CN108411133B

CN108411133B - 一种可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂及其使用方法

Info

Publication number: CN108411133B
Application number: CN201810146645.4A
Authority: CN
Inventors: 李文芳; 王康; 黄毅; 祝闻; 廖忠淼; 田君
Original assignee: Dongguan University of Technology
Current assignee: Dongguan University of Technology
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2038-02-12
Also published as: CN108411133A

Abstract

本发明涉及一种可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂及其使用方法，所述改性剂由Mg、Ti、Sr和Sc按照0.1～1.3：0.01～0.5：0.01～0.3：0.01～0.5的质量比组成。上述改性剂的使用方法如下：S1：将待改性压铸铝合金重熔，然后升温至790～810℃，待完全熔化后，搅拌，随后降温至750～770℃；S2：将上述改性剂加入至S1中搅拌均匀的压铸铝合金中，静置后进行熔体除气除杂，搅拌、静置、捞渣后浇铸成型。本发明的改性剂主要用于改善铝锰压铸铝合金阳极氧化性能、流动性以及力学性能，本发明提供的改性剂改性后的压铸铝合金强度高、流动性好，经阳极氧化后可得到色彩鲜艳，颜色均匀，耐蚀性好的产品，可用于制作满足外观和性能要求的3C产品薄壁外壳件。

Description

一种可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及铝合金材料领域，具体地，涉及一种可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂及其使用方法。

背景技术

铝合金具有密度低、比强度高和导热性好等优点，因此铝合金可用于制造3C产品外壳件。通常制造铝合金3C产品外壳的方法是将变形铝合金经过机械加工形成壳体，并用阳极氧化进行表面处理，得到表面平整、色泽亮丽的产品外壳件。这种方法设备成本太高(用车、铣、CNC等加工成型)、材料消耗大。如果采用将铝合金外观件直接压铸成型，省去机械加工环节，再进行阳极氧化处理的方法，可以大大提高生产效率、降低生产成本、而且适用于外壳薄壁精密件的规模化生产。这种方法要求铝合金同时具有良好流动性和阳极氧化性能。

传统的Al-Si系压铸铝合金具有良好的流动性，能够满足压铸成型的要求。但是由于合金中共晶Si相不容易被氧化，阳极氧化后膜层不平整以及着色困难，使得它的应用存在较大的局限。Al-Mn共晶合金也具有良好流动性，且因元素Mn相对于Si更容易被氧化，共晶成分下Mn含量低，相对阳极氧化效果好。但是铝锰系压铸铝合金的强度不高，且微观组织中第二相粗大。另外，与变形铝合金相比，铝锰系压铸铝合金阳极氧化处理后，其阳极氧化膜层不均匀，还有待改善。

针对现状，需对Al-Mn共晶合金进行改性，在保证其流动性的情况下提升其强度和阳极氧化性能，以满足便携式电子产品外观件使用需求的材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂，本发明提供的改性剂改性后的铝锰压铸铝合金强度和阳极氧化性能获得明显改善，同时还具有良好的流动性、耐蚀性和压铸性能。

本发明的另一目的在于提供上述可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂的使用方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂，所述改性剂由Mg、Ti、Sr和Sc按照0.1～1.3：0.01～0.5：0.01～0.3：0.01～0.5的质量比组成。

本发明提供的改性剂中，Mg可以提高阳极氧化膜层光洁度，同时提高铝合金强度；Ti可以提高流动性，并使阳极氧化膜层均匀；Sc具有很强的弥散强化效果，可以显著提高铝合金的强度，提高合金流动性；Sr可以减少第二相和改变杂质元素分布，晶粒大小均匀，有利于获得均匀的阳极氧化膜层和良好的耐蚀性。本发明提供的改性剂改性后的压铸铝合金可以同时实现高流动性，高强度，良好的阳极氧化效果及耐蚀性。

优选地，所述改性剂由Mg、Ti、Sr和Sc按照0.1～1.0：0.1～0.3：0.01～0.05：0.1～0.4的质量比组成。

上述可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂在Al-Mn压铸铝合金中的应用也在本发明的保护范围之内。

