CN110714150B - 铝合金及其制备方法、电子设备结构件和电子设备 - Google Patents

铝合金及其制备方法、电子设备结构件和电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种铝合金及其制备方法、电子设备结构件和电子设备，该铝合金包括以下质量百分数的组分：锌8％～11％、镁2％～2.5％、铜1.2％～2.0％、铁0～0.1％、锰0～0.1％、铬0～0.1％、钛0～0.1％、硅0～0.03％、杂质0～0.15％，以及余量的铝。本申请实施例包含上述组分的铝合金材料具有较好的力学性能和阳极氧化效果，并且具有较高的硬度以及良好的耐磨性能，利用该组份的铝合金材料制备的电子设备结构件不仅经CNC加工成本低，同时还能够降低电子设备的整机重量。

Description

铝合金及其制备方法、电子设备结构件和电子设备
技术领域
本申请涉及铝合金材料技术领域，特别是涉及一种铝合金及其制备方法、电子设备结构件和电子设备。
背景技术
由于不锈钢具有硬度高、耐磨性好、力学性能优良的特点而被广泛地应用于智能手机、平板电脑等电子设备的结构件(例如中框、摄像头装饰圈等)。然而，不锈钢经CNC加工成型成本较高，相比之下，铝合金经CNC加工成型成本较低，并且铝合金还具有较好的阳极氧化性能，但是铝合金的硬度较低、耐磨性差，基于此，应用于电子设备结构件的铝合金还需要进一步改善。
发明内容
本申请实施例为解决铝合金的硬度较低、耐磨性差的问题，提供一种铝合金及其制备方法、电子设备结构件和电子设备。
本申请第一方面提供一种铝合金，包括以下质量百分数的各组分：锌8％～11％、镁2％～2.5％、铜1.2％～2.0％、铁0～0.1％、锰0～0.1％、铬0～0.1％、钛0～0.1％、硅0～0.03％、杂质0～0.15％，以及余量的铝。
在其中一个实施例中，所述硅的质量百分数为0.01％～0.03％。
在其中一个实施例中，所述铝合金的组织结构内部的相包括MgZn2和CuAl2。
在其中一个实施例中，所述铝合金的屈服强度≥680Mpa，拉伸强度≥700Mpa，维氏硬度≥200HV。
本申请第二方面提供一种铝合金的制备方法，包括如下步骤：
按照铝合金的组分配比选取原料混合加热形成合金化的铝熔体，所述原料的各组分配比为：锌8％～11％、镁2％～2.5％、铜1.2％～2.0％、铁0～0.1％、锰0～0.1％、铬0～0.1％、钛0～0.1％、硅0～0.03％，以及余量的铝；
向合金化的铝熔体中加入精炼剂进行精炼，控制精炼温度为730℃～750℃；
对精炼后的铝熔体进行铸造，控制铸造温度为680℃～700℃，得到铝合金，并控制所述铝合金中杂质的质量百分数不超过0.15％。
在其中一个实施例中，在所述对精炼后的铝熔体进行铸造的步骤之后，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤：
对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理。
在其中一个实施例中，所述对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理的步骤，具体为：
将铝合金置入阳极氧化液中进行阳极氧化，阳极氧化液包括浓度为170g/L～190g/L的硫酸和10g/L～18g/L的铝离子，阳极氧化温度为16℃～20℃。
在其中一个实施例中，在将铝合金置入阳极氧化液中进行阳极氧化的步骤之前，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤：
利用浓度为170g/L～180g/L的硫酸对铸造得到的铝合金进行除油并水洗；
利用浓度为70g/L～80g/L的苛性钠溶液对铝合金进行碱洗并水洗；
利用浓度为180g/L～200g/L的硫酸对碱洗后的铝合金表面进行中和并水洗。
在其中一个实施例中，在将铝合金置入阳极氧化液中进行阳极氧化的步骤之后，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤：
将经过阳极氧化的铝合金置于沸水中进行封孔处理。
