CN109988952B - 一种铝合金手机外壳的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了合金材料技术领域的一种铝合金手机外壳的制备方法，包括以下步骤：步骤一，制备铝合金棒，铝合金棒由下列组分构成；Cu，Fe，Si，Mg，Mn，Zn，Ti，其余是Al；步骤二，对步骤一中制得的铝合金棒进行车皮；步骤三，采用挤压筒对铝合金棒进行热挤压，步骤四，将模具放入到加热炉中加热到440～450℃；步骤五，将加热的模具在保温状态下固定安装在挤压筒的出口处；步骤六，将步骤二冷却的铝合金棒通过挤压机挤压进入挤压筒内，挤压过程中，铝合金棒进入挤压筒的速度逐渐加快，挤压过程中向模具内通入液氮；步骤七，对步骤四中得到的产品用水喷淋降温。本方案解决了现有技术在生产铝合金手机外壳时需要进行退火和喷砂工序的问题。

Description

一种铝合金手机外壳的制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种铝合金手机外壳的制备方法。
背景技术
6063铝合金挤压材料因具有比重低、重量轻、强度中等、导热性好、氧化着色能力强、装饰性能好、耐腐蚀同时又具有成型好易加工等一系列优点，近年来被广泛用作智能手机和平板电脑铝合金外壳的材料。目前铝合金手机壳体的主流制造方法有挤压+CNC(数控机床)、挤压+冲压+CNC、挤压+锻压+CNC等。但是随着智能手机逐渐走向大屏化、轻薄化、多功能化，一方面主流智能手机屏幕尺寸不断增长，同时为减轻重量，手机壳体材料被不断减薄，这两方面因素导致手机制造商、用户对手机壳体材料的强度提出了更高的要求。传统的6063铝合金壳体材料强度不足、晶粒组织不均匀等已经不能满足现有智能大屏幕手机壳体对强度的要求。因此，需要探索新的铝合金材料，以适应手机屏幕的新要求。虽然目前有一些厂家选用高强度的7xxx系铝合金挤压材料作为智能大屏幕手机壳体材料，但是存在两个缺陷：1、需要对铝合金棒进行均匀化退火(从室温升到420～440℃，保温4～10小时，然后再升到460～480℃，保温5～12小时)，耗能较多。2、所生产的7xxx系铝合金材料在阳极氧化制程中，只能采用170～203号锆砂喷砂处理，表面处理单一且表面容易擦花。
发明内容
本发明意在提供一种铝合金手机外壳的制备方法，以解决现有技术在生产铝合金手机外壳时需要进行退火和喷砂工序的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种铝合金手机外壳的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备铝合金棒，所述铝合金棒由下列质量分数的组分构成；Cu，0.7～1.0％；Fe，0～0.15％；Si，0～0.1％；Mg，1.5～1.9％；Mn，0～0.1％；Zn，4.5～5.0％；Ti，0～0.05％，其余是Al；
步骤二，对步骤一中制得的铝合金棒通过车削的方式去除表面氧化物；
步骤三，采用挤压筒对铝合金棒进行热挤压，所述挤压筒外部设有电加热螺旋管，
步骤四，将用于制造手机外壳的模具放入到加热炉中加热到440～450℃，所述模具的进口端设有原料孔；
步骤五，将加热的模具在保温状态下固定安装在挤压筒的出口处，模具的原料孔正对挤压筒的出口；挤压筒与原料孔的内径之比为21：1；
步骤六，将步骤二冷却的铝合金棒通过挤压机挤压进入挤压筒内，让铝合金棒在挤压筒内进行致密热挤压，挤压过程中，挤压筒的温度为490～510℃，挤压机的挤压力为164～170Mpa，铝合金棒进入挤压筒按速度分为三个阶段，第一阶段、第二阶段和第三阶段的挤压速度分别为3.0m/s、6.0m/s、9.0m/s，第一阶段和第二阶段的持续时间均为0.1～0.2s，挤压过程中向模具内通入液氮，使得模具内的温度保持在425～435℃；
步骤七，对步骤四中得到的产品用水喷淋降温，冷却速度为20℃～40℃/min。
本发明的工作原理及有益效果为：相对于现有技术，本发明的铝合金由于同时含有镁、硅、铜、锰、铬、钛等成分，可以形成多种类型的合金弥散相以及强化相，确保铝合金晶粒粒径小，且具有良好的抗腐蚀性能和焊接性能，适用于进行铝合金型材的制造，并且可以制造出力学性能良好的铝合金型材。含有Cr、Mn等过渡金属元素的铝合金在半连续铸造时，由于强烈的冷却，易形成这些元素在Al中的过饱和固溶体，这种过饱和固溶体不稳定，铸锭在随后均匀化退火和塑性变形过程中，过饱和固溶体开始分解，析出的弥散质点成为弥散相，弥散相分布在Al基体中，强烈钉扎位错及晶界，阻碍位错运动及晶界迁移，抑制合金再结晶，并使合金获得亚结构强化和析出强化，提高了合金强度，而合金韧性仍保持较高水平，从而使合金具有优良的综合力学性能，相对于现有技术，本发明铝合金型材的加工工艺，通过通入液氮恒温挤压来代替均匀化退火工序，不必使合金长时间保温在较高的温度，大大节省了耗能，同时合金表面的晶粒组织不会从典型的纤维组织转变成粗大的长条状再结晶晶粒组织，也避免了弥散相从过饱和固溶体中析出，这样得到的铝合金型材晶粒尺寸小、表面无“花斑”，抗拉强度达到425MPa、屈服强度达到385MPa、延伸率超过20％，表现出良好的力学性能，且铝合金棒在液氮深冷作用下，将收缩产生巨大的收缩应力，在Al基体组织中引入大量位错，这些位错和溶质原子产生交互作用，引起强化，大量位错亦为弥散析出提供更多的形核质点。适用于作为手机壳或者平板电脑外壳，可以满足大屏幕智能手机、平板电脑对外壳材料强度等方面的需求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例1：
具体实施过程如下：一种铝合金手机外壳的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备铝合金棒，所述铝合金棒由下列质量分数的组分构成；Cu，0.8％；Fe，0.15％；Si，0.1％；Mg，1.8％；Mn，0.1％；Zn，4.5％；Ti，0.05％，其余是Al和不可避免的杂质；
步骤二，对步骤一中制得的铝合金棒通过车削的方式去除表面氧化物；
步骤三，采用挤压筒对铝合金棒进行热挤压，所述挤压筒外部设有电加热螺旋管，
步骤四，将用于制造手机外壳的模具放入到加热炉中加热到440℃，所述模具的进口端设有原料孔；
步骤五，将加热的模具在保温状态下固定安装在挤压筒的出口处，模具的原料孔正对挤压筒的出口；挤压筒与原料孔的内径之比为21：1；
步骤六，将步骤二冷却的铝合金棒通过挤压机挤压进入挤压筒内，让铝合金棒在挤压筒内进行致密热挤压，挤压过程中，挤压筒的温度为500℃，挤压机的挤压力为165Mpa，铝合金棒进入挤压筒按速度分为三个阶段，第一阶段、第二阶段和第三阶段的挤压速度分别为3.0m/s、6.0m/s、9.0m/s，第一阶段和第二阶段的持续时间均为0.15s，挤压过程中向模具内通入液氮来保持模具内的温度维持在430℃；步骤七，对步骤四中得到的产品用水喷淋降温，冷却速度为35℃/min。
经过步骤六采用液氮维持手机挤压过程中温度在430℃，保持恒温状态，使得合金表面的晶粒组织不会从典型的纤维组织转变成粗大的长条状再结晶晶粒组织，也避免了弥散相从过饱和固溶体中析出。最终使得挤压成型的手机壳具有抗弯能力和硬度均较高的目的。经过专门的检测设备对制造完成的铝合金手机壳强度、硬度的测试，结果如下：硬度实测数据为韦氏18度，抗拉强度≥560Mpa，屈服强度≥480Mpa，伸长率≥11％，明显比采用传统的铝合金制造的同型号的手机外壳的硬度、抗拉强度、屈服强度均有明显提高。
实施例2：
在其他条件不变情况下，取消步骤六中通过氮气来维持挤压过程中的恒温状态，而采用传统的成型后退火方式，即：对实施例1中步骤四中得到的产品进行均匀化退火(从室温升到420～440℃，保温4～10h，然后再升到460～480℃，保温5～12h)工序后，用水喷淋降温，冷却速度为35℃/min。
对实施例2制成的同型号铝合金手机外壳进行硬度和强度测试，其实测数据：硬度为韦氏15度，抗拉强度522～535Mpa，屈服强度430～455Mpa，伸长率≥9.8％。
从上述测量得出的数据来看，采用恒温挤压方式制得的手机外壳要优于直接采用挤压后再经过均匀化退火工序的手机外壳。

