CN109415782A - 阳极氧化质量铝合金以及相关产品和方法 - Google Patents

阳极氧化质量铝合金以及相关产品和方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于具有改善的表面质量的阳极氧化质量铝板的合金，以及用于制造这些板的方法。设计所述合金以使阴极金属间化合物颗粒的形成降到最低，产生由所述合金形成的阳极氧化板产品的表面条纹。此外，所述合金允许在阳极氧化质量板中并入再循环废铝。

Description

阳极氧化质量铝合金以及相关产品和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月28日提交的美国临时申请第62/355,527号的权益，其以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及阳极氧化铝合金板的技术领域，并且特别是用于建筑和平版印刷应用的可阳极氧化的铝合金板。
背景技术
阳极氧化铝板在建筑和平版印刷应用中广泛使用。这些优质建筑和平版印刷产品通常由非常高纯度的合金制造，使表面缺陷降到最低，例如线性条纹。然而，对此类高纯度合金的要求严重限制了可并入到阳极氧化质量(“AQ”)产品中的再循环含量的量。
发明内容
本发明组合物以及相关产品和方法可用于制造铝5xxx系列板以用于各种应用中，例如建筑和平版印刷应用。这类板需要非常高的表面质量。某些合金元素和杂质的存在可能导致板上出现线性条纹。已经使用高纯度和昂贵的合金来避免这些表面缺陷的生产。本文所述的合金和方法解决了现有技术中的问题，并提供了显著改善表面质量的合金和工艺，同时允许并入一些再循环含量。具体地，本文提供了阳极氧化质量铝板和用于制造阳极氧化质量铝板的工艺，而不需要现有技术中存在的非常高纯度的合金。本文公开的合金和方法提供了具有优异的阳极氧化质量和与来自高纯度合金的铝板相当的机械性能的板，即使在并入再循环含量时也是如此。
由权利要求定义本发明的涵盖实施例，而非此发明内容。此发明内容是本发明的各种实施例的高层次概述，并且引入一些在下文的具体实施方式部分中进一步描述的概念。此发明内容不打算识别所要求的主题的关键或基本特征，也不打算单独用于确定所要求的主题的范围。应参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图和每项权利要求来理解主题。
本文描述了铝合金的组合物。在一些实例中，铝合金包含0.10-0.30重量％Fe、0.10-0.30重量％Si、0-0.25重量％Cr、2.0-3.0重量％Mg、0.05-0.10重量％Mn、0.02-0.06重量％Cu、不可避免杂质至多0.05重量％每种杂质、至多0.15重量％总杂质和余量铝。在某些实例中，铝合金包含0.15-0.24重量％Fe和0-0.20重量％Cr。在一些情况下，铝合金包含0.15重量％Fe、0.30重量％Si、2.4重量％Mg、0.07重量％Mn和0.04重量％Cu。在一些情况下，Si:Fe的比为0.2:1至2.5:1或0.67:1至2.0:1。在一些实例中，铝合金包含约1％和约90％之间的再循环含量。
阳极氧化质量板或阳极氧化板可以由本文所述的铝合金形成。在一些实例中，阳极氧化板是建筑质量的，如由受过训练的人员在10英尺距离处通过目测所测量。在这种检查中，评估板之间的颜色匹配。在其它实例中，阳极氧化板是平版印刷质量的，如由受过训练的人员通过近距离目测所测量，以评估表面质量。在目测期间评估均匀性、光滑度、光泽度、颜色和亮度。
本文所描述的阳极氧化板是高质量的，如由以下证明：1)蚀坑的小尺寸和/或蚀坑的低密度，和/或2)板的低线性值(LV)和/或小于约6的AQ值。在某些实例中，阳极氧化板具有小于约2000凹坑/平方毫米的蚀坑的密度。在一些实例中，阳极氧化板不含蚀坑，其具有大于或等于5μm的任何尺寸的测量值。
生产铝板的方法也是本文中所描述的。在一些实例中，所述方法包含铸造铸锭，均匀化铸锭，热轧均质化的铸锭以生产热轧的中间产品，冷轧热轧的中间产品以生产冷轧的中间产品，中间退火冷轧的中间产品以生产中间退火产品，冷轧中间退火产品以生产冷轧板，并退火冷轧板以形成退火板。在一些情况下，所述方法还包含阳极氧化退火板。