优选地，所述改性剂的用量不超过压铸铝合金总质量的2％。

优选地，所述改性剂的用量占压铸铝合金总质量的0.3～2％。

优选地，在压铸铝合金的制备过程中，所述改性剂中各元素以中间合金的形式加入。

上述改性剂的使用方法，所述方法如下：

S1：将待改性压铸铝合金重熔，然后升温至790～810℃，待完全熔化后，搅拌，随后降温至750～770℃；

S2：将上述改性剂加入至S1中搅拌均匀的压铸铝合金中，静置后进行熔体除气除杂，搅拌、静置、捞渣后浇铸成型。

优选地，S2中，所述改性剂分别以Al-10％Mg中间合金、Al-10％Ti中间合金、Al-10％Sr中间合金、Al-2％Sc中间合金的形式加入至压铸铝合金中。

优选地，S1中，将压铸铝合金重熔后升温至800℃，待完全熔化后，搅拌2min，随后将熔炉温度降至760℃。

优选地，S2中，将改性剂加入压铸铝合金中后，静置60min。

在本发明的S2中，选用C₂Cl₂进行熔体除气除杂。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的改性剂可显著改善铝锰压铸铝合金的阳极氧化性能、强度和耐蚀性，经过阳极氧化处理后的铝锰压铸铝盒金具有均匀、光亮、浅色的膜层；同时，改性后的铝锰压铸合金还具有较好的流动性和压铸性能。

附图说明

图1为对比例1提供的金相组织光学显微镜照片；

图2为对比例1提供的铝合金的阳极氧化膜光学宏观照片；

图3为对比例2提供的铝合金的阳极氧化膜光学宏观照片；

图4为实施例1提供的铝合金的阳极氧化膜光学宏观照片；

图5为实施例2提供的铝合金的阳极氧化膜光学宏观照片；

图6为实施例3提供的铝合金的阳极氧化膜光学宏观照片；

图7为实施例4提供的铝合金的阳极氧化膜光学宏观照片；

图8为螺旋流动性测试模具示意图及实拍图；

具体实施方式

以下结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步地详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，并不限制本发明的应用。

可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂配方，根据质量百分比，配方元素占压铸铝合金总质量的比例为：0.1％-1.3％的Mg，0.01％-0.5％的Ti，0.01％-0.3％的Sr，0.01％-0.5％的Sc。

为了更好地展示本改性剂的效果，以下实施例以Al-2％Mn压铸铝合金为试验对象，在Al-2％Mn压铸铝合金基础上添加本改性剂。

实施例1

可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂配方，根据质量百分比，配方元素添加占改性后的压铸铝合金总质量的比例为：0.1％的Mg，0.2％的Ti，0.05％的Sr，0.2％的Sc。选用质量分数为铝合金总质量0.55％的改性剂对压铸铝合金进行改性，改性方法具体如下：

将待改性Al-2％Mn压铸铝合金置于熔炼炉中升温至800℃，待完全融化后，搅拌2min，随后将熔炉温度降至760℃。改性剂配方元素以中间合金形式加入，将Al-Mg中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Sc中间合金加入到搅拌均匀的压铸铝合金中，静置60min后再轻轻搅拌5min，铝液静置10min后即捞渣出炉，捞渣后浇铸成型。

此配方改性后的压铸铝合金的流动性好，阳极氧化膜层均匀，色泽光亮，耐蚀性好，强度较高(见图4)。

实施例2

可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂配方，根据质量百分比，配方元素添加占改性后的压铸铝合金总质量的比例为：0.5％的Mg，0.05％的Ti，0.2％的Sr，0.5％的Sc。选用质量分数为铝合金总质量1.25％的改性剂对压铸铝合金进行改性，改性方法同实施例1。

此配方改性后的压铸铝合金强度较高，阳极氧化膜层均匀(见图5)。

实施例3

可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂配方，根据质量百分比，配方元素添加占改性后的压铸铝合金总质量的比例为：1.0％的Mg，0.15％的Ti，0.1％的Sr，0.3％的Sc。选用质量分数为铝合金总质量1.55％的改性剂对压铸铝合金进行改性，改性方法同实施例1。

此配方改性后的压铸铝合金强度较高，阳极氧化膜层色泽光亮，耐蚀性良好(见图6)。

实施例4

可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂配方，根据质量百分比，配方元素添加占改性后的压铸铝合金总质量的比例为：0.3％的Mg，0.1％的Ti，0.15％的Sr，0.4％的Sc。选用质量分数为铝合金总质量0.95％的改性剂对压铸铝合金进行改性，改性方法同实施例1。

