CN109628804B - 一种具有优异氧化效果的高强度铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有优异氧化效果的高强度铝合金及其制备方法，所述铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.9%～1.2%，Si 0.8%～1.0%，Cu 0.35%～0.45%，Mn 0.05%～0.15%，Y 0.01%～0.03%，Ti 0.04%～0.06%，Sr 0.005%～0.01%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质。其制备方法包括熔炼配制铝合金液、炉内喷吹精炼、在线细化变质处理、在线除气过滤、半连续铸造、铸锭均匀化、加热与挤压、在线淬火和人工时效。本发明通过提高铝合金的洁净度和组织成分均匀性、细化变质富Fe相和Si相，消除氧化膜的黑线、黑点等缺陷，使挤压铝合金获得完全再结晶的细小等轴晶粒，消除氧化膜的组织条纹和花斑等缺陷，提高氧化膜的质量和成品率。挤压铝合金强度高、塑性好和氧化着色效果优异。

Description

一种具有优异氧化效果的高强度铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金及其加工技术领域，特别涉及一种具有优异氧化效果的高强度铝合金及其制备方法。
背景技术
随着智能手机、平板电脑等消费类电子产品大屏化和轻薄化的发展，急需高强度的铝合金背板、中框或边框来提高机身的抗弯能力，以避免机身受压时出现弯曲、弯折等现象，同时又要求铝合金具有优异的氧化着色效果，以满足消费者对电子产品外观件的高装饰性要求。
随着5G通讯时代的即将到来，由于铝合金对电磁波具有屏蔽作用，现有的铝合金中框+铝合金背板的外壳结构已不能满足智能手机5G通讯信号的传输需要，必须采用铝合金中框+玻璃或陶瓷的外壳结构。因此，为避免智能手机跌落时，由于铝合金中框的变形而挤压导致玻璃和陶瓷破裂，急需高强度的铝合金来制作智能手机中框。
现有电子产品外观件用铝合金主要是以6101、6063等牌号为代表的Al-Mg-Si系中强度铝合金，虽然具有优异的挤压加工性能和氧化着色效果，但其强度普遍较低。在Al-Mg-Si系铝合金基础上增加Mg、Si元素的含量，虽然可以提高铝合金的强度，但又会导致氧化效果变差，氧化膜出现组织条纹、花斑、黑线等缺陷，氧化膜光泽度降低、质感不够细腻，无法满足消费者对电子产品外观件的高装饰性要求。
可见，现有电子产品外观件用铝合金及其制备技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有优异氧化效果的高强度铝合金及其制备方法，以Al-Mg-Si系铝合金为基础，通过优化设计合金的成分组成及其制备工艺参数，消除铝合金氧化膜的组织条纹、花斑、黑线等缺陷，提高氧化膜的光泽度和质感，满足电子产品外观件对高强度铝合金的需求。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种具有优异氧化效果的高强度铝合金，该铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.9%～1.2%，Si 0.8%～1.0%，Cu 0.35%～0.45%，Mn 0.05%～0.15%，Y 0.01%～0.03%，Ti 0.04%～0.06%，Sr 0.005%～0.01%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
一种具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S001. 选用纯度为99.9%的铝锭、纯度为99.95%的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlY5合金、AlTi5合金和AlSr5合金为原材料；
S002. 将铝锭放入熔化炉中760～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为0.9%～1.2%的镁锭、4%～5%的AlSi20合金、0.7%～0.9%的AlCu50合金、0.5%～1.5%的AlMn10合金和0.2%～0.6%的AlY5合金，搅拌熔化成铝合金液；
S003. 用铝合金精炼剂和氩气对炉内铝合金液喷吹精炼进行除气除杂，扒渣后静置；
S004. 将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.8%～1.2%的AlTi5合金和0.1%～0.2%的AlSr5合金加入到铝合金液中进行在线细化变质处理；
S005. 将铝合金液依次流过设置在流槽上的除气机和泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
S006. 将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
S007. 将铝合金铸锭均匀化处理，然后水雾强制冷却至室温；
S008. 将铝合金铸锭加热后进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
S009. 将挤压铝合金加热进行时效处理，随炉冷却后得到优异氧化效果的高强度铝合金。