在一些实例中，均质化包含两个加热步骤，其中第一加热步骤包含在约500-600℃下加热铸锭约2-24小时，并且第二加热步骤包含在约480℃下加热铸锭约8小时。在一些实例中，所述方法还包含在约350℃下自退火热轧的中间产品约1小时的步骤。在一些情况下，中间退火包含在约355℃下加热冷轧的中间产品约2小时。在一些情况下，冷轧板具有1和1.5mm之间的厚度。
在一些实例中，所述方法采用铝合金，所述铝合金包括0.10-0.30重量％Fe、0.10-0.30重量％Si、0-0.25重量％Cr、2.0-3.0重量％Mg、0.05-0.10重量％Mn、0.02-0.06重量％Cu、不可避免杂质至多0.05重量％每种杂质、至多0.15重量％总杂质和余量铝。在一些情况下，铝合金包含Si和Fe，所述Si:Fe的比为0.2:1至2.5:1。
本文还提供了由根据本文描述的方法制得的铝板而制备的产品。所述产品可以是消费电子产品部件、汽车车身部件、建筑部件或平版印刷部件。
其它目的和优点将从实例的以下详细描述中而显而易见。
附图说明
图1A和1B显示本公开的合金1-4中金属间化合物颗粒的类型的空间分布图。
图2A显示本公开的合金1-4中整体阴极颗粒的计算的颗粒分布线性。
图2B显示本公开的合金1-4中整体阳极颗粒的计算的颗粒分布线性。
图3A和3B显示本公开的合金1-4中四个主要金属间化合物颗粒的空间分布图。
图4显示随本公开的合金1-4的视觉AQ等级而变的计算的线性值。
具体实施方式
本文描述的是新的铝合金组合物和用于制造适合于阳极氧化的高质量铝板，即阳极氧化质量铝板的工艺，即使当再循环含量被包括在合金中也是如此。本文所述的合金和工艺控制所形成的金属间化合物颗粒的类型，并且从而提供不会产生不可接受水平的颗粒诱导线性的高质量铝板，如下文更详细所描述的。作为非限制性实例，阳极氧化质量合金可以是5xxx系列铝合金。作为另一个非限制性实例，通过本文所述工艺制造的板在建筑工业中作为建筑板具有特别应用。
定义和描述：
本文所使用的术语“本发明(invention/the invention/this invention和thepresent invention)”打算广泛地指本专利申请和下文权利要求的所有主题。含有这些术语的陈述应理解为不限制本文所述的主题或不限制下文专利权利要求的含义或范围。
在本说明书中，参考是由AA数值以及其它相关名称(如“系列”或“5XXX”)识别的合金。要了解最常用于命名和识别铝及其合金的数字名称系统，请参阅由铝业协会(TheAluminum Association)出版的“用于鍛铝和鍛铝合金的国际合金名称和化学组合物限制(International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for WroughtAluminum and Wrought Aluminum Alloys)”或“用于呈铸件和铸锭形式的铝合金的铝业协会合金名称和化学组合物限制的登记记录(Registration Record of AluminumAssociation Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for AluminumAlloys in the Form of Castings and Ingot)”。
如本文所用，除非上下文另外明确规定，否则“一(a/an)”和“所述”的意义包括单数和复数个参考物。
如本文所用，“室温”可包括约15℃至约30℃，例如约15℃、约16℃、约17℃、约18℃、约19℃、约20℃、约21℃、约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃或约30℃的温度。
在以下实例中，以重量百分比(重量％)为单位根据其元素组合物描述铝合金。在每种合金中，剩余部分是铝，具有对于所有杂质的0.15％的最大重量％。
合金
精炼铝的工艺是非常耗能的。由原铝制成的产品比由原铝和废铝的混合物制成的产品需要更高的能量输入。铝的再循环需要比精炼少得多的能量，并且因此出于经济和环境的原因，在铝产品中包括再循环含量是非常合乎希望的。然而，将再循环含量并入某些产品中可能受到废铝中存在的杂质和/或合金元素的限制。在具有严格质量要求的产品中并入再循环铝含量更加困难。通常，产品需要非常纯的合金，例如具有足够阳极氧化质量的铝板，已经并入零至非常少的再循环含量，以避免由废铝中存在的杂质和/或合金元素引起的表面缺陷。本公开提供了用于生产高质量光滑表面铝板的合金和工艺，所述铝板可任选地含有再循环含量。