在其中一个实施例中，在所述对精炼后的铝熔体进行铸造的步骤之后，并在所述对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理的步骤之前，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤：
对铝合金进行均匀化退火，控制退火温度为560℃～600℃，保温4h-6h；
切割退火后的铝合金表面，以去除表面氧化皮，切割深度为1mm-10mm；
在20m/min-100m/min条件下挤压铝合金，并控制铸锭温度为430℃-480℃。
在其中一个实施例中，在挤压铝合金的步骤之后，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤之一：
对铝合金进行时效处理，以使铝合金中的析出相充分析出；
对铝合金进行CNC加工，以去除表面纹理。
本申请第三方面提供一种电子设备结构件，所述结构件采用上述铝合金制造而成；或者所述电子设备结构件采用上述方法制备的铝合金制造而成。
在其中一个实施例中，所述电子设备结构件为中框、后盖、摄像头装饰圈或按键；或者所述电子设备结构件为中框与后盖的一体成型结构。
本申请第四方面提供一种电子设备，包括上述结构件。
本申请的铝合金及其制备方法、电子设备结构件和电子设备，铝合金组分中的锌、镁、铜的含量得到明显提升，并且不良元素铁的含量被控制在较低的水平，从而在挤压工艺条件下能够得到力学性能和阳极氧化效果较好的铝合金材料，该组分下的铝合金材料能够达到不锈钢的硬度(硬度大于200HV)，且耐磨性得到改善，利用该组份的铝合金材料制备的电子设备结构件不仅经CNC加工成本低，而且还具有较高的硬度，同时还能够降低电子设备的整机重量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图；
图2为图1中电子设备另一视角的结构示意图；
图3为一实施例提供的铝合金的制备方法的步骤流程示意图；
图4为一实施例提供的铝合金的制备方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
作为在此使用的“电子设备”指包括但不限于经由以下任意一种或者数种连接方式连接的能够接收和/或发送通信信号的装置：
(1)经由有线线路连接方式，如经由公共交换电话网络(Public SwitchedTelephone Networks，PSTN)、数字用户线路(Digital Subscriber Line，DSL)、数字电缆、直接电缆连接；
(2)经由无线接口方式，如蜂窝网络、无线局域网(Wireless Local AreaNetwork，WLAN)、诸如DVB-H网络的数字电视网络、卫星网络、AM-FM广播发送器。
被设置成通过无线接口通信的电子设备可以被称为“移动终端”。移动终端的示例包括但不限于以下电子装置：
(1)卫星电话或蜂窝电话；
(2)可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(Personal Communications System,PCS)终端；
(3)无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历、配备有全球定位系统(Global Positioning System，GPS)接收器的个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)；
(4)常规膝上型和/或掌上型接收器；
(5)常规膝上型和/或掌上型无线电电话收发器等。
参考图1和图2所示，本申请一实施例以手机为例对电子设备10进行说明，所述电子设备10包括中框100、显示屏200和后盖300，显示屏200和后盖300分别连接于中框100相背的两侧并围合形成收容空间，电子设备10的主板、存储器、电源等器件设置于收容空间内。在一实施例中，中框100与后盖300为一体成型结构，此时可以不需要再单独设置中框100或者后盖300。
在一实施例中，中框100的侧端面开设有槽、孔结构可以用于安装音量控制键、电源键等按键400。在一实施例中，后盖300凸设有摄像头装饰圈500以用于供电子设备10内部的摄像头采集光线的通道，摄像头装饰圈500内安装有摄像头镜片600，以保护摄像头，防止外界灰尘或者水气进入电子设备10内部。