此配方改性后的压铸铝合金强度较高，阳极氧化膜层色泽光亮，耐蚀性良好(见图7)。

对比例1

为了更好地对比本改性剂的效果，以Al-2％Mn压铸铝合金不添加改性剂为对比例。

将纯铝置于熔炼炉中升温至800℃，待纯铝融化后加入Al-Mn中间合金，待Al-Mn中间合金完全融化后，搅拌2min，随后将熔炉温度降至760℃，温度稳定后静置10min，捞渣后浇铸成型。

图1为Al-2％Mn压铸铝合金金相组织光学显微镜照片，由图1可以看出，合金中生成少量菱形、较为规则的Al-Mn金属间化合物，并且导致部分晶粒粗大，组织非常不均匀。图2为Al-2％Mn压铸铝合金阳极氧化膜光学宏观照片，由图2可以看出，膜层较光亮，但是膜层极不均匀，表面粗糙。

对比例2

以市售ADC12合金作对比。

图3为ADC12合金阳极氧化膜光学宏观照片。膜层灰暗，颜色不均匀，存在黑色斑点。

对上述各实施例和对比例制备得到的压铸铝合金的性能进行测试，测试方法如下，测试结果见下表1。

测试方法：

(1)流动性：采用金属型流动性测试仪测定铝合金熔体的流动性。每次测试时熔体质量均为500g，合金熔炼温度为760℃。熔体被浇入预热温度为200℃的H13材质螺旋形测试模具中(浇铸工艺在10s内完成)，浇注温度为760℃，待合金凝固后测量其流动长度。为了提高测试结果的可靠性，每组合金分别进行3次流动长度测试，取其平均值作为合金的流动长度。此外，在相同条件下对ADC12铝合金的流动长度进行测试，以其为指标来衡量实验合金流动性的优劣。

(2)抗拉强度：采用SHIMADZU AG-X型万能力学试验机，在室温(25℃)、拉伸速度为1mm/min的条件下对铝合金试样进行力学性能测试。拉伸试样的尺寸参数根据ASTM E8M-04标准进行设计。

(3)膜层厚度：通过Surfix-FNB型涡流测厚仪测量氧化膜层的厚度。将仪器校准并清零后，在试样的两个面分别取3个测量点，以其平均值作为该试样的膜层厚度。

(4)膜层色差：色差计算公式如下

膜层颜色的L^*、a^*、b^*值采用广州新技(科会)仪器公司的CM-2300D型分光光度计测定。每个点各测量3次，取其平均值。ΔL^*、Δa^*、Δb^*分别代表两点间的颜色值差，ΔE^*值越小膜层的色泽越均匀。

表1各实施例和对比例提供的压铸铝合金的性能测试

由以上数据可以看出，经过改性后，压铸铝锰合金的强度明显提高，膜层色差减小，膜层更加均匀。与ADC12相比，压铸铝锰合金阳极氧化膜层厚度达到15μm以上，获得良好的耐蚀性和着色能力。而改性后合金流动性也保持着较好的流动性能。

本发明的保护范围并不局限于以上实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本发明所属的技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代和变形方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂，其特征在于，所述改性剂由Mg、Ti、Sr和Sc按照0.1～1.3：0.01～0.5：0.01～0.3：0.01～0.5的质量比组成；

所述的压铸铝合金为Al-Mn共晶合金。

2.根据权利要求1所述可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂，其特征在于，所述改性剂由Mg、Ti、Sr和Sc按照0.1～1.0：0.1～0.3：0.01～0.05：0.1～0.4的质量比组成。

3.权利要求1或2所述可阳极氧化压铸铝合金性能改性剂在Al-Mn压铸铝合金中的应用。

4.根据权利要求3所述应用，其特征在于，所述改性剂的用量不超过压铸铝合金总质量的2％。

5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，所述改性剂的用量占压铸铝合金总质量的0.3～2％。

6.根据权利要求3所述应用，其特征在于，在压铸铝合金的制备过程中，所述改性剂中各元素以中间合金的形式加入。

7.权利要求1或2所述改性剂的使用方法，其特征在于，所述方法如下：

8.根据权利要求7所述使用方法，其特征在于，S2中，所述改性剂分别以Al-10％Mg中间合金、Al-10％Ti中间合金、Al-10％Sr中间合金、Al-2％Sc中间合金的形式加入至压铸铝合金中。

9.根据权利要求7所述使用方法，其特征在于，S1中，将压铸铝合金重熔后升温至800℃，待完全熔化后，搅拌2min，随后将熔炉温度降至760℃。

10.根据权利要求7所述使用方法，其特征在于，S2中，将改性剂加入压铸铝合金中后，静置60min。