生产阳极氧化质量优质建筑产品需要消除精细的表面条纹。这些条纹是由线性分布的金属间化合物颗粒的存在引起的，所述金属间化合物颗粒也可称为金属间化合物纵材。金属间化合物颗粒沿轧制方向的线性分布在一般的板制造工艺中是不可避免的，所述工艺在一个方向上(例如长度)使用重复的轧制顺序，相对于沿两个方向轧制，例如交叉轧制。阳极氧化铝板的表面质量可以通过线性值(LV)来分级，其中较低的LV对应于较少的线性表面条纹或缺陷。
金属间化合物颗粒包括两个或更多个元素，例如，两个或更多个的铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)、硅(Si)、铜(Cu)、钛(Ti)、锆(Zr)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)和/或镁(Mg)。金属间化合物颗粒包括但不限于Alx(Fe,Mn)、Al3Fe、Al12(Fe,Mn)3Si、Al7Cu2Fe、Al20Cu2Mn3、Al3Ti、Al2Cu、Al(Fe,Mn)2Si3、Al3Zr、Al7Cr、Alx(Mn,Fe)、Al12(Mn,Fe)3Si、Al3Ni、Mg2Si、MgZn3、Mg2Al3、Al32Zn49、Al2CuMg和Al6Mn。当金属间化合物颗粒中的元素加下划线时，所述元素是颗粒中主要存在的元素。符号(Fe，Mn)表示所述元素可以是Fe或Mn，或两者的混合物。虽然许多金属间化合物颗粒含有铝，但也存在不含铝的金属间化合物颗粒，例如Mg2Si。金属间化合物颗粒的组合物和特性在下文进一步描述。
碱性或酸性蚀刻工艺在阳极氧化铝板之前采用。在此蚀刻工艺中，线性分布的金属间化合物颗粒(和/或与金属间化合物颗粒相邻的铝板的一部分)被溶解或从铝板移除，在铝板中留下各种尺寸的蚀坑。如果线性分布的蚀坑的数量和/或尺寸过大，则在铝板的表面上可以看到细小的短条纹。这种现象可称为颗粒诱导线性。期望具有低LV，例如LV小于0.050/μm。为了通过使蚀刻降到最低来控制铝板的表面形貌，有必要了解金属间化合物颗粒的组合物及其蚀刻响应。
铝合金的金属间化合物颗粒可根据其电化学电位被分为三种不同的类型。这三种类型是阴极金属间化合物颗粒、中性金属间化合物颗粒和阳极金属间化合物颗粒。每种类型在碱性蚀刻期间显示不同的响应。阴极颗粒比周围的铝基质更惰性。因此，与颗粒相邻的铝基质优先溶解，在阴极颗粒的周边留下相对较大的蚀坑，所述阴极颗粒在蚀刻工艺期间和之后保持在适当位置。来自阴极颗粒的大蚀坑产生高度可见的条纹，其对材料的阳极氧化质量产生负面影响。另一方面，阳极颗粒比围绕其的铝基质更容易溶解，留下与阳极颗粒相同的尺寸的蚀坑。由于阳极颗粒留下的蚀坑小于阴极颗粒留下的蚀坑，阳极颗粒的存在比阴极颗粒的存在对板的阳极氧化质量的危害小。最后，电化学中性粒子以与周围铝基质几乎相同的速率溶解，从而形成最小的蚀坑。在阳极氧化步骤之后蚀坑仍然存在，但是由中性和阳极颗粒产生的蚀坑比由阴极颗粒产生的蚀坑更小且更不可见。因此，中性和阳极颗粒比阴极颗粒对板的阳极氧化质量的危害小。
一个目标是分类和控制存在于合金中的金属间化合物颗粒的类型，以在电化学电位方面最有利的用于使蚀坑降到最低。不希望受理论束缚，当阴极颗粒的形成降到最低时，蚀坑的尺寸和数密度降低，使得具有较小的颗粒诱导线性的铝板的阳极氧化质量提高。即使当金属间化合物颗粒的总数保持相同时，也可以观察到此改进，只要形成的阴极颗粒百分比减少即可。
表1详述了金属间化合物颗粒和在0.01-0.1M NaCl中的在pH 6下的相比于铝基质的所述金属间化合物颗粒的电化学电位。具有与铝基质相比为正的氧化电位(大于～50毫伏(mV))的金属间化合物颗粒是阴极的，并且围绕此类型的颗粒的铝基质将在碱性蚀刻工艺中溶解，随后阴极颗粒将溶解。具有与铝基质大约相同的氧化电位(～-50mV至～+50mV)的金属间化合物颗粒是中性的，并且围绕此类型的颗粒的铝基质将在碱性蚀刻工艺中以与中性粒子大约相同的速率溶解。具有负氧化电位的金属间化合物颗粒是阳极的并且在周围的铝基质溶解之前将溶解。表1列出了颗粒类型的常见金属间化合物颗粒，并且在一些情况下列出了其氧化电位。符号(Fe，Mn)表示所述元素可以是Fe或Mn，或两者的混合物。当Fe或Mn加下划线时，带下划线的元素是这两种元素中主要存在的元素。氧化电位列在其中已知的括号中。如表1所示，Fe、Mn、Cu和Ti是导致阴极颗粒形成的元素。因此，使合金中的这些元素降到最低是必要的。