Claims (2)

1.一种铝合金手机外壳的制备方法,其特征在于：
步骤一，制备铝合金棒，所述铝合金棒由下列质量分数的组分构成；Cu，0.7～1.0％；Fe，0～0.15％；Si，0～0.1％；Mg，1.5～1.9％；Mn，0～0.1％；Zn，4.5～5.0％；Ti，0～0.05％，其余是Al；
步骤二，对步骤一中制得的铝合金棒通过车削的方式去除表面氧化物；
步骤三，采用挤压筒对铝合金棒进行热挤压，所述挤压筒外部设有电加热螺旋管，其具体步骤如下：
S1，将用于制造手机外壳的模具放入到加热炉中加热到440～450℃，所述模具的进口端设有原料孔；
S2，将加热的模具在保温状态下固定安装在挤压筒的出口处，模具的原料孔正对挤压筒的出口；挤压筒与原料孔的内径之比为21：1；
S3，将步骤二冷却的铝合金棒通过挤压机挤压进入挤压筒内，让铝合金棒在挤压筒内进行致密热挤压，挤压过程中，挤压筒的温度为490～510℃，挤压机的挤压力为164～170Mpa，铝合金棒进入挤压筒按速度分为三个阶段，第一阶段、第二阶段和第三阶段的挤压速度分别为3.0m/s、6.0m/s、9.0m/s，第一阶段和第二阶段的持续时间均为0.1～0.2s，挤压过程中向模具内通入液氮，使得模具内的温度保持在425～435℃；
步骤四，对步骤三中得到的产品用水喷淋降温，冷却速度为20℃～40℃/min。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金手机外壳的制备方法，其特征在于：所述模具上设有用于通入液氮的冷却管。
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