CN108425046B - 阳极氧化用铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阳极氧化用铝合金，按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.6‑1.2％，Fe：0‑0.2％，Cu：0.1‑0.6％，Mn：0‑0.15％，Mg：1.0‑1.4％，Cr：0‑0.03％，Zn：0‑0.1％，Ti：0‑0.1％，余量为Al。本发明阳极氧化用铝合金，通过对铝合金化学组成成分进行改良，生产制备得到的铝合金板带材屈服强度超过330MPa，抗拉强度超过370MPa，维氏硬度超过130HV。实现了晶粒细化，晶粒度小于80μm，实现了高强和高均匀性，并且板材粗糙度控制在Ra0.1‑0.3μm范围。该合金具有优异的阳极氧化效果和较高的强度和硬度，表面光泽华丽，可以广泛应用于高端阳极氧化产品，尤其是3C电子产品外壳领域，如手机、平板、笔记本、一体机、路由器和游戏机等。且制备方法简单，易于掌握，便于实施。

Description

阳极氧化用铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金领域，特别涉及一种阳极氧化用铝合金及其制备方法。
背景技术
近年来，电子产品市场发展迅猛，更新换代越来越快。除了产品的技术革新之外，由于金属材质成本大幅降低，产品也更轻便、环保、实用以及美观。从目前消费电子的发展趋势上看，外观革新的首要途径是电子产品外壳的轻薄化，其中铝合金材质以其独特的优势迅速在消费电子产品广泛应用。
铝合金具有高表面、重量轻、高强度、散热好等特点，且随着铝合金材料规格型号不断丰富，加工工艺、技术的不断进步，铝合金材质外观更精巧细致，质地更轻薄，可充分满足市场需求。新一代航空用铝合金板材已逐步应用于高端手机。普通铝合金板材后期加工成组件后表面仍存在料纹、色泽差等缺陷，并且普通铝合金的硬度一般只有50-80HV，越来越满足不了高端手机对外观和强度的要求。现有阳极氧化用Al-Mg-Si铝合金性能无法满足客户要求。6013铝合金强度高，但是阳极氧化效果差；6061铝合金强度中等，但是料纹比较重；6063铝合金阳极氧化效果较好，但是强度比较低。
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
本发明的目的在于提供一种阳极氧化用铝合金，从而克服铝合金硬度低、阳极氧化效果差、铝合金表面斜纹重的缺点。
本发明的另一目的在于提供一种阳极氧化用铝合金的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种阳极氧化用铝合金，按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.6-1.2％，Fe：0-0.2％，Cu：0.1-0.6％，Mn：0-0.15％，Mg：1.0-1.4％，Cr：0-0.03％，Zn：0-0.1％，Ti：0-0.1％，余量为Al。
优选地，上述技术方案中，所述的阳极氧化用铝合金，所述按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.6-1％，Fe：0-0.1％，Cu：0.1-0.5％，Mn：0-0.1％，Mg：1.0-1.4％，Cr：0-0.03％，Zn：0-0.1％，Ti：0-0.1％，余量为Al。
优选地，上述技术方案中，所述的阳极氧化用铝合金，所述按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.7％，Fe：0.07％，Cu：0.3％，Mn：0.08％，Mg：1.2％，Cr：0.02％，Zn：0.04％，Ti：0.03％，余量为Al。
优选地，上述技术方案中，所述Mg和Si的质量比为：Mg/Si＝1.5-1.7。
一种阳极氧化用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量百分比将原材料混合进行熔炼、除气、过滤、铸造，得到铸锭；
(2)均匀化热处理：将铸锭进行均匀化处理，均热温度为540-580℃，保温时间为10-15h；
(3)预热、热轧：将铸锭进行预热，预热温度为400-520℃，然后进行保温，保温时间为3-24h，预热后将铸锭热轧，热轧终轧温度控制为310-350℃；
(4)冷轧：卷材冷却后，将卷材运往冷轧按照不同道次进行轧制到所需厚度；
(5)固溶淬火：将卷材进行固溶处理，温度为530-590℃，速度5-60m/min，然后进行冷却，得到淬火后的卷材；
(6)时效：将淬火后的卷材进行时效处理，加热温度为120-250℃，保温时间为6-20h，时效处理后取出卷材冷却得到成品。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(1)中熔炼是按照重量百分比将各种原材料进行混合，加热至740-760℃，使混合物料进行熔化，保温3-8h；将熔融状态的铝液进行除气，然后采用过滤装置除去铝熔体中的不熔杂质；将除气过滤完毕的铝液进行浇注，冷却，得到铸锭。