所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法中，所述步骤S003中铝合金精炼剂的质量为原材料总重量的0.2%～0.5%，氩气的纯度≥99.9%，喷吹精炼时间为10～20分钟，静置时间为30～60分钟。
所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法中，所述S005中除气机石墨转子的旋转速度为300～400转/分钟，氩气流量为1～2立方米/小时，泡沫陶瓷过滤板的孔隙度为60～90ppi。
所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法中，所述S006中半连续铸造的铸造温度为700～720℃，铸造速度为90～110毫米/分钟，冷却水压力为0.3～0.5MPa。
所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法中，所述步骤S007中均匀化处理是将铝合金铸锭先加热至450～460℃保温1-2小时，再继续加热到540～550℃保温6-8小时。
所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法中，所述步骤S008中铝合金铸锭的加热为420～430℃，挤压速度为7～8米/分钟，挤压比为20～60，挤压模具温度为345～355℃。
所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法中，所述步骤S009中时效处理是将挤压铝合金加热至185～195℃保温10～12小时。
有益效果：
本发明提供了一种具有优异氧化效果的高强度铝合金及其制备方法，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明通过优化设计铝合金主合金元素Mg、Si、Cu的成分组成，解决了铝合金的强度与氧化膜质量之间的矛盾关系，确保铝合金可以获得高强度和优异的氧化效果。
（2）本发明通过添加Y元素对富Fe相进行细化变质，使富Fe相从粗大针状转变为细小均匀的颗粒状，消除富Fe相引起氧化膜出现黑线、黑点等缺陷，提高铝合金的氧化膜质量。
（3）本发明以AlTi5合金替代传统的Al-Ti-B或者Al-Ti-C合金来细化铝合金铸锭的晶粒组织，避免TiB2粒子或TiC粒子留在铝合金中导致铝合金车削、抛光后表面出现砂眼、划条等缺陷，提高铝合金氧化膜的质量。
（4）本发明通过在线添加Sr元素对过剩Si相进行细化变质处理，使过剩Si相均匀弥散分布在铝合金中，消除由于Si含量较高而导致氧化膜发灰、发暗的问题，提高氧化膜的光泽度和质感。
（5）本发明通过优化设计铝合金铸锭的均匀化、加热和挤压工艺参数，使铝合金挤压材获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织，消除了氧化膜的组织条纹和花斑等缺陷，提高铝合金的氧化膜质量。
（6）本发明铝合金的抗拉强度大于370MPa，屈服强度大于340MPa，断后伸长率大于13%，阳极氧化膜光泽度值大于650GS，具有强度高、塑性好、氧化膜光泽度高、色泽均匀、质感细腻的优点，满足电子产品大屏化和轻薄化发展对高强度铝合金外观件的需求。
附图说明
图1为本发明提供的所述具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供一种具有优异氧化效果的高强度铝合金及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种具有优异氧化效果的高强度铝合金，该铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.9%～1.2%，Si 0.8%～1.0%，Cu 0.35%～0.45%，Mn 0.05%～0.15%，Y 0.01%～0.03%，Ti 0.04%～0.06%，Sr 0.005%～0.01%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%。
Mg、Si、Cu是铝合金的主要合金元素，这些元素在铝合金中具有固溶强化作用，另外，Mg和Si还可形成Mg2Si强化相，Cu和Al可析出Al2Cu强化相，进一步增强铝合金的强度。Mg、Si、Cu的含量越高，铝合金的强度也越高，但铝合金的氧化膜的质量也会逐渐变差，其中，Mg含量太高会导致氧化膜浑浊而不通透，Si含量太高会导致氧化膜发灰、发暗，而Cu含量太高会导致氧化膜泛黄。通过对合金成分的系统研究后发现，当Mg含量小于0.9%，Si含量小于0.8%或者Cu含量小于0.35%时，铝合金的强度达不到电子产品对铝合金外观件所需的抗拉强度大于370MPa、屈服强度大于340 MPa的要求。当Mg含量大于1.2%，Si含量大于1.0%或者Cu含量大于0.45%时，会导致铝合金的氧化膜质量出现显著恶化。当Mg含量为0.9%～1.2%，Si含量为0.8%～1.0%且Cu含量为0.35%～0.45%时，可以平衡铝合金强度与氧化膜质量的矛盾关系，满足电子产品对铝合金外观件的强度和氧化膜质量要求。
