CN108611534A

CN108611534A - 合金材料、壳体、电子设备

Info

Publication number: CN108611534A
Application number: CN201810210820.1A
Authority: CN
Inventors: 杨光明
Original assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Current assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: CN108611534B

Abstract

本发明公开了合金材料、壳体、电子设备。具体地，本发明提出了一种铝‑锌‑镁的合金材料，Zn和Mg的质量比为2.6‑4.1，基于所述合金材料的总重量，Cu的含量不大于0.5wt％。由此，该铝‑锌‑镁的合金材料在保证合金整体强度的同时，提升了合金的抗腐蚀能力；可以兼顾该合金材料的耐腐蚀性以及阳极氧化效果，进一步提高了该铝‑锌‑镁的合金材料的综合性能。

Description

合金材料、壳体、电子设备

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地，涉及合金材料、壳体、电子设备。

背景技术

随着电子设备领域制备技术的不断发展，用于电子设备的壳体材料也随之丰富。例如，金属板材具有更加美观的质感、耐磨耐刮等性能，被应用于手机、平板电脑等电子设备中。其中，铝合金材料因其加工性能好、比重轻、表面美观且耐腐蚀、铸造性能好、制品综合力学性能好等优点，在电子设备壳体的制造中得到了广泛的应用。

然而，目前的合金材料、壳体、电子设备仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人发现，目前用于电子设备壳体的铝合金材料，其性能还不能满足用户的需求。目前随着电子产品尤其是手机、电脑等向轻薄化和多功能化的方向发展，对用于电子设备壳体的铝合金材料的综合性能要求越来越高。例如，用于电子设备壳体的铝合金材料的厚度需要减薄、其强度和硬度等需要提高，并且该铝合金材料还要有较好的抗腐蚀能力、易于阳极氧化上色等。因此，如果能提出一种综合性能优异的铝合金材料的组成和比重，将能在很大程度上解决上述问题。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种铝-锌-镁的合金材料。根据本发明的实施例，Zn和Mg的质量比为2.6-4.1，基于所述合金材料的总重量，Cu的含量不大于0.5wt％。由此，该铝-锌-镁的合金材料在保证合金整体强度的同时，适当降低了合金中Zn元素的含量，缩小了晶界与铝基体的电势差，从而减弱了合金内部的电化学腐蚀，提升了合金的抗腐蚀能力；并且通过控制Cu的含量，可以兼顾该合金材料的耐腐蚀性以及阳极氧化效果，进一步提高了该铝-锌-镁的合金材料的综合性能。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种壳体。根据本发明的实施例，该壳体是由前面所述的铝-锌-镁的合金材料制备的，由此，该壳体具有前面所述的铝-锌-镁的合金材料所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种电子设备。根据本发明的实施例，该电子设备包括前面所述的壳体，所述壳体中设置有主板以及存储器；屏幕，所述屏幕设置在所述壳体的顶部且与所述主板相连。由此，该电子设备具有前面所述的壳体所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。

附图说明

图1显示了根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。

附图标记说明：

200：壳体；1000：电子设备。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种铝-锌-镁的合金材料。根据本发明的实施例，Zn和Mg的质量比可以为2.6-4.1，基于合金材料的总重量，Cu的含量不大于0.5wt％。由此，该铝-锌-镁的合金材料在保证合金整体强度的同时，适当降低了合金中Zn元素的含量，缩小了晶界与铝基体的电势差，从而减弱了合金内部的电化学腐蚀，提升了合金的抗腐蚀能力；并且通过控制Cu的含量，可以兼顾该合金材料的耐腐蚀性以及阳极氧化效果，进一步提高了该铝-锌-镁的合金材料的综合性能。

为了方便理解，下面对根据本发明实施例的铝-锌-镁的合金材料能够实现上述有益效果的原理进行简单说明：

铝-锌-镁合金即以Zn和Mg作为主要合金元素的铝合金材料。由于铝-锌-镁的合金材料在用于3C产品(即计算机(Computer)、通信(Communication)、和消费类电子产品(ConsumerElectronics))的壳体时，为了提高耐腐蚀性以及着色等需要，通常要对铝合金材料进行阳极氧化处理，而阳极氧化处理对铝合金材料的硬度、强度等性能均有不利影响。因此，为了使最终用于3C产品的壳体能够具有足够的硬度和强度等，需要在保证铝合金材料耐腐蚀性和美观性的前提下，尽可能提高铝合金的力学性能。

