CN110016706A - 一种铝合金处理工艺以及一种铝合金 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于材料加工技术领域，提供了一种铝合金处理工艺以及一种铝合金，其中所述铝合金处理工艺的步骤包括：对待处理的铝合金进行脱脂处理，所述待处理的铝合金内部为再结晶粗晶组织，且内部晶粒平均截距大于200微米；将处理后的铝合金进行水洗；利用显晶界液对水洗后的铝合金进行显晶界处理，对显晶界处理后的铝合金再次进行水洗；对水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。本发明实施例提供的铝合金处理工艺通过对内部具有特定大小晶粒的铝合金依次进行脱脂处理、水洗、显晶界处理、水洗、阳极氧化处理，利用显晶界处理对内部的晶粒进行腐蚀，使得最终制备出来的铝合金材料表面具有可见的晶粒边界，视觉冲击感强，具有很高的商业价值。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，尤其涉及一种铝合金处理工艺以及一种铝合金。
背景技术
铝合金是一种常见的加工材料，因具有比重轻、比强度高、阳极氧化装饰效果优良等诸多特点被广泛应用于各类商品的制造。而当下，外观效果也逐渐成为吸引顾客的重要考量因素
现有的铝合金在制备出来后，通常需要经过一系列的表面处理如抛光、碱洗、阳极氧化后才能投入下一步的使用。然而现有的对铝合金的表面处理工艺仅仅只能够让铝合金的表面更加光滑，外观效果不够明显，对顾客的吸引力小。
可见，现有的铝合金处理工艺处理后的铝合金还存在着外观效果不明显，对顾客吸引力小的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种铝合金处理工艺，旨在解决现有的铝合金处理工艺处理后的铝合金还存在得外观效果不明显，对顾客吸引力小的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，一种铝合金处理工艺，包括以下步骤：
对待处理的铝合金进行脱脂处理，所述待处理的铝合金内部为再结晶粗晶组织，且内部晶粒平均截距大于200微米；
将脱脂处理后的铝合金进行水洗；
利用显晶界液对水洗后的铝合金进行显晶界处理，所述显晶界液由酸液与水混合配制而成，所述酸液由体积浓度为30%~33%的盐酸、体积浓度为58%~62%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸的任意几种混合配制而成；
对显晶界处理后的铝合金再次进行水洗；
对水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。
本发明实施例的另一目的在于提供一种铝合金，所述铝合金采用如上述所述的铝合金处理工艺处理生成。
本发明实施例提供的一种铝合金处理工艺，通过对具有再结晶粗晶组织，且内部晶粒平均截距大于200微米的铝合金先进行脱脂处理，并在水洗后，再利用显晶界液对铝合金内部晶粒的晶界进行腐蚀，使得铝合金的内部组织晶界清晰可见，再次水洗后，经过常规的阳极氧化处理，就可以得到表面显现出肉眼可见的晶粒边界的铝合金材料，外观效果冲击力强，有效地提高了对用户的吸引力。
附图说明
图1为本发明实施例1处理得到的铝合金材料的外观图；
图2为本发明实施例3处理得到的铝合金材料的外观图；
图3为本发明实施例8处理得到的铝合金材料的外观图；
图4为本发明实施例10处理得到的铝合金材料的外观图；
图5为本发明对比例1处理得到的铝合金材料的外观图；
图6为本发明对比例2处理得到的铝合金材料的外观图；
图7为本发明对比例3处理得到的铝合金材料的外观图；
图8为本发明对比例4处理得到的铝合金材料的外观图；
图9为本发明对比例5处理得到的铝合金材料的外观图；
图10为本发明对比例6处理得到的铝合金材料的外观图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的铝合金处理工艺，包括以下步骤：
对待处理的铝合金进行脱脂处理，所述待处理的铝合金内部为再结晶粗晶组织，且内部晶粒平均截距大于200微米；
将脱脂处理后的铝合金进行水洗；
利用显晶界液对水洗后的铝合金进行显晶界处理，所述显晶界液由酸液与水混合配制而成，所述酸液由体积浓度为30%~33%盐酸、体积浓度为58%~62%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸的任意几种混合配制而成；
对显晶界处理后的铝合金再次进行水洗；
对水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。
在本发明实施例中，需要强调的一点是，本发明提供的铝合金处理工艺中所需要用到的铝合金原材料要求是具有再结晶粗晶组织，且内部晶粒平均截距大于200微米的铝合金材料。但由于一般情况下，铝合金的强度是与内部晶粒的大小成反比的，也就是说，内部晶粒越大，铝合金的强度越低，甚至可能会低于标准强度。虽然说使用晶粒大小条件符合要求但强度较低的铝合金材料并不会影响本发明的最终效果，但出于对材料强度性能的保证，本发明采用了一种晶粒大小足够且强度性能也足够的铝合金原材料，其中该铝合金原材料是通过如下制备工艺制备：
按照如下重量比例称取各原料组分：硅0.65％，镁0.90％，锌0.08％，铁0.20％，铜0.65％，锰0.10％，铬0.10％，钛0.03％，铝97.29%，其中不可避免的杂质含量低于0.15%；
将称取好的原料熔化，然后依次进行精炼、静置、拔渣，除气以及过滤，进行水平铸造，得到铝合金铸锭；
将铸造好的铝合金铸锭在570°C环境下均匀化处理5小时；
将均匀化处理完的铝合金铸锭锯切成短铸锭，升温至440°C，并放在挤压比为50的挤压机中按照7.0mm/s的挤压速度进行挤压；
将挤压处理后的铸锭放在450°C环境下退火处理，并保温1小时；