Mn在铝合金中可与Al形成MnAl6化合物弥散质点，对再结晶晶粒的长大起到阻碍作用，细化再结晶晶粒。Mn在铝合金中的另一个作用是溶解杂质元素Fe，形成（Fe、Mn）Al6化合物，减小杂质元素Fe对铝合金力学性的影响。发明人的研究结果表明，添加0.05%～0.15%的Mn元素，可显著阻碍再结晶晶粒的长大，细化挤压铝合金的再结晶晶粒。但Mn元素的含量也不宜超过0.15%，否者容易形成粗大MnAl6化合物弥散质点，反而容易引起铝合金氧化膜产生黑线、黑点等缺陷。
Y在铝合金中的主要作用是细化变质富Fe相。Fe是铝合金中不可避免的杂质元素，在铝合金中通常以粗大针状富Fe相形式分布在铝合金基体中，粗大针状富Fe相会不仅会严重割裂铝合金基体，降低铝合金的强度和塑性，还会导致氧化膜出现黑线、黑点等缺陷。发明人通过大量实验研究后发现，元素Y对富Fe相有细化变质作用，当添加0.01%～0.03%的Y元素，可以完全抑制富Fe相按针状方向生长，使富Fe相从粗大针状转变为细小均匀的颗粒状，不仅可以消除富Fe相对铝合金强度和塑性的影响，还可消除富Fe相引起氧化膜出现黑线、黑点等缺陷，显著提高铝合金的氧化膜质量。
Ti是以AlTi5合金形式加入到铝合金液中，主要作用是细化铝合金铸锭的晶粒组织，改善铝合金铸锭的组织均匀性。对铝合金铸锭的晶粒细化现有技术通常都是添加Al-Ti-B合金或者Al-Ti-C合金，虽然Al-Ti-B合金或者Al-Ti-C合金对铝合金铸锭具有很好的晶粒细化效果，但Al-Ti-B合金中含有大量TiB2粒子，Al-Ti-C合金中含有大量TiC粒子，TiB2粒子和TiC粒子都属于坚硬颗粒，大量的TiB2粒子或TiC粒子留在铝合金中，容易导致铝合金经过车削、抛光后表面出现砂眼、划条等缺陷，进而影响铝合金的氧化膜质量，氧化膜出现黑点、黑线等缺陷。因此，本发明通过添加0.8%～1.2%的AlTi5合金对铝合金进行在线细化处理，既满足铝合金铸锭的晶粒细化要求，又可避免铝合金经车削、抛光后表面出现砂眼、划条等缺陷，提高铝合金氧化膜的质量。
Sr在铝合金中主要作用是细化变质过剩Si相。Mg2Si相中Mg与Si的质量比为1.73，本发明铝合金由于Si含量较高，Mg与Si的质量比小于1.73，Si除了和Mg形成Mg2Si强化相外，还有部分过剩Si会以固溶体和单质Si相形式存在铝合金中。由于Si是难以氧化的元素，这也是高Si含量铝合金经过阳极氧化后氧化膜发灰、发暗的主要原因。为了解决这个问题，发明人通过实验研究发现，通过在铝合金中添加0.005%～0.01%的Sr元素对过剩Si相进行变质处理，细化过剩Si相的尺寸，使过剩Si相均匀弥散分布在铝合金中，不仅可以提高铝合金的强度，更重要的是还可以消除由于Si含量较高而导致氧化膜发灰、发暗的问题，显著提高氧化膜的光泽度和质感。但在铝合金中添加Sr元素也容易导致铝合金液吸气，因此，Sr的添加量不宜超过0.01%，且AlSr5合金必须采用在流槽在线加入，铝合金液经在线除气过滤后马上半连续铸造成锭，可以避免添加Sr元素引起铝合金液吸气。
Fe是铝锭中不可避免的主要杂质元素，Fe在铝合金中通常以粗大针状富Fe相形式分布在铝合金基体中，粗大针状富Fe相会不仅会严重割裂铝合金基体，降低铝合金的强度和塑性，还会导致氧化膜出现黑线、黑点等缺陷。本发明通过选用纯度为99.9%的铝锭为主要原材料，控制Fe含量小于或等于0.1%，避免Fe杂质元素对铝合金强度和氧化膜质量的负面影响，确保铝合金可以获得所需的力学性能和氧化膜质量。
Zn、Cr、Zr、Sc、Er等是传统铝合金中经常添加的微合金元素，这些元素虽然可以细化铝合金的晶粒，提高铝合金的强度，但也会与Al形成共格或非共格的铝化物微细弥散相，从而抑制铝合金再结晶的发生，使铝合金挤压后保持纤维状的晶粒组织，而纤维状的晶粒组织是铝合金氧化膜出现组织条纹、花斑等缺陷的主要原因。本发明通过选用纯度为99.9%的铝锭为主要原材料，控制Zn、Cr、Zr、Sc、Er等杂质元素的单个含量均小于0.01%，总量小于0.05%，可以消除这些元素对再结晶的抑制作用，确保铝合金挤压时得到充分再结晶，获得细小均匀等轴晶粒组织，避免氧化膜出现组织条纹、花斑等缺陷，提高铝合金的氧化膜质量。
请参阅图1，一种具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S001. 选用纯度为99.9%的铝锭、纯度为99.95%的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlY5合金、AlTi5合金和AlSr5合金为原材料；
S002. 将铝锭放入熔化炉中760～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为0.9%～1.2%的镁锭、4%～5%的AlSi20合金、0.7%～0.9%的AlCu50合金、0.5%～1.5%的AlMn10合金和0.2%～0.6%的AlY5合金，搅拌熔化成铝合金液；
S003. 用铝合金精炼剂和氩气对炉内铝合金液喷吹精炼进行除气除杂，扒渣后静置；
S004. 将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.8%～1.2%的AlTi5合金和0.1%～0.2%的AlSr5合金加入到铝合金液中进行在线细化变质处理；
S005. 将铝合金液依次流过设置在流槽上的除气机和泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
S006. 将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
S007. 将铝合金铸锭均匀化处理，然后水雾强制冷却至室温；