发明人发现，从铝-锌-镁的合金材料的成分控制出发，通过优化溶质原子含量以及原子比(即铝合金材料中的Zn、Mg等原子的含量，Zn、Mg原子比)，可以提高铝-锌-镁的合金材料的综合性能。在铝-锌-镁的合金材料中，Zn和Mg的含量不仅可以决定强化相的种类和数量，并且可以决定铝合金材料的热处理强化效果、抗腐蚀性能、工艺性能等。例如，Zn和Mg可以形成强化相MgZn₂，可以提高合金的强度。一般来说，Al-Zn-Mg合金的强度随Zn、Mg总含量的增加而升高，但是Zn、Mg总含量的升高会降低合金的耐腐蚀能力。发明人发现，调节合金中Zn、Mg总含量的同时，控制Zn/Mg的含量比，可以使合金具有高的强度和优良的耐腐蚀性能。尤其将铝-锌-镁的合金材料用于制备3C产品的壳体时，该铝合金材料不仅需要具有良好的硬度和强度，具有良好的耐腐蚀性能，并且还要有利于阳极氧化着色，即材料表面一致无料纹，阳极氧化后颜色均匀，使最终制得的壳体兼具实用性和美观性。

发明人通过深入研究以及大量实验发现，通过适当调整Zn、Mg的含量，使Zn和Mg的重量百分比比值为2.6-4.1范围内，可以在保证合金整体强度的同时，通过适当降低合金中Zn元素的含量，缩小了晶界与铝基体的电势差，从而减弱了合金内部的电化学腐蚀，提升了合金的抗腐蚀能力。并且，Al-Zn-Mg合金中加入Cu时，随Cu含量增加，可以进一步提高合金的耐腐蚀性能。但是，当Cu含量过高时，Cu会和铝合金中的其他元素形成新的相，影响合金的耐腐蚀性。并且，本领域技术人员可以理解的是，铝合金材料在用于3C产品的壳体时，为了提高其美观性，通常需要对其进行氧化着色处理，而Cu本身是具有颜色的，当掺入铝合金中的Cu含量过高时，会影响后期的氧化着色，进而影响产品的美观性。因此，根据本发明的实施例，Al-Zn-Mg合金中的Cu的含量应当不大于0.5wt％。由此，该Cu含量范围可以兼顾该合金材料的耐腐蚀性以及阳极氧化效果，进一步提高了该铝-锌-镁的合金材料的综合性能。

根据本发明的实施例，基于铝-锌-镁的合金材料的总重量，铝-锌-镁的合金材料可以包括：5.2-5.8wt％的Zn，1.4-2wt％的Mg，0.1-0.5wt％的Cu，以及Al。根据本发明的实施例，Zn含量可以为5.2-5.6wt％，具体的，可以为5.21wt％、5.3wt％、5.54wt％等。根据本发明的实施例，Mg含量可以为1.8-1.95wt％，具体的，可以为1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.83wt％、1.94wt％等。由此，根据本发明实施例的铝-锌-镁的合金材料，通过控制合金中的Zn、Mg总含量以及Zn/Mg的含量比，在现有合金的基础上，适当降低了合金中的Zn元素的含量，缩小了晶界与铝基体的电势差，减弱了合金内部的电化学腐蚀，从而在保证合金整体强度的同时，提升了合金的抗腐蚀能力。根据本发明的实施例，Cu的含量还可以为0.28-0.35wt％，具体的，可以为0.2wt％、0.3wt％、0.45wt％等。由此，通过加入Cu，提高了合金的耐腐蚀性，并且通过控制Cu的含量，可以使该合金材料的阳极氧化效果以及耐腐蚀性达到平衡，进一步提高了该铝-锌-镁的合金材料的综合性能。