需要说明的是，本申请的中框100、显示屏200、后盖300等都可以理解为电子设备10的结构件。当然，电子设备10外表面设置的例如按键400、摄像头装饰圈500等凸起的结构也可以理解为电子设备10的结构件。
在一实施例中，电子设备10的结构件采用铝合金制造而成。本申请所采用的铝合金包括以下质量百分数的组分：锌(Zn)8％～11％、镁(Mg)2％～2.5％、铜(Cu)1.2％～2.0％、铁(Fe)0～0.1％、锰(Mn)0～0.1％、铬(Gr)0～0.1％、钛(Ti)0～0.1％、硅(Si)0～0.03％、杂质0～0.15％，以及余量的铝(Al)。其中，铁、锰、铬、钛、硅、杂质的含量可以同时为0。
本申请铝合金组分中的锌、镁、铜的含量维持在较高的范围内，并且不良元素铁的含量被控制在较低的水平，从而在挤压工艺条件下能够得到力学性能和阳极氧化效果较好的铝合金材料，该组分下的铝合金材料能够达到不锈钢的硬度(硬度大于200HV)，且耐磨性得到改善，利用该组份的铝合金材料制备的电子设备结构件不仅经CNC加工成本低，而且还具有较高的硬度，同时还能够降低电子设备的整机重量，并且还可以避免铝合金在经过阳极氧化处理后出现的料纹、黑线、麻点等不良缺陷，提升结构件的外观效果。
铝合金的组分包括下表1所列的元素：
表1
Figure BDA0002233892870000061
本文中，wt％表示的是质量百分含量。
本申请实施例铝合金的组分是综合考虑各个化学元素对铝合金综合性能指标(包括硬度、强度、耐蚀性能、阳极氧化性能等)的贡献而确定的，通过上述特定含量的多个元素的联合作用，均衡了各种性能，形成了稳定的晶体结构，从而能够得到综合性能优异的铝合金材料。包含上述组分的铝合金材料的屈服强度大于等于680Mpa，拉伸强度大于等于700Mpa，维氏硬度大于等于200HV。
本申请实施例的锌、镁、铜等元素是形成铝合金的组织结构内部强化相的主要合金元素，对铝合金材料强度的提升都具有较好的固溶强化效果。
锌元素(Zn)可明显提升铝合金材料的抗拉强度和屈服强度。当对铝合金材料的强度要求较高时，可以通过添加其他元素，例如镁元素，可以使锌元素与镁元素结合形成强化相MgZn2，从而可以明显提升铝合金材料的力学性能。并且锌元素还可以复合铜元素的强化效果，实现Al-Zn-Mg-Cu系合金较高的强度性能。因此锌元素的含量有必要控制在较高的水平，但是锌元素含量过高会导致铝合金材料的耐蚀性和热稳定性降低，同时还会增加合金密度，引起产品重量增加。故本申请实施例锌元素的含量被控制在8％～11％范围内。在一实施例中，锌元素的质量百分比具体可以为8％、9％、10％、11％。
镁元素(Mg)除了与锌元素能够结合形成强化相MgZn2以提升铝合金材料的力学性能之外，适量的镁元素还能够提升铝合金材料的耐蚀性能。但过量的镁元素会导致铝合金材料在经过阳极氧化处理之后出现料纹、黑线、麻点等不良缺陷，该缺陷会影响采用本申请组分的铝合金材料铸造得到的结构件的外观使用效果。因此，本申请实施例镁元素的含量被控制在2％～2.5％范围内。在一实施例中，镁元素的质量百分比具体可以为2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％。
铜元素(Cu)除了与铝元素能够结合形成强化相CuAl2以提升铝合金材料的力学性能之外，适量的铜元素还能够提高强化相的弥散度，还有利于提高铝合金材料的阳极氧化效果，并能够提升铝合金材料表面的光泽度。但是过量的铜元素会使得强化相变得粗大，造成铝合金材料在经过阳极氧化处理之后产生较多的料纹、黑线、麻点等不良缺陷，该缺陷会影响采用本申请组分的铝合金材料铸造得到的结构件的外观使用效果。因此，本申请实施例铜元素的含量被控制在2％以下。在一实施例中，铜元素的质量百分比可以为1.2％～2.0％。在一实施例中，铜元素的质量百分比具体可以为1.2％、1.5％、1.8％、2.0％。
铁元素(Fe)在铝合金中主要是通过铝锭原材料和熔炼过程中的工具引入，属于不可避免存在的元素，铁元素容易与镁元素形成线状产物，是产生黑线与料纹的主要来源。在实际操作中，应通过不使用回收料或者提升铝锭纯度等途径尽量减少铝合金材料中铁元素的引入。因此铁元素的含量被控制在0.1％以下。
适量的锰元素(Mn)和铬元素(Gr)都能够阻止铝合金的再结晶过程，从而提高再结晶温度，显著细化再结晶晶粒，使得合金强度和氧化性能都能够得到较好的提升。其中，锰元素的细化作用是通过与铝元素形成MnAl6化合物，以弥散质