表1
使阴极金属间化合物颗粒的存在降到最低的铝合金组合物是符合需要的。一种此类铝合金包含约0.10-0.30重量％Fe、0.10-0.30重量％Si、0-0.25重量％Cr、2.0-3.0重量％Mg、0.05-0.10重量％Mn、0.02-0.06重量％Cu、不可避免杂质至多0.05重量％每种杂质、至多0.15重量％总杂质和余量铝。在一些情况下，这种合金可包含0.15-0.24重量％Fe，和0-0.20重量％Cr。在其它情况下，这种合金可包含0.15重量％Fe、0.30重量％Si、2.4重量％Mg、0.07重量％Mn和0.04重量％Cu。
在一些实例中，所述合金包含约0.05重量％、0.10重量％、0.15重量％、0.20重量％、0.25重量％、0.30重量％、0.40重量％或0.50重量％Fe，或0.05-0.35重量％、0.10-0.25重量％、0.15-0.30重量％或0.15-0.25重量％Fe。在一些实例中，所述合金包含约0.05重量％、0.10重量％、0.15重量％、0.20重量％、0.25重量％、0.30重量％、0.35重量％、0.40重量％、0.45重量％或0.50重量％Si，或0.05-0.35重量％、0.10-0.25重量％、0.15-0.30重量％或0.15-0.25重量％Si。在一些实例中，所述合金包含约0.05重量％、0.10重量％、0.15重量％、0.20重量％、0.25重量％或0.30重量％Cr，或0-0.20重量％、0-0.10重量％、0-0.05重量％、0-0.25重量％、0.05-0.20重量％、0.10-0.20重量％或0.05至0.15重量％Cr。在一些实例中，所述合金包含约2.0重量％、2.25重量％、2.5重量％、2.75重量％或3.0重量％Mg，或2.0-2.5重量％、2.5-3.0重量％或2.25-2.75重量％Mg。在一些实例中，所述合金包含约0.06重量％、0.07重量％、0.08重量％、0.09重量％或0.10重量％Mn，或0.06-0.10重量％、0.07-0.10重量％Mn。在一些实例中，所述合金包含约0.02重量％、0.03重量％、0.04重量％、0.05重量％或0.06重量％Cu，或0.02-0.04重量％，0.04-0.06重量％或0.03-0.05重量％Cu。
此外，改变Si:Fe的比改变主要相型。举例来说，提高Si:Fe的比使5xxx系列铝合金中阴极型颗粒的形成降到最低。类似地，控制其它合金中的元素的比，例如3xxx系列铝合金和4xxx系列铝合金，以使阴极型颗粒的形成降到最低也将改善那些阳极氧化板的质量。在一些实例中，铝合金具有0.2:1至2.5:1的Si:Fe的比。在一些实例中，Si:Fe的比为0.67:1至2.0:1。在一些实例中，Si:Fe的比为2.0:1，其中合金的Fe含量不大于0.15重量％。
在一些实例中，所述板具有不大于120颗粒/平方毫米，不大于200颗粒/平方毫米，不大于300颗粒/平方毫米，不大于400颗粒/平方毫米，不大于500颗粒/平方毫米，不大于1000颗粒/平方毫米，不大于1500颗粒/平方毫米，或不大于2000颗粒/平方毫米的阴极颗粒密度。
在一些实例中，铝合金包含约1％和约90％之间的再循环含量(例如，约1％和约50％之间、约50％和约90％之间、约10％和约80％之间、约20％和约60％之间、约1％和约40％之间、约1％和约30％之间、约1％和约20％之间或约1％和约10％的再循环含量)。在一些实例中，铝合金包括1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％的再循环含量。如上文所提及，出于经济和环境原因，希望在铝产品中包括再循环铝含量。出于本公开的目的，“再循环含量”可以指制造废物或消费后废品(统称为：废铝)。合金元素或杂质的标识和浓度根据废铝的来源而变化。举例来说，饮料罐是废铝的常见来源。AA3004铝合金通常用于饮料罐体，但AA5182合金用于端部和突片。AA3004包括标称1.2％Mn和1％Mg。AA5182包括标称5％Mg、0.5％Mn和0.1％Cr。