根据本发明的实施例，基于铝-锌-镁的合金材料的总重量，铝-锌-镁的合金材料还可以包括Mn和Ti的至少之一。根据本发明的实施例，Mn含量可以为0.10-0.22wt％，具体的，可以为0.15wt％、0.18wt％、0.184wt％、0.188wt％、0.2wt％等，在Al-Zn-Mg合金中加入少量的Mn可以细化晶粒、改善合金的抗腐蚀性能等。当Mn含量小于0.10wt％时，不能很好地起到细化晶粒以及改善合金的抗腐蚀性能的效果；当Mn含量大于0.22wt％时，Mn含量过高会变成粗大化合物，影响合金的性能，因此Mn含量在0.10-0.22wt％范围比较适宜。根据本发明的实施例，Ti含量可以为0.01-0.03wt％，在Al-Zn-Mg合金中加入少量的Ti，Ti和Al反应形成TiAl₃化合物，可细化Al-Zn-Mg合金的晶粒。并且，添加微量的Ti元素，可以使Al晶粒从粗大的树枝状转变为细小均匀的等晶轴，提高铝合金液的铸造流动性，改善铝合金的组织均匀性，提高铝合金的机械强度和导热性能。当Ti含量小于0.01wt％时，不能很好地起到上述改善合金性能的效果，当Ti含量大于0.03wt％时，Ti过量会加剧Al-Zn-Mg合金剥落腐蚀。因此，根据本发明的实施例，Ti含量在0.01-0.03wt％范围比较适宜。

根据本发明的实施例，基于铝-锌-镁的合金材料的总重量，铝-锌-镁的合金材料还可能包括Ni和Cr。Ni是合金体系中微量的添加元素，对合金体系的强度和耐腐蚀性都有显著的提升作用。根据本发明的实施例，Ni含量可以小于0.05wt％。当Ni含量大于0.05wt％时，会影响其他元素的效用。在Al-Zn-Mg合金中加入少量的Cr也可以细化晶粒、改善合金的抗腐蚀性能等。根据本发明的实施例，Cr含量可以小于0.03wt％，当Cr含量大于0.03wt％时，Cr含量过高会变成粗大化合物，影响合金的性能。根据本发明的实施例，基于铝-锌-镁的合金材料的总重量，铝-锌-镁的合金材料还可能包括Fe和Si，Fe、Si在根据本发明实施例的合金中是有害杂质，他们通常会生成一次晶粗大化合物和含Fe、Si的多元化合物，造成了合金的不均匀组织，对合金的强度性能和抗腐蚀性能等产生很不利的影响。因此，应该尽可能地降低合金中的Fe和Si的含量。根据本发明的实施例，Fe含量可以小于0.12wt％，Si含量可以小于0.06wt％，Fe和Si的含量在此范围内时，可以尽可能地降低Fe、Si对合金性能的不利影响。根据本发明的实施例，铝-锌-镁的合金材料还可能包括不可去除的杂质，或称为不可避免元素。基于合金材料的总重量，每种杂质的含量可以小于0.05wt％，且杂质的总含量可以小于0.15wt％。由此，可以尽可能地降低不可去除的杂质对合金综合性能的影响。

根据本发明的实施例，铝-锌-镁的合金材料的表面硬度不小于140HV。由此，该铝-锌-镁的合金材料具有足够的硬度，可以满足3C产品壳体的硬度需求。根据本发明的实施例，铝-锌-镁的合金材料的延伸率不小于10％。由此，该铝-锌-镁的合金材料用于制备3C材料的壳体时，容易加工成型，可以根据需求制作一些精细结构，有助于形成良好的壳体外观。并且，根据本发明实施例的铝-锌-镁的合金材料的抗拉强度可以在450MPa以上，并且其屈服强度可以在425MPa以上。由此，该铝-锌-镁的合金材料的强度较高，能够满足制备电子产品壳体的要求。

根据本发明的实施例，铝-锌-镁的合金材料的组成可以为：5.2-5.6wt％的Zn，1.8-1.95wt％的Mg，0.28-0.35wt％的Cu，0.18-0.19wt％的Mn，0.001wt％的Cr，0.025-0.035wt％的Si，0.07-0.08wt％的Fe，余量为Al。由此，该铝-锌-镁的合金材料在保证合金整体强度的同时，适当降低了合金中Zn元素的含量，缩小了晶界与铝基体的电势差，从而减弱了合金内部的电化学腐蚀，提升了合金的抗腐蚀能力；并且通过控制Cu的含量，可以兼顾该合金材料的阳极氧化效果以及耐腐蚀性，进一步提高了该铝-锌-镁的合金材料的综合性能。

下面将通过具体实施例来说明根据本发明实施例的铝-锌-镁的合金材料的组成和综合性能。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市面购获得的常规产品。