S008. 将铝合金铸锭加热后进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
S009. 将挤压铝合金加热进行时效处理，随炉冷却后得到优异氧化效果的高强度铝合金。
优选的，所述步骤S003中铝合金精炼剂的质量为原材料总重量的0.2%～0.5%，氩气的纯度≥99.9%，喷吹精炼时间为10～20分钟，静置时间为30～60分钟。
优选的，所述S005中除气机石墨转子的旋转速度为300～400转/分钟，氩气流量为1～2立方米/小时，泡沫陶瓷过滤板的孔隙度为60～90ppi。
气孔、夹杂、晶粒粗大以及组织成分不均等缺陷都会降低铝合金的阳极氧化膜质量，因此，提高铝合金的纯净度、细化晶粒组织和消除组织成分不均是使铝合金获得优异氧化效果的基础保障。
为了提高铝合金的洁净度，本发明首先采用纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼10～20分钟，扒渣后再静置30～60分钟，然后再在流槽上用除气机和泡沫陶瓷过滤进行在线除气过滤，对铝合金液进行深度净化，使铝合金液的气含量低于0.1毫升/100克铝，非金属夹杂物含量PoDFA低于0.06平方毫米/公斤，大幅度铝合金的洁净度，确保铝合金获得优异的氧化效果。
为了消除铝合金铸锭的晶粒粗大和粗大Si相对氧化膜质量的影响，本发明在采用AlTi5合金和AlSr5合金对铝合金液进行在线细化变质处理，然后再半连续铸造成锭，满足铝合金铸锭的挤压要求，能确保铝合金挤压后获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织要求。
优选的，所述S006中半连续铸造的铸造温度为700～720℃，铸造速度为90～110毫米/分钟，冷却水压力为0.3～0.5MPa。
优选的，所述步骤S007中均匀化处理是将铝合金铸锭先加热至450～460℃保温1-2小时，再继续加热到540～550℃保温6-8小时，然后水雾强制冷却至室温。
均匀化处理的目的是消除铸锭内部合金元素的宏微观偏析，使合金元素充分固溶，使粗大金属间化合物充分熔解固溶。通过对本发明所述铝合金铸锭的均匀化制度进行系统研究后发现，将铝合金铸锭加热至450～460℃均匀化处理1-2小时，再继续加热到540～550℃均匀化处理6-8小时，然后水雾强制冷却至室温，才可以完全消除铸锭内部Mg、Si、Cu元素的宏微观偏析，使粗大的Mg2Si相、Al2Cu相以及富铁相等金属间化合物充分熔解固溶，满足电子产品外观件对高强度铝合金铸锭挤压的组织成分均匀性要求。
优选的，所述步骤S008中铝合金铸锭的加热为420～430℃，挤压速度为7～8米/分钟，挤压比为20～60，模具温度为345～355℃条件下进行挤压成型，然后穿水冷却至室温。
铝合金挤压后通常沿挤压方向都是得到纤维状的晶粒组织，而纤维状晶粒组织是铝合金氧化膜出现组织条纹、花斑等缺陷的主要原因。因此，使铝合金挤压材获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织，则可以消除铝合金氧化膜出现组织条纹、花斑等缺陷。申请人通过对本发明所述铝合金的挤压工艺及参数进行系统研究后发现，将铝合金铸锭加热至420～430℃，在挤压速度7～8米/分钟、挤压比20～60、模具温度345～355℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温，才能诱发铝合金完全再结晶，又能防止晶粒长大，是挤压铝合金获得细小均匀的等轴晶组织，满足阳极氧化对铝合金的组织结构要求，消除铝合金氧化膜的组织条纹、花斑等缺陷，获得高质量的氧化效果。如果挤压工艺参数不在上述匹配范围内，均无法获得完全再结晶的细小均匀等轴晶粒组织，只能得到纤维状的晶粒组织，或者粗大的再结晶细晶组织，或者由纤维状晶粒与再结晶晶粒共同构成的混合晶粒组织。
优选的，所述步骤S009中时效处理是将挤压铝合金加热至185～195℃保温10～12小时，随炉冷却后得到所述具有优异氧化效果的高强度铝合金。
申请人通过对本发明所述铝合金挤压材的人工时效工艺进行系统研究后发现，将挤压铝合金加热至185～195℃时效10～12小时，随炉冷却后到室温，铝合金的抗拉强度可以达到370MPa、屈服强度可以达到340 MPa以上，满足到电子产品对铝合金外观件的强度要求。如果时效温度低于185℃或者时效时间小于10小时，则时效效果不充分，而时效温度高于195℃或者时效时间大于12小时，则会出现过时效，均达不到期望的铝合金强度。
实施例1
一种具有优异氧化效果的高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Mg1.1%，Si 0.9%，Cu 0.4%，Mn 0.1%，Y 0.02%，Ti 0.05%，Sr 