优选地，上述技术方案中，所述除气过滤后铝熔体中的氢含量0-0.15ml/100gAl。
优选地，上述技术方案中，在所述步骤(2)均匀化热处理后的铸锭进行头尾部锯切和侧面铣面。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(3)中将铸锭热轧成厚度为4-10mm卷材；所述步骤(4)冷轧后将卷材进行切边。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(4)冷轧中卷材冷却至温度≦60℃后，再进行冷轧；其中，开坯道次压下量30-40％，使用0.5-0.8粗糙度辊子轧制；中间道次压下量10-35％，使用0.3-0.5粗糙度辊子轧制；成品道次压下量5-30％，使用0.1-0.3粗糙度辊子轧制。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明阳极氧化用铝合金，通过对铝合金化学组成成分进行改良，生产制备得到的铝合金板带材屈服强度超过330MPa，抗拉强度超过370MPa，维氏硬度超过130HV。
(2)本发明阳极氧化用铝合金，实现了晶粒细化，晶粒度小于80μm，实现了高强和高均匀性，并且板材粗糙度控制在Ra0.1-0.3μm范围。该合金具有优异的阳极氧化效果和较高的强度和硬度，表面光泽华丽，可以广泛应用于高端阳极氧化产品，尤其是3C电子产品外壳领域，如手机、平板、笔记本、一体机、路由器和游戏机等。
(3)本发明铝合金的制备方法简单，易于掌握，便于实施。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的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
一种阳极氧化用铝合金，按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.7％，Fe：0.07％，Cu：0.3％，Mn：0.08％，Mg：1.1％，Cr：0.02％，Zn：0.04％，Ti：0.03％，余量为Al，Mg/Si＝1.57。
一种阳极氧化用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：按照重量百分比将各种原材料进行混合，加热至740℃，使混合物料进行熔化，保温3h。
(2)除气、过滤：将熔融状态的铝液进行除气，然后采用过滤装置除去铝熔体中的不熔杂质，铝熔体中的氢含量0.05ml/100gAl。
(3)铸造：将除气过滤完毕的铝液进行浇注，冷却，得到铸锭，铸出尺寸为520mm×1620mm×7000mm的扁锭。
(4)均匀化热处理：将铸锭进行均匀化处理，均热温度为540℃，保温时间为10h。
(5)锯切、铣面：将均质处理后的铸锭转运到锯床和铣床进行头尾部锯切和侧面铣面；切除头尾200-300mm，上下两面各铣10-20mm，铣面后扁锭规格为490mm×1620mm×6500mm。
(5)预热、热轧：将铸锭使用立式加热炉进行预热，预热温度为430℃，然后进行保温，保温时间为3h，预热后将铸锭热轧。经多道次热粗轧至17mm，然后经过一道次热精轧至10mm，获得厚度为10mm卷材，热精轧后卷材的温度控制在310℃，即热轧终轧温度控制为310-350℃；然后空冷后冷轧。
(6)冷轧：卷材自然冷却至温度≦60℃后，将卷材运往冷轧按照不同道次进行轧制到所需厚度；开坯道次压下量30-40％，使用0.5-0.8粗糙度辊子轧制；中间道次压下量10-35％，使用0.3-0.5粗糙度辊子轧制；成品道次压下量5-30％，使用0.1-0.3粗糙度辊子轧制，冷轧后将卷材进行切边；具体为，将卷材从10mm经过多道次冷轧至0.6mm，轧制工艺为：第1道次10mm轧到6.4mm，道次压下量为36％，轧辊粗糙度0.5-0.8；第2道次6.4mm轧到4.48mm，道次压下量为30％，轧辊粗糙度0.5-0.8；第3道次4.48mm轧到3.14mm，道次压下量为30％，轧辊粗糙度0.3-0.5；第4道次3.14mm轧到2.2mm，道次压下量为30％，轧辊粗糙度0.3-0.5；第5道次2.2mm轧到1.54mm，道次压下量为30％，轧辊粗糙度0.3-0.5；第6道次1.54mm轧到1.1mm，道次压下量为29％，轧辊粗糙度0.3-0.5；第7道次1.1mm轧到0.8mm，道次压下量为27.3％，轧辊粗糙度0.3-0.5；第8道次0.8mm轧到0.6mm，道次压下量为25％，轧辊粗糙度0.1-0.3；
(7)固溶淬火：将切边处理好的卷材通过气垫炉(铝带气垫式连续性热处理炉)进行固溶处理，温度为560℃，速度30m/min，然后采用冷风或者水进行冷却，得到淬火后的卷材；
(8)时效：将淬火后的卷材进行时效处理，加热温度为165℃，保温时间为10h，时效处理后取出卷材空冷，得到成品。
检测时效处理后铝合金卷材的力学性能及晶粒度，如表1所示。检测铝合金的阳极氧化效果，如表2所示。