将退火处理后的铸锭升温至440°进行形变处理，并控制在厚度方向上的变形量为12%；
将固溶炉加热至540℃后，将形变处理后的铸锭进炉并保温12小时，然后浸入常温水冷却；
将固溶处理后的铸锭放在180°C环境中保温处理8小时。
其中，经检验，由上述方法制备工艺出来的铝合金材料具有再结晶粗晶组织，且从三个角度测定出来的晶粒的大小分别为：
长度方向：700微米~2100微米；
宽度方向：600微米~2000微米，
高度方向：800微米~2200微米。
且上述方法制备工艺出来的铝合金材料的屈服强度为305兆帕，超过标准强度。
在本发明实施例中，其中脱脂处理、水洗、显晶界处理以及再次水洗属于阳极氧化预处理工艺，而现有的阳极氧化预处理工艺的工艺流程主要包括两种，物理法主要采用机械抛光，化学法主要采用脱脂、碱腐蚀、化学抛光、水洗的工艺流程，但无论那种方法都仅仅只涉及到对材料表面的三伤、氧化膜、油污进行处理，以使得产品表面光亮，而都没有涉及到对材料内部晶粒晶界进行腐蚀的工艺。此外，本发明中阳极氧化处理工艺为本领域技术人员熟知的铝合金处理工艺，在此不多做解释说明。
在本发明实施例中，需要说明的一点是，本发明对脱脂处理（脱脂与脱脂后水洗）与显晶界处理（显晶界与显晶界后水洗）的顺序不做具体限制，即可以按照脱脂-脱脂后水洗-显晶界处理-显晶界后水洗-阳极氧化的步骤进行处理，也可以按照显晶界处理-显晶界后水洗-脱脂-脱脂后水洗-阳极氧化的步骤进行处理，但考虑到合金表面的油污会对显晶界处理的效果造成影响，因此，优选的采用先脱脂后显晶界处理的工艺流程。
本发明实施例提供的一种铝合金处理工艺，通过对具有再结晶粗晶组织，且内部晶粒平均截距大于200微米的铝合金先进行脱脂处理，并在水洗后，再利用显晶界液对铝合金内部晶粒的晶界进行腐蚀，使得铝合金的内部组织晶界清晰可见，再次水洗后，经过常规的阳极氧化处理，就可以得到表面显现出肉眼可见的晶粒边界的铝合金材料，外观效果冲击力强，有效地提高了对用户的吸引力。
下面，将结合具体的实施例以及效果附图对本发明进行说明。
实施例1：
利用市售的SF-107B中性脱脂剂（制造厂商：珠海市奥美伦精细化工有限公司）对由前述制备工艺制备出的铝合金原材料在40°C的环境下处理5分钟；
在常温下对处理后的铝合金一次水洗180秒；
在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照1:18的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为33%的盐酸、体积浓度为62%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸按照1:1:1的体积比混合配制而成；
在常温下对处理后的铝合金一次水洗180秒；
对再次水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。
在本发明实施例中，由于脱脂处理主要目的是用于去除铝合金表面的油污，且本领域技术人员根据本领域的公知常识知晓无论是有机溶剂还是表面活性剂均可以有效地去除油污，且具体脱脂剂的选择对本发明的最终技术效果影响较小，因此，在后续的实施例中，均采用SF-107B中性脱脂剂，但这并不表示本发明的技术方案的效果依赖于SF-107B中性脱脂剂。
实施例2：
利用市售的SF-107B中性脱脂剂（制造厂商：珠海市奥美伦精细化工有限公司）对由前述制备工艺制备出的铝合金原材料在80°C的环境下处理1分钟；
在常温下对处理后的铝合金一次水洗180秒；
在50°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡1分钟，所述显晶界液由酸液与水按照1:18的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为33%的盐酸、体积浓度为62%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸按照2:1:1的体积比混合配制而成；
在常温下对显晶界处理后的铝合金二次水洗，每次水洗90秒；
对再次水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。
实施例3：
利用市售的SF-107B中性脱脂剂（制造厂商：珠海市奥美伦精细化工有限公司）对由前述制备工艺制备出的铝合金原材料在50°C的环境下处理2分钟；
在常温下对处理后的铝合金二次水洗，每次水洗90秒；
在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡2分钟，所述显晶界液由酸液与水按照1:25的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为30%的盐酸、体积浓度为58%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸按照1:2:3的体积比混合配制而成；
在常温下对处理后的铝合金一次水洗180秒；
对再次水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。
实施例4：
利用市售的SF-107B中性脱脂剂（制造厂商：珠海市奥美伦精细化工有限公司）对由前述制备工艺制备出的铝合金原材料在70°C的环境下处理1分钟；
在常温下对处理后的铝合金二次水洗，每次水洗90秒；
在50°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡1分钟，所述显晶界液由酸液与水按照1:25的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为30%的盐酸、体积浓度为60%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸按照1:3:1的体积比混合配制而成；
