx铝合金复合材料成品。
实施例4
一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，包括芯层合金和包覆层合金，芯层合金为高强度的7xxx铝合金，芯层合金中各元素的质量百分比为Si 0.10％，Fe 0.50％，Cu 2.0％，Mn0.06％，Mg 2.9％，Cr 0.18％，Zn 5.1％，Ti 0.03％，余量为Al和不可避免的元素；包覆层合金为阳极氧化效果优异的6xxx铝合金，包覆层合金中各元素的质量百分比为Si 0.2％，Fe 0.08％，Cu 0.02％，Mn 0.03％，Mg 0.9％，Cr 0.05％，Zn 0.10％，Ti 0.10％，余量为Al和不可避免的元素，余量为Al和不可避免的元素；所述6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)芯层合金和包覆层合金板材制备：将上述配料好的芯层合金和包覆层合金的原料分别通过熔炼、铸造后分别得到厚度为520mm的芯层合金锭坯和包覆层合金锭坯，然后将芯层合金锭坯和包覆层合金锭坯分别进行均匀化退火、锯切、铣面得到厚度为245mm的芯层合金板材和厚度为13mm的包覆层合金板材，芯层合金板材占厚度比例95％，包覆层合金板材占厚度比例5％；
(2)表面处理：将步骤(1)中所得的芯层合金板材和包覆层合金板材分别进行表面处理，即将芯层合金板材和包覆层合金板材的待焊接接触面的油污、铝屑等清洗干净；
(3)焊接固定：将步骤(2)中表面处理后的芯层合金板材和包覆层合金板材按照包覆层/芯层的组合方式通过焊接进行固定；
(4)预热、热轧：将步骤(3)焊接好的合金板料放入加热炉进行预热，加热温度为400℃，保温15小时，加热完成后出炉进入轧机进行热轧复合，热轧终轧温度为300℃，制得厚度为10mm的复合卷材；
(5)横切切板：将步骤(4)得到复合卷材在横切机组上开卷并矫直后切板，得到复合板材；
(6)固溶淬火：将步骤(5)切好的复合板材进行固溶处理，固溶温度为470℃，保温时间为30分钟，然后进行水淬；
(7)拉伸：将步骤(6)中淬火后的复合板材在拉伸机上拉伸，拉伸量为3％；
(8)时效：将步骤(7)拉伸后的复合板材进行时效处理，时效处理温度为110℃，保温时间为24小时；
(9)锯切：将步骤(8)时效处理后的复合板材进行锯切，即得6xxx/7xxx铝合金复合材料成品。
将实施例1-4所得的铝合金复合材料进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
由上表可见，本发明通过轧制复合的方式充分结合7xxx系和6xxx系铝合金材料各自的优势特性，使材料获得高强度特质的同时也兼具了优异阳极氧化效果的特点，且强度随着芯层厚度比例的增加而增加。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种6xxx/7xxx铝合金复合材料，包括芯层合金和包覆层合金，6xxx/7xxx铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下操作步骤：
(1)芯层合金和包覆层合金板材制备：分别制备出芯层合金板材和包覆层合金板材；
(2)表面处理：将步骤(1)中所得的芯层合金板材和包覆层合金板材分别进行表面处理；
(3)焊接固定：将步骤(2)中表面处理后的芯层合金板材和包覆层合金板材按照包覆层/芯层的组合方式进行焊接固定；
(4)预热、热轧：将步骤(3)焊接好的合金板材料进行预热，加热温度为400～500℃，保温2～15小时，加热完成后进行热轧复合，制得复合卷材；
(5)横切切板：将步骤(4)得到复合卷材进行切板，得到复合板材；
(6)固溶淬火：将步骤(5)切好的复合板材进行固溶处理，固溶温度为450～495℃，保温时间为10～90分钟，然后进行水淬；
(7)拉伸：将步骤(6)中淬火后的复合板材进行拉伸；
(8)时效：将步骤(7)拉伸后的复合板材进行时效处理，时效处理温度为110～140℃，保温时间为13～24小时；
(9)锯切，即得6xxx/7xxx铝合金复合材料成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中通过熔炼、铸造、均匀化退火、锯切、铣面分别制备出芯层合金板材和包覆层合金板材。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的芯层合金为7xxx铝合金，包覆层合金为6xxx铝合金。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的芯层合金的成分按照质量百分比计由以下元素组成：Si≤0.4％，Fe≤0.5％，Cu＝1.2～2.0％，Mn≤0.3％，Mg＝2.1～2.9％，Cr＝0.18～0.28％，Zn＝5.1～6.1％，Ti≤0.2％，余量为Al和不可避免的元素。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的包覆层合金按照质量百分比计由以下元素组成：Si＝0.2～0.6％，Fe≤0.35％，Cu≤0.1％，Mn≤0.1％，Mg＝0.45～0.9％，Cr≤0.1％，Zn≤0.1％，Ti≤0.1％，余量为Al和不可避免的元素。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的芯层合金占厚度比例为70％～95％，包覆层合金占厚度比例为5％～30％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(7)中所述的拉伸量为0.5～3％。
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