实施例1

根据一定的铝-锌-镁的合金材料的成分及含量(如表1所示出)，通过熔炼、半连续铸造、均匀化、热挤压、预拉伸及热处理操作后，制成了铝-锌-镁合金板材。

实施例2

该实施例中，铝-锌-镁合金板材的制备方法与实施例1相同，合金中各元素的组成和含量如表1所示出。

表1实施例1、2的铝-锌-镁合金板材的成分及含量(wt.％)

实施例	Cu	Mn	Zn	Mg	Cr	Si	Fe	Al
									1	0.342	0.188	5.54	1.94	0.001	0.035	0.072	Bal.
2	0.3	0.184	5.21	1.83	0.001	0.029	0.075	Bal.

性能测试

对实施例1以及实施例2中制备的合金板材的时效态性能进行测试。需要说明的是，时效态性能即合金经过时效处理后的性能，即把经过固溶处理后的合金材料在室温或较高温度下存放较长时间，使其形状、尺寸、性能随时间发生变化，之后再测其性能参数。具体的，根据本发明实施例，所测得的时效态性能包括抗拉强度、屈服强度、延伸率以及显微硬度。测试具体结果如表2所示：

表2实施例1、2的铝-锌-镁合金板材的时效态性能测试

从表2的数据可以看出，根据本发明实施例的铝-锌-镁合金板材的抗拉强度在450MPa以上，并且其屈服强度在430MPa以上，显微硬度在150HV以上，因此，根据本发明实施例的铝-锌-镁合金板材具有较高的强度和硬度；并且其延伸率较高，在10％以上，因此，本发明实施例的铝-锌-镁合金板材易于加工成型，易于制作精细结构，有助于制备外观良好的壳体。综上可知，该铝-锌-镁合金板材具有良好的强度、硬度以及抗腐蚀能力，并且可以兼顾阳极氧化着色效果，其强度、硬度以及延伸率等性能，即使在阳极氧化处理造成一定损失后，仍然可以满足3C产品壳体的需求。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种电子设备。根据本发明的实施例，参考图1，该电子设备1000包括前面所述的壳体200、主板、存储器和屏幕。其中，主板以及存储器设置在壳体200中，屏幕设置在壳体200的顶部且与主板相连。由此，该电子设备1000具有前面所述的壳体200所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims

1.一种铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，Zn和Mg的质量比为2.6-4.1，基于所述合金材料的总重量，Cu的含量不大于0.5wt％。

2.根据权利要求1所述的铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，基于所述合金材料的总重量，包括：

5.2-5.8wt％的Zn，1.4-2wt％的Mg，0.1-0.5wt％的Cu，以及Al。

3.根据权利要求2所述的铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，基于所述合金材料的总重量，进一步包括以下组份的至少之一：

0.10-0.22wt％的Mn，0.01-0.03wt％的Ti。

4.根据权利要求3所述的铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，基于所述合金材料的总重量，进一步包括以下组份的至少之一：

含量小于0.06wt％的Si，含量小于0.12wt％的Fe，含量小于0.03wt％的Cr以及含量小于0.05wt％的Ni。

5.根据权利要求4所述的铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，进一步包括杂质，基于所述合金材料的总重量，每种所述杂质的含量小于0.05wt％，且所述杂质的总含量小于0.15wt％。

6.根据权利要求1所述的铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，所述合金材料的表面硬度不小于140HV。

7.根据权利要求1所述的铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，所述合金材料的延伸率不小于10％。

8.根据权利要求1所述的铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，基于所述合金材料的总重量，包括以下组份：

5.2-5.6wt％的Zn，1.8-1.95wt％的Mg，0.28-0.35wt％的Cu，以及Al。

9.根据权利要求8所述的铝-锌-镁的合金材料，其特征在于，基于所述合金材料的总重量，进一步包括以下组份：

0.18-0.19wt％的Mn，0.001wt％的Cr，0.025-0.035wt％的Si，0.07-0.08wt％的Fe。

10.一种壳体，其特征在于，所述壳体是由权利要求1-9任一项所述的铝-锌-镁的合金材料制备的。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

权利要求10所述的壳体，所述壳体中设置有主板以及存储器；

屏幕，所述屏幕设置在所述壳体的顶部且与所述主板相连。