在常温下对处理后的铝合金三次水洗，每次水洗60秒；
对再次水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。
实施例5：
利用市售的SF-107B中性脱脂剂（制造厂商：珠海市奥美伦精细化工有限公司）对由前述制备工艺制备出的铝合金原材料在60°C的环境下处理4分钟；
在常温下对处理后的铝合金二次水洗，每次水洗90秒；
在35°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡4分钟，所述显晶界液由酸液与水按照1:19的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为30%的盐酸、体积浓度为61%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸按照3:1:2的体积比混合配制而成；
在常温下对处理后的铝合金四次水洗，每次水洗45秒；
对再次水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。
实施例6：
与实施例1的其他步骤相同，仅仅在于第一个步骤具体为：将利用市售的SF-107B中性脱脂剂（制造厂商：珠海市奥美伦精细化工有限公司）对由前述制备工艺制备出的铝合金原材料50°C的环境下处理3分钟。
实施例7：
与实施例1的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为：在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡3分钟，所述显晶界液由酸液与水按照1:20的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为33%的盐酸、体积浓度为62%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸按照1:1:3的体积比混合配制而成。
实施例8：
与实施例1的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为：在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡2分钟，所述显晶界液由酸液与水按照1:22的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为32%的盐酸、以及体积浓度为42%氢氟酸按照1:1的体积比混合配制而成。
实施例9：
与实施例1的其他步骤相同，区别点在于在第一个步骤之前，还包括对铝合金原材料进行细磨处理。
在本发明实施例以及实施例10中，通过预先的机械抛光处理，可以有效提高铝合金表面的光滑度，使得后续脱脂处理、显晶界处理的效果更佳。
实施例10：
与实施例1的其他步骤相同，区别点在于在第一个步骤之前，还包括对铝合金原材料依次进行粗磨处理和滚光处理。
实施例11：
与实施例1的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为“在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照2.5：1的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为33%的盐酸、体积浓度为62%的硝酸按照2.2:1的体积比混合配制而成”。
在本发明实施例以及实施例12、实施例13中，考虑到氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，而氟化氢为无色透明至淡黄色冒烟液体，有刺激性气味，对皮肤有强烈刺激性和腐蚀性，经皮肤或者呼吸道吸入，会引起支气管炎和出血性肺水肿，甚至会引起严重中毒。因此在本发明实施例中，只使用盐酸以及硝酸的混合酸液，提高了安全性。此外，由于不含有氢氟酸，水的用量也相应降低，酸液的总体浓度升高，腐蚀效果更好。
实施例12：
与实施例1的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为“在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照3.5：1的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为30%的盐酸、体积浓度为58%的硝酸按照3.8:1的体积比混合配制而成”。
实施例13：
与实施例1的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为“在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照3：1的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为31%的盐酸、体积浓度为60%的硝酸按照3:1的体积比混合配制而成”。
对比例1：
与实施例1的其他步骤相同，区别点在于不包括步骤“在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照1:18的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为33%的盐酸、体积浓度为62%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸按照1:1:1的体积比混合配制而成”。
对比例2：
采用常规铝合金处理工艺，具体步骤如下:
利用市售的SF-107B中性脱脂剂（制造厂商：珠海市奥美伦精细化工有限公司）对由前述制备工艺制备出的铝合金原材料按照1.0kg脱脂剂/100m2铝合金的比例在40°C的环境下处理5分钟；