0.0075%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%；其制备方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、纯度为99.95%的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlY5合金、AlTi5合金和AlSr5合金为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中770℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.1%的镁锭、4.5%的AlSi20合金、0.8%的AlCu50合金、1%的AlMn10合金和0.4%的AlY5合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.3%的铝合金精炼剂和纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼15分钟，扒渣后再静置45分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为1%的AlTi5合金和0.15%的AlSr5合金加入到铝合金液中进行在线细化变质处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气流量为1.5立方米/小时的除气机和孔隙度为80ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度710℃、铸造速度100毫米/分钟、冷却水压力0.4MPa条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至455℃均匀化处理1.5小时，再继续加热到545℃均匀化处理7小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至425℃，在挤压速度7.5米/分钟、挤压比40、模具温度350℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至190℃时效11小时，随炉冷却后得到所述铝合金。
实施例 2
一种具有优异氧化效果的高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Mg0.9%，Si 1.0%，Cu 0.45%，Mn 0.05%，Y 0.01%，Ti 0.06%，Sr 0.005%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%；其制备方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、纯度为99.95%的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlY5合金、AlTi5合金和AlSr5合金为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为0.9%的镁锭、5%的AlSi20合金、0.9%的AlCu50合金、0.5%的AlMn10合金和0.2%的AlY5合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.2%的铝合金精炼剂和纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼20分钟，扒渣后再静置30分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为1.2%的AlTi5合金和0.1%的AlSr5合金加入到铝合金液中进行在线细化变质处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为300转/分钟、氩气流量为2立方米/小时的除气机和孔隙度为60ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度700℃、铸造速度110毫米/分钟、冷却水压力0.5MPa条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至460℃均匀化处理1小时，再继续加热到550℃均匀化处理6小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至420℃，在挤压速度8米/分钟、挤压比20、模具温度345℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至195℃时效10小时，随炉冷却后得到所述铝合金。
实施例 3
一种具有优异氧化效果的高强度铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Mg1.2%，Si 0.8%，Cu 0.35%，Mn 0.15%，Y 0.03%，Ti 0.04%，Sr 0.01%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%；其制备方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、纯度为99.95%的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlY5合金、AlTi5合金和AlSr5合金为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中760℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.2%的镁锭、4%的AlSi20合金、0.7%的AlCu50合金、1.5%的AlMn10