阳极氧化板
合金可通过本领域普通技术人员已知的任何方法来形成为铝板。此外，可以在酸或碱浴中蚀刻铝板，然后进行阳极氧化。在一些实例中，阳极氧化板包括铝合金，所述铝合金包括0.10-0.30重量％Fe、0.10-0.30重量％Si、0-0.25重量％Cr、2.0-3.0重量％Mg、0.05-0.10重量％Mn、0.02-0.06重量％Cu、不可避免杂质至多0.05重量％每种杂质、至多0.15重量％总杂质和余量铝。在某些实例中，铝合金包含0.15-0.24重量％Fe和0-0.20重量％Cr。在一些情况下，铝合金包含0.15重量％Fe、0.30重量％Si、2.4重量％Mg、0.07重量％Mn和0.04重量％Cu。在一些情况下，Si:Fe的比为0.2:1至2.5:1或0.67:1至2.0:1。在一些实例中，铝合金包含约1％和约90％之间的再循环含量(例如，约1％和约50％之间、约50％和约90％之间、约10％和约80％之间、约20％和约60％之间、约1％和约40％之间、约1％和约30％之间、约1％和约20％之间或约1％和约10％的再循环含量)。在一些实例中，铝合金包括1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％的再循环含量。在一些实例中，包括Alx(FeMn)、Al3Fe、Al12(Fe,Mn)3Si和Al(Fe,Mn)2Si3的阴极金属间化合物颗粒的存在低于传统的5xxx系列铝合金。
在一些实例中，阳极氧化板具有建筑质量，如通过目测所测量。在10英尺距离处观察时，颜色匹配和粗糙条纹应处于或低于可接受的限度。在一些实例中，阳极氧化板具有平版印刷质量，如通过目测所测量。在10英尺距离处观察时，细条纹和拾取应当处于或低于可接受的限度。
在一些实例中，板具有小于8、小于7、小于6、小于5或小于4的AQ值，如由AQ视觉分级所测量。较低的AQ值表示较高的AQ质量(例如，与具有AQ值为10的板相比，具有AQ值为1的板表示所述板具有更高的阳极氧化质量)。
如上所述，控制金属间化合物颗粒的性质，使阴极颗粒的存在降到最低，使得铝板具有高表面质量。可以在视觉上评估表面的质量，因为蚀坑是肉眼可见的线性条纹。在一些实例中，阳极氧化板具有小于约3000凹坑、小于约2000凹坑、小于约1500凹坑、小于约1000凹坑或小于约500凹坑每平方毫米(mm)的蚀坑密度。此外，为了高表面质量，必须限制这些蚀坑的尺寸。在一些实例中，阳极氧化板基本上不含宽度大于约2μm和/或长度大于约10μm的蚀坑。如本文所用，术语基本上不含，与具有一定尺寸(例如，宽度和/或长度)的蚀坑的数量有关，是指以蚀坑的总数计，具有一定尺寸的蚀坑的百分比小于0.1％、小于0.01％、小于0.001％或小于0.0001％。在一些情况下，阳极氧化板基本上不含蚀坑，其具有大于0.25μm，0.5μm，0.75μm，1μm，1.25μm，1.5μm，1.75μm，2μm，3μm，4μm，5μm，6μm，7μm，8μm，9μm或10μm的任何尺寸的测量值。
制作方法
本文所公开的方法是有效的方法，其用以制造具有所需的机械和物理特性的阳极氧化质量5xxx板。用于制造本文所述板的合适合金包括AA5xxx名称内的任何合金，如通过铝业协会所建立。非限制性示例性AA5xxx系列合金可包括AA5182、AA5183、AA5005、AA5005A、AA5205、AA5305、AA5505、AA5605、AA5006、AA5106、AA5010、AA5110、AA5110A、AA5210、AA5310、AA5016、AA5017、AA5018、AA5018A、AA5019、AA5019A、AA5119、AA5119A、AA5021、AA5022、AA5023、AA5024、AA5026、AA5027、AA5028、AA5040、AA5140、AA5041、AA5042、AA5043、AA5049、AA5149、AA5249、AA5349、AA5449、AA5449A、AA5050、AA5050A、AA5050C、AA5