表1 0.6mm厚度的铝合金力学性能及晶粒度
Figure BDA0001611282630000051
表2 0.6mm厚度的铝合金阳极氧化效果表面情况
Figure BDA0001611282630000061
实施例2
一种阳极氧化用铝合金，按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.9％，Fe：0.1％，Cu：0.6％，Mn：0.15％，Mg：1.4％，Cr：0.03％，Zn：0.1％，Ti：0.1％，余量为Al，Mg/Si＝1.56。
一种阳极氧化用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：按照重量百分比将各种原材料进行混合，加热至750℃，使混合物料进行熔化，保温5h。
(2)除气、过滤：将熔融状态的铝液进行除气，然后采用过滤装置除去铝熔体中的不熔杂质，铝熔体中的氢含量0.08ml/100gAl。
(3)铸造：将除气过滤完毕的铝液进行浇注，冷却，得到铸锭，铸出尺寸为520mm×1620mm×6500mm的扁锭。
(4)均匀化热处理：将铸锭进行均匀化处理，均热温度为560℃，保温时间为13h。
(5)锯切、铣面：将均质处理后的铸锭转运到锯床和铣床进行头尾部锯切和侧面铣面；切除头尾200-300mm，上下两面各铣10-20mm，铣面后扁锭规格为490mm×1620mm×6500mm。
(5)预热、热轧：将铸锭使用立式加热炉进行预热，预热温度为500℃，然后进行保温，保温时间为10h，预热后将铸锭热轧。经多道次热粗轧至17mm，然后经过一道次热精轧至10mm，获得厚度为10mm卷材，热精轧后卷材的温度控制在330℃，即热轧终轧温度控制为330℃；然后空冷后冷轧。
(6)冷轧：卷材自然冷却至温度≦60℃后，将卷材运往冷轧按照不同道次进行轧制到所需厚度；开坯道次压下量30-40％，使用0.5-0.8粗糙度辊子轧制；中间道次压下量10-35％，使用0.3-0.5粗糙度辊子轧制；成品道次压下量5-30％，使用0.1-0.3粗糙度辊子轧制，冷轧后将卷材进行切边；具体为，将卷材从10mm经过多道次冷轧至2.0mm，轧制工艺：第1道次10mm轧到6.4mm，道次压下量为36％，轧辊粗糙度0.5-0.8；第2道次6.4mm轧到4.16mm，道次压下量为35％，轧辊粗糙度0.3-0.5；第3道次4.16mm轧到2.82mm，道次压下量为32％，轧辊粗糙度0.3-0.5；第4道次2.82mm轧到2.0mm，道次压下量为29％，轧辊粗糙度0.1-0.3；
(7)固溶淬火：将切边处理好的卷材通过气垫炉(铝带气垫式连续性热处理炉)进行固溶处理，温度为560℃，速度13m/min，然后采用冷风或者水进行冷却，得到淬火后的卷材；
(8)时效：将淬火后的卷材进行时效处理，加热温度为160℃，保温时间为12h，时效处理后取出卷材空冷，得到成品。
检测时效处理后铝合金卷材的力学性能及晶粒度，如表3所示。检测铝合金的阳极氧化效果，如表4所示。
表3 2.0mm厚度的铝合金力学性能及晶粒度
Figure BDA0001611282630000071
表4 2.0mm厚度的铝合金阳极氧化效果表面情况
Figure BDA0001611282630000072
Figure BDA0001611282630000081
实施例3
一种阳极氧化用铝合金，按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.6％，Fe：0.05％，Cu：0.1％，Mn：0.05％，Mg：1.0％，Cr：0.01％，Zn：0.01％，Ti：0.01％，余量为Al，Mg/Si＝1.67。
一种阳极氧化用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：按照重量百分比将各种原材料进行混合，加热至760℃，使混合物料进行熔化，保温8h。
(2)除气、过滤：将熔融状态的铝液进行除气，然后采用过滤装置除去铝熔体中的不熔杂质，铝熔体中的氢含量0.12ml/100gAl。
(3)铸造：将除气过滤完毕的铝液进行浇注，冷却，得到铸锭，铸出尺寸为520mm×1620mm×7000mm的扁锭。
(4)均匀化热处理：将铸锭进行均匀化处理，均热温度为580℃，保温时间为15h。
(5)锯切、铣面：将均质处理后的铸锭转运到锯床和铣床进行头尾部锯切和侧面铣面；切除头尾200-300mm，上下两面各铣10-20mm，铣面后扁锭规格为490mm×1620mm×6500mm。
(5)预热、热轧：将铸锭使用立式加热炉进行预热，预热温度为520℃，然后进行保温，保温时间为20h，预热后将铸锭热轧。经多道次热粗轧至17mm，然后经过一道次热精轧至10mm，获得厚度为10mm卷材，热精轧后卷材的温度控制在350℃，即热轧终轧温度控制为350℃；然后空冷后冷轧。