在浓度为20%的氢氧化钠溶液中浸泡处理10分钟；
将碱处理后的铝合金进行水洗清洗180s。
对比例3：
与实施例11的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为“在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照2.5：1的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为25%的盐酸、体积浓度为55%的硝酸按照1.5:1的体积比混合配制而成”。
对比例4：
与实施例11的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为“在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照2.5：1的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为35%的盐酸、体积浓度为65%的硝酸按照1.5:1的体积比混合配制而成”。
对比例5：
与实施例11的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为“在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照2.5：1的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为33%的盐酸、体积浓度为62%的硝酸按照1:1的体积比混合配制而成”。
对比例6：
与实施例11的其他步骤相同，区别点在于第三个步骤具体为“在30°C条件将水洗后的铝合金浸入到预先配置好的显晶界液中浸泡5分钟，所述显晶界液由酸液与水按照2.5：1的体积比混合配制而成，所述酸液由体积浓度为60%的硫酸、体积浓度为60%的硝酸按照1.5:1的体积比混合配制而成”
通过拍摄获取上述13个实施例以及6个对比例所处理得到的铝合金材料的外观图，其中几个具有代表性的外观图如下，请参阅图1~图10。
其中实施例1~实施例8中，仅选择了实施例1（图1）以及实施例3（图3）作为展示图，剩余实施例的效果与实施例1、实施例3较为接近，不具体一一展出。
结合各实施例以及说明书附图可知，本发明实施例提供的实施例1~实施例13均具有良好的外观效果，表面呈现肉眼可见的、形状各异的晶粒边界，外观呈现类似迷彩效果，视觉冲击力强，进一步的，先将铝合金原料进行机械抛光处理（实施例9，见图3）或者采用不含有氢氟酸制备的显晶界液进行处理的处理工艺（实施例11，见图4）最终制备出来的铝合金表面的晶粒边界效果更佳明显。而不采用显晶界处理（对比例1，见图5）或者采用常规工艺路线处理的处理工艺（对比例2，见图6），表面光亮，无晶粒边界，无特殊视觉效果。
此外，由于本发明是利用显晶界液腐蚀晶界后，呈现出清晰的晶界，并利用后续的阳极氧化处理工艺使得晶界展露在外表面，因此显晶界液的腐蚀效果对最终的效果也同样具有影响，即不同的显晶界液的腐蚀效果不同，最终的产品外观也不同，一般要求显晶界液腐蚀明显清晰而只有轻微的第二相颗粒腐蚀，否则会腐蚀到基体材料。而结合实施例11以及对比例3、对比例4、对比例5、对比例6以及相应的附图可以看出，本发明提供的酸液的种类、各酸液体积浓度以及各酸液体积配比所起到的腐蚀效果更优，使得制备出的产品的外观更优优异。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种铝合金处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
对待处理的铝合金进行脱脂处理，所述待处理的铝合金内部为再结晶粗晶组织，且内部晶粒平均截距大于200微米；
将脱脂处理后的铝合金进行水洗；
利用显晶界液对水洗后的铝合金进行显晶界处理，所述显晶界液由酸液与水按照混合配制而成，所述酸液由体积浓度为30%~33%的盐酸、体积浓度为58%~62%的硝酸、以及体积浓度为42%氢氟酸中的任意几种混合配制而成；
对显晶界处理后的铝合金再次进行水洗；
对水洗后的铝合金进行阳极氧化处理。
2.根据权利要求1所述的铝合金处理工艺，其特征在于，在对待处理的铝合金进行脱脂处理之前，对铝合金进行机械抛光处理。
3.根据权利要求2所述的铝合金处理工艺，其特征在于，所述机械抛光处理为粗磨处理、细磨处理、抛光处理、喷砂处理以及滚光处理中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的铝合金处理工艺，其特征在于，所述脱脂处理采用有机溶剂或表面活性剂。
5.根据权利要求1所述的铝合金处理工艺，其特征在于，所述脱脂处理的条件为：在40°C~80°C的温度条件下处理1~5分钟。
6.根据权利要求1所述的铝合金处理工艺，其特征在于，所述将脱脂处理后的铝合金进行水洗可采用一次水洗、二次水洗或者多次水洗，所述水洗的条件为：在常温条件下，水洗10~180秒。
7.根据权利要求1所述的铝合金处理工艺，其特征在于，所述显晶界液由酸液与水按照（2.5~3.5）：1的体积比混合配制而成，所述酸液为体积浓度30%~33%的盐酸、体积浓度为58%~62%的硝酸按照（1.5~3.8）：1的体积比混合配制而成。
8.根据权利要求1所述的铝合金处理工艺，其特征在于：所述显晶界处理的条件为：在温度为30°C~50°C的显晶界液中浸泡处理1~5分钟。
9.根据权利要求1所述的铝合金处理工艺，其特征在于，所述对显晶界处理后的铝合金再次进行水洗可采用一次水洗、二次水洗或者多次水洗，所述水洗的条件为：在常温条件下，水洗10~180秒。
10.一种铝合金，其特征在于，所述铝合金采用如权利要求1~9任一权利要求所述的铝合金处理工艺处理生成。
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