150、AA5051、AA5051A、AA5151、AA5251、AA5251A、AA5351、AA5451、AA5052、AA5252、AA5352、AA5154、AA5154A、AA5154B、AA5154C、AA5254、AA5354、AA5454、AA5554、AA5654、AA5654A、AA5754、AA5854、AA5954、AA5056、AA5356、AA5356A、AA5456、AA5456A、AA5456B、AA5556、AA5556A、AA5556B、AA5556C、AA5257、AA5457、AA5557、AA5657、AA5058、AA5059、AA5070、AA5180、AA5180A、AA5082、AA5182、AA5083、AA5183、AA5183A、AA5283、AA5283A、AA5283B、AA5383、AA5483、AA5086、AA5186、AA5087、AA5187和AA5088。在一些实例中，本文所述的合金可用于制造板。
本文所述的合金可铸造成使用直接冷硬(Direct Chill)(DC)工艺的铸锭。可任选地对所得铸锭进行刮制。然后可以对铸锭进行进一步的处理步骤。在一些实例中，处理步骤包括两阶段均质化步骤、热轧步骤、冷轧步骤、任选的中间退火步骤、冷轧步骤和最终退火步骤。
本文描述的均质化步骤可以是单一均质化步骤或两步骤均质化工艺。第一均质化步骤将亚稳定相溶解到基质中并使微观结构不均匀性降到最低。在2-24小时、2-5小时、5-12小时、12-18小时或18-24小时或至少2小时、至少12小时或至少24小时的加热时间期间，加热铸锭以达到至少约560℃(例如，至少约550℃、至少约555℃、至少约565℃或至少约570℃)的峰值金属温度。在一些实例中，加热铸锭以达到约560℃至约575℃的峰值金属温度。达到峰值金属温度的加热速率可以是约50℃/小时至约100℃/小时。例如，加热速率可以是约50℃/小时、约55℃/小时、约60℃/小时、约65℃/小时、约70℃/小时、约75℃/小时、约80℃/小时、约85℃/小时、约90℃/小时、约95℃/小时或约100℃/小时。然后在第一均质化阶段期间使铸锭浸泡(即，保持在指定的温度)一段时间。在一些实例中，使铸锭浸泡至多六小时(例如，30分钟至六小时，包括端值)。例如，可以将铸锭在约560℃的温度下浸泡5小时。
在第二均质化步骤中，在后续处理之前将铸锭温度降低至约450℃至540℃的温度。在一些实例中，在后续处理之前将铸锭温度降低至约480℃至540℃的温度。例如，在第二阶段中，可以将铸锭冷却至约470℃、约480℃、约500℃、约520℃或约540℃的温度并使其浸泡一段时间。在一些实例中，使铸锭在指定温度下浸泡至多8小时(例如，30分钟至8小时，包括端值，例如30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时或8小时)。例如，可以将铸锭在约480℃的温度下浸泡8小时。
在第二均质化步骤后，可以进行热轧步骤。热轧步骤可包括热可逆轧机操作和/或热串联轧机操作。热轧步骤可在约250℃至约450℃(例如，约300℃至约400℃或约350℃至约400℃)的温度下进行。在热轧步骤中，可以将铸锭热轧至10mm规格或更小的厚度(例如，3mm至8mm规格)。例如，可以将铸锭热轧至8mm规格或更小、7mm规格或更小、6mm规格或更小、5mm规格或更小、4mm规格或更小或3mm规格或更小。任选地，热轧步骤可以进行至多一小时的时间。任选地，在热轧步骤结束时(例如，在串联轧机出口时)，将板卷绕。
然后使热轧板可进行冷轧步骤。板温度可降低至约20℃至约200℃(例如，约120℃至约200℃)的温度。冷轧步骤可以进行一段时间，以产生约1.0mm至约3mm，或约2.3mm的最终规格厚度。任选地，冷轧步骤可以进行至多约1小时(例如，约10分钟至约30分钟)的时间。
然后，冷轧的线圈可经历中间退火步骤。中间退火步骤可包括将线圈加热至约300℃至约400℃(例如，约300℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃，330℃、335℃、340℃、345℃、350℃、355℃、360℃、365℃、370℃、375℃、380℃、385℃、390℃、395℃或400℃)的峰值金属温度。用于中间退火步骤的加热速率可为约20℃/分钟至约100℃/分钟。中间退火步骤可以进行2小时或更短的时间(例如，1小时或更短)。例如，中间退火步骤可以进行30分钟至50分钟的时间。