(6)冷轧：卷材自然冷却至温度≦60℃后，将卷材运往冷轧按照不同道次进行轧制到所需厚度；开坯道次压下量30-40％，使用0.5-0.8粗糙度辊子轧制；中间道次压下量10-35％，使用0.3-0.5粗糙度辊子轧制；成品道次压下量5-30％，使用0.1-0.3粗糙度辊子轧制，冷轧后将卷材进行切边；具体为，将卷材从10mm经过多道次冷轧至3.5mm，轧制工艺：第1道次10mm轧到6.4mm，道次压下量为36％，轧辊粗糙度0.5-0.8；第2道次6.4mm轧到4.7mm，道次压下量为26.5％，轧辊粗糙度0.3-0.5；第3道次4.7mm轧到3.5mm，道次压下量为25.5％，轧辊粗糙度0.1-0.3；
(7)固溶淬火：将切边处理好的卷材通过气垫炉(铝带气垫式连续性热处理炉)进行固溶处理，温度为560℃，速度7m/min，然后采用冷风或者水进行冷却，得到淬火后的卷材；
(8)时效：将淬火后的卷材进行时效处理，加热温度为170℃，保温时间为13h，时效处理后取出卷材空冷，得到成品。
检测时效处理后铝合金卷材的力学性能及晶粒度，如表5所示。检测铝合金的阳极氧化效果，如表6所示。
表5 3.5mm厚度的铝合金力学性能及晶粒度
Figure BDA0001611282630000091
表6 3.5mm厚度的铝合金阳极氧化效果表面情况
Figure BDA0001611282630000092
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 (8)

1.一种阳极氧化用铝合金，其特征在于，按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.6-1.2％，Fe：0-0.2％，Cu：0.1-0.6％，Mn：0-0.15％，Mg：1.0-1.4％，Cr：0-0.03％，Zn：0-0.1％，Ti：0-0.1％，余量为Al；
所述阳极氧化用铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量百分比将原材料混合进行熔炼、除气、过滤、铸造，得到铸锭；
(2)均匀化热处理：将铸锭进行均匀化处理，均热温度为540-580℃，保温时间为10-15h；
(3)预热、热轧：将铸锭进行预热，预热温度为400-520℃，然后进行保温，保温时间为3-24h，预热后将铸锭热轧，热轧终轧温度控制为310-350℃；
(4)冷轧：卷材冷却后，将卷材运往冷轧按照不同道次进行轧制到所需厚度；其中，步骤(4)冷轧中卷材冷却至温度≦60℃后，再进行冷轧；其中，开坯道次压下量30-40％，使用0.5-0.8粗糙度辊子轧制；中间道次压下量10-35％，使用0.3-0.5粗糙度辊子轧制；成品道次压下量5-30％，使用0.1-0.3粗糙度辊子轧制；
(5)固溶淬火：将卷材进行固溶处理，温度为530-590℃，速度5-60m/min，然后进行冷却，得到淬火后的卷材；
(6)时效：将淬火后的卷材进行时效处理，加热温度为120-250℃，保温时间为6-20h，时效处理后取出卷材冷却得到成品。
2.根据权利要求1所述的阳极氧化用铝合金，其特征在于，所述按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.6-1％，Fe：0-0.1％，Cu：0.1-0.5％，Mn：0-0.1％，Mg：1.0-1.4％，Cr：0-0.03％，Zn：0-0.1％，Ti：0-0.1％，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的阳极氧化用铝合金，其特征在于，所述按重量百分数计，主要由以下原料制成：Si：0.7％，Fe：0.07％，Cu：0.3％，Mn：0.08％，Mg：1.2％，Cr：0.02％，Zn：0.04％，Ti：0.03％，余量为Al。
4.根据权利要求1所述的阳极氧化用铝合金，其特征在于，所述Mg和Si的质量比为：Mg/Si＝1.5-1.7。
5.根据权利要求1所述阳极氧化用铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔炼是按照重量百分比将各种原材料进行混合，加热至740-760℃，使混合物料进行熔化，保温3-8h；将熔融状态的铝液进行除气，然后采用过滤装置除去铝熔体中的不熔杂质；将除气过滤完毕的铝液进行浇注，冷却，得到铸锭。
6.根据权利要求5所述阳极氧化用铝合金的制备方法，其特征在于，所述除气过滤后铝熔体中的氢含量0-0.15ml/100gAl。
7.根据权利要求1所述阳极氧化用铝合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)均匀化热处理后的铸锭进行头尾部锯切和侧面铣面。
8.根据权利要求1所述阳极氧化用铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中将铸锭热轧成厚度为4-10mm卷材；所述步骤(4)冷轧后将卷材进行切边。
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