合金和0.6%的AlY5合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.5%的铝合金精炼剂和纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼10分钟，扒渣后再静置60分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.8%的AlTi5合金和0.2%的AlSr5合金加入到铝合金液中进行在线细化变质处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为400转/分钟、氩气流量为1立方米/小时的除气机和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度720℃、铸造速度90毫米/分钟、冷却水压力0.3MPa条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至450℃均匀化处理2小时，再继续加热到540℃均匀化处理8小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至430℃，在挤压速度7米/分钟、挤压比60、模具温度355℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至185℃时效12小时，随炉冷却后得到所述铝合金。
对比例 1
一种铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.1%，Si 0.9%，Cu 0.25%，Mn0.1%，Y 0.02%，Ti 0.05%，Sr 0.0075%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%；其制备方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、纯度为99.95%的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlY5合金、AlTi5合金和AlSr5合金为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中770℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.1%的镁锭、4.5%的AlSi20合金、0.5%的AlCu50合金、1%的AlMn10合金和0.4%的AlY5合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.3%的铝合金精炼剂和纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼15分钟，扒渣后再静置45分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为1%的AlTi5合金和0.15%的AlSr5合金加入到铝合金液中进行在线细化变质处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为350转/分钟、氩气流量为1.5立方米/小时的除气机和孔隙度为80ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度710℃、铸造速度100毫米/分钟、冷却水压力0.4MPa条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至455℃均匀化处理1.5小时，再继续加热到545℃均匀化处理7小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至425℃，在挤压速度7.5米/分钟、挤压比40、模具温度350℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至190℃时效11小时，随炉冷却后得到所述铝合金。
对比例 2
一种铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.9%，Si 1.0%，Cu 0.45%，Mn0.05%，Ti 0.06%，Sr 0.005%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%；其制备方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、纯度为99.95%的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlTi5合金和AlSr5合金为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为0.9%的镁锭、5%的AlSi20合金、0.9%的AlCu50合金、0.5%的AlMn10合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.2%的铝合金精炼剂和纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼20分钟，扒渣后再静置30分