在退火步骤之后可进行另一冷轧步骤。冷轧步骤可以进行一段时间，以产生约0.5mm和约2mm之间，约0.75和1.75mm之间，约1和1.5mm之间，或约1.27mm的最终规格厚度。任选地，冷轧步骤可以进行至多约1小时(例如，约10分钟至约30分钟)的时间。
然后冷轧的线圈可经历退火步骤。退火步骤可包括将线圈加热至约180℃至约350℃(例如，约175℃、约180℃、约185℃、约200℃、约225℃、约250℃、约275℃、约300℃、约325℃、约350℃、约355℃或约360℃)的峰值金属温度。用于退火步骤的加热速率可为约10℃/小时至约100℃/小时。退火步骤可以进行至多48小时或更短(例如，1小时或更短)的时间。例如，退火步骤可以进行30分钟至50分钟的时间。
合金、阳极氧化板和本文所述的方法可在多个应用中使用，所述应用包括建筑应用、平版印刷应用，电子应用和汽车应用。作为非限制性实例，建筑AQ板广泛用于防水板、窗台、门板、幕墙和装饰板。在阳极氧化工艺中，铝的氧化表面可以用颜料或染料着色，为室内设计提供多种颜色和样式。在一些实例中，板可用于制备产品，例如消费电子产品或消费电子产品部件。示例性消费电子产品包括移动电话、音频装置、视频装置、照相机、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、电视机、显示器、家用电器、视频回放和记录装置等。示例性消费电子产品部件包括用于消费电子产品的外壳体(例如，外墙)和内衬件。在一些实例中，本文所述的板和方法可用于制备汽车车身部件，例如内板。在一些实例中，由本文所述合金制备的产品可以是消费电子产品部件、汽车车身部件、建筑部件或平版印刷部件。
下列实例将用来进一步说明所公开的实例，然而，同时不对其构成任何限制。相反，可以清楚地理解，在不脱离本发明精神的情况下，可借助各种实例，在阅读在本文中的描述之后，所述实施例的变体和等效物可本身暗示至本领域的技术人员。除非另有说明，否则在以下实例中描述的研究期间，遵循常规程序下文出于说明的目的，描述一些程序。
实例
实例1：阳极氧化质量板制备
用于制备阳极氧化质量板的铸锭使用来自具有表2中所示的组合物的合金的DC铸造来铸造并使用本领域的普通技术人员已知的方法来刮制。以合金的总重量计，所有元素都以重量％表示，余量为Al。
表2
合金 Fe Si Cr Mg Mn Cu
1 0.24 0.18 0.20 2.40 0.07 0.04
2 0.15 0.10 - 2.40 0.07 0.04
3 0.15 0.10 0.10 2.40 0.07 0.04
4 0.15 0.30 - 2.40 0.07 0.04
每个合金1-4通过以下方法进行处理。将铸锭铸造并刮制至3"(英寸)规格，然后从室温加热至560℃并使其浸泡约6小时。然后将铸锭冷却至480℃并使其浸泡约8小时。然后将所得的铸锭热轧成7mm厚的规格。所得板在350℃的温度下自退火约1小时。然后将板冷轧至2.3mm厚的规格。然后将冷轧板在335℃的温度下中间退火约2小时，然后再冷轧至1.27mm厚的规格。将所得板在225℃下退火约2小时。
实例2：板特性测试
由根据实例1的合金1-4制备板1-4，并对板1-4进行评价以生产金属间化合物颗粒A-D的空间分布图，如图1A和图1B所示。
来自图1A和图1B的空间分布图的数据被用来计算阴极颗粒(在图2A中显示)和阳极颗粒(在图2B中显示)的颗粒分布线性。合金1和2显示比合金3和4更高的阴极颗粒线性分布，其中合金4具有最低的阴极颗粒线性分布。因此，预期合金4在蚀刻后具有最佳的表面质量。
图3A和3B显示实验合金1-4中的四种主要金属间化合物颗粒的空间分布图。所述图显示每种合金的四种主要金属间化合物颗粒的主要相型、数密度和分布线性的明显变化。三种主要阴极金属间化合物颗粒具有相似的阴极电位，但是因为其中的每一种都具有由表1中所示的特征电化学电位引起的不同反应性而被分离。与由合金1和2制备的板相比，由合金3和4制备的板具有较低的阴极颗粒A的密度.