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为1.2%的AlTi5合金和0.1%的AlSr5合金加入到铝合金液中进行在线细化变质处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为300转/分钟、氩气流量为2立方米/小时的除气机和孔隙度为60ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度700℃、铸造速度110毫米/分钟、冷却水压力0.5MPa条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至460℃均匀化处理1小时，再继续加热到550℃均匀化处理6小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至420℃，在挤压速度8米/分钟、挤压比20、模具温度345℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至195℃时效10小时，随炉冷却后得到所述铝合金。
对比例 3
铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 1.2%，Si 0.8%，Cu 0.35%，Mn 0.15%，Y0.03%，Ti 0.04%，Fe≤0.1%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01%，总量≤0.05%；其制备方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.9%的铝锭、纯度为99.95%的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlY5合金、AlTi5合金为原材料；
第二步：将铝锭放入熔化炉中760℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为1.2%的镁锭、4%的AlSi20合金、0.7%的AlCu50合金、1.5%的AlMn10合金和0.6%的AlY5合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.5%的铝合金精炼剂和纯度为99.9%的氩气对炉内铝合金液喷吹精炼10分钟，扒渣后再静置60分钟；
第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.8%的AlTi5合金加入到铝合金液中进行在线细化处理；
第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为400转/分钟、氩气流量为1立方米/小时的除气机和孔隙度为90ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；
第六步：在铸造温度720℃、铸造速度90毫米/分钟、冷却水压力0.3MPa条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
第七步：将铝合金铸锭加热至450℃均匀化处理2小时，再继续加热到540℃均匀化处理8小时，然后水雾强制冷却至室温；
第八步：将铝合金铸锭加热至430℃，在挤压速度7米/分钟、挤压比60、模具温度355℃条件下进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
第九步：将挤压铝合金加热至185℃时效12小时，随炉冷却后得到所述铝合金。
按国家标准GB/T16865-2013《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》，将实施例和对比例制备的铝合金加工成标准拉伸试样，在NYP-1980型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2毫米/分钟，检测铝合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率，检测结果如表1所示。
表1 实施例和对比例铝合金的拉伸力学性能
抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 断后伸长率/%
实施例1 379.4 337.5 14.8
实施例2 371.6 332.8 16.4
实施例3 385.7 346.9 13.2
对比例1 358.4 315.6 15.7
对比例2 355.8 312.8 12.5
对比例3 369.8 324.1 11.4
分别在实施例和对比例制备的铝合金上取样，试样经磨制、抛光和用70ml HCl＋25ml HNO3＋5ml HF＋100ml H2O的混合酸溶液腐蚀后，在WCW-2009型金相显微镜下对铝合金挤压方向的显微组织进行观察，测量晶粒的平均尺寸，检测结果如表2所示。
表2 实施例和对比例铝合金的金相显微组织
金相显微组织 晶粒平均尺寸/微米
实施例1 细小均匀等轴晶粒 58
实施例2 细小均匀等轴晶粒 46
实施例3 细小均匀等轴晶粒 52
对比例1 细小均匀等轴晶粒 48
对比例2 纤维晶粒+等轴晶粒 66
对比例3 纤维晶粒+等轴晶粒 77
按国家标准GB/T12967.4-2014《铝及铝合金阳极氧化膜检测方法》，将实施例和对比例制备的铝合金加工成标准试样，在硫酸80g/L、柠檬酸9g/L、乳酸7g/L、电流密度1.5A/dm2、电压10V、氧化时间30min条件下进行阳极氧化，检测铝合金的氧化膜质量，检测结果如表3所示。
按国家标准GB/T20503-2006《铝及铝合金阳极氧化膜镜面反射率和镜面光泽度的测定方法》，测试实施例和对比例制备的铝合金氧化膜60度角度的光泽度，测试结果如表3所示。
表3 实施例和对比例铝合金的阳极氧化膜质量
阳极氧化膜质量 氧化膜光泽度值/GS
实施例1 光泽度高，色泽均匀，质感细腻 658
实施例2 光泽度高，色泽均匀，质感细腻 683
实施例3 光泽度高，色泽均匀，质感细腻 680
对比例1 光泽度高，色泽均匀，质感细腻 655
对比例2 有黑线、黑点，光泽度低，质感差 571
对比例3 发灰、发黑，光泽度低、质感差 489
从表1-表3可看到，实施例1-3所制备的铝合金的抗拉强度大于370MPa，屈服强度大于340 MPa，断后伸长率大于13%，金相显微组织为完全再结晶的细小均匀等轴晶粒，晶粒平均尺寸小于60微米，阳极氧化膜无组织条纹、花斑、黑线、黑点等缺陷，氧化膜光泽度值大于650GS，氧化膜光泽度高、质感细腻，表明本发明制备的铝合金具有高强度和优异的阳极氧化效果。
对比例1由于铝合金的Cu含量低于0.35%，导致铝合金的抗拉强度低于370MPa，屈服强度低于340 MPa。对比例2由于未添加Y元素，导致氧化膜存在黑线、黑点等缺陷，光泽度较差，质感不够细腻。对比例3铝合金由于没有添加Sr元素对过剩Si相进行变质处理，导致铝合金的氧化膜发灰、发黑，光泽度较低、质感不够细腻。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有优异氧化效果的高强度铝合金，其特征在于，该铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 0.9％～1.2％，Si 0.8％～1.0％，Cu 0.35％～0.45％，Mn 0.05％～0.15％，Y 0.01％～0.03％，Ti 0.04％～0.06％，Sr 0.005％～0.01％，Fe≤0.1％，余量为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.01％，总量≤0.05％；
其制备方法包括以下步骤：
S001.选用纯度为99.9％的铝锭、纯度为99.95％的镁锭以及AlSi20合金、AlCu50合金、AlMn10合金、AlY5合金、AlTi5合金和AlSr5合金为原材料；
S002.将铝锭放入熔化炉中760～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为0.9％～1.2％的镁锭、4％～5％的AlSi20合金、0.7％～0.9％的AlCu50合金、0.5％～1.5％的AlMn10合金和0.2％～0.6％的AlY5合金，搅拌熔化成铝合金液；
S003.用铝合金精炼剂和氩气对炉内铝合金液喷吹精炼进行除气除杂，扒渣后静置；
S004.将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.8％～1.2％的AlTi5合金和0.1％～0.2％的AlSr5合金加入到铝合金液中进行在线细化变质处理；
S005.将铝合金液依次流过设置在流槽上的除气机和泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；
S006.将铝合金液半连续铸造成铝合金铸锭；
S007.将铝合金铸锭均匀化处理，然后水雾强制冷却至室温；
S008.将铝合金铸锭加热后进行挤压成形，然后穿水冷却至室温；
S009.将挤压铝合金加热进行时效处理，随炉冷却后得到优异氧化效果的高强度铝合金；
所述步骤S007中均匀化处理是将铝合金铸锭先加热至450～460℃保温1-2小时，再继续加热到540～550℃保温6-8小时；
所述步骤S008中铝合金铸锭的加热温度为420～430℃，挤压速度为7～8米/分钟，挤压比为20～60，挤压模具温度为345～355℃。
2.根据权利要求1所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金，其特征在于，所述步骤S003中铝合金精炼剂的质量为原材料总重量的0.2～0.5％，氩气的纯度≥99.9％，喷吹精炼时间为10～20分钟，静置时间为30～60分钟。
3.根据权利要求1所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金，其特征在于，所述S005中除气机石墨转子的旋转速度为300～400转/分钟，氩气流量为1～2立方米/小时，泡沫陶瓷过滤板的孔隙度为60～90ppi。
4.根据权利要求1所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金，其特征在于，所述S006中半连续铸造的铸造温度为700～720℃，铸造速度为90～110毫米/分钟，冷却水压力为0.3～0.5MPa。
5.根据权利要求1所述的具有优异氧化效果的高强度铝合金，其特征在于，所述步骤S009中时效处理是将挤压铝合金加热至185～195℃保温10～12小时。
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