每个板的阳极氧化质量通过AQ视觉分级进行分析。计算的线性值如图4所示。合金4的最佳AQ视觉等级为4，而合金3的AQ视觉等级为7，合金2的AQ视觉等级为9，并且合金1的AQ视觉等级为10。合金4，其具有最低的阴极颗粒LV，具有最佳的AQ视觉等级。此外，AQ视觉等级与阴极颗粒A的LV成比例，其具有与基质不同的最高的氧化电位(即，颗粒A比基质更耐溶解)。这些合金的AQ视觉等级不是由颗粒的绝对数密度决定的；阴极颗粒的组合物对AQ视觉等级的影响最大。例如，尽管阴极B颗粒的数密度较高，但合金2显示出比合金1更好的AQ视觉等级。合金1中最主要相的数密度较小，但阴极A颗粒的反应性是更不利的，因此合金1具有较低的AQ视觉等级。因此，通过改变合金使阴极A颗粒的形成降到最低，可以改善AQ视觉等级。主要金属间化合物颗粒的阴极反应性、数密度和线性是影响合金的最终阳极氧化质量的最主要因素。
所有在上文引用的专利、公开案和摘要均以全文引用的方式并入本文中。已经描述了各种实例以实现本文中讨论的各种目的。应该认识到，这些实例仅是对本发明原理的说明。在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的精神和范围的情况下，多种修改和其改编对于所属领域的技术人员将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种铝合金，其包含0.10-0.30重量％Fe、0.10-0.30重量％Si、0-0.25重量％Cr、2.0-3.0重量％Mg、0.05-0.10重量％Mn、0.02-0.06重量％Cu、不可避免杂质至多0.05重量％每种杂质、至多0.15重量％总杂质和余量铝。
2.根据权利要求1所述的铝合金，其包含0.15-0.24重量％Fe和0-0.20重量％Cr。
3.根据权利要求1所述的铝合金，其包含0.15重量％Fe、0.30重量％Si、2.4重量％Mg、0.07重量％Mn和0.04重量％Cu。
4.根据权利要求1所述的铝合金，其包含Si和Fe，所述Si:Fe的比为0.2:1至2.5:1。
5.根据权利要求4所述的铝合金，其中所述Si:Fe的比为0.67:1至2.0:1。
6.根据权利要求1所述的铝合金，其包含约1％至约90％的再循环含量。
7.一种板，其包含根据权利要求1所述的铝合金。
8.根据权利要求7所述的板，其中所述板具有不大于2000颗粒/平方毫米的阴极颗粒密度。
9.根据权利要求8所述的板，其中所述板具有不大于120颗粒/平方毫米的阴极颗粒密度。
10.根据权利要求7所述的板，其中所述板是阳极氧化板。
11.根据权利要求10所述的板，其中所述阳极氧化板具有小于2000凹坑/平方毫米的蚀坑的密度。
12.根据权利要求10所述的板，其中所述阳极氧化板不含蚀坑，其具有大于或等于5μm的任何尺寸的测量值。
13.一种包含根据权利要求1所述的铝合金的制品，其中所述制品是消费电子产品部件、汽车车身部件、建筑部件或平版印刷部件。
14.一种制备铝板的方法，其包含：
铸造铝合金以形成铸锭；
均匀化所述铸锭；
热轧所述铸锭以生产热轧的中间产品；
冷轧所述热轧的中间产品以生产冷轧的中间产品；
中间退火所述冷轧的中间产品以生产中间退火产品；
冷轧所述中间退火产品以生产冷轧板；和
退火所述冷轧板以形成退火板。
15.根据权利要求14所述的方法，其还包含阳极氧化所述退火板。
16.根据权利要求14所述的方法，其中均质化包含第一加热步骤和第二加热步骤，其中所述第一加热步骤包含在约560℃下加热所述铸锭约6小时，并且所述第二加热步骤包含在约480℃下加热所述铸锭约8小时。
17.根据权利要求14所述的方法，其还包含在约250-450℃下自退火所述热轧中间产品约1小时。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述冷轧板具有约1mm至约1.5mm的厚度。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述铝合金包含0.10-0.30重量％Fe、0.10-0.30重量％Si、0-0.25重量％Cr、2.0-3.0重量％Mg、0.05-0.10重量％Mn、0.02-0.06重量％Cu、不可避免杂质至多0.05重量％每种杂质、至多0.15重量％总杂质和余量铝。
20.根据权利要求14所述的方法，其中所述铝合金包含Si和Fe，所述Si:Fe的比为0.2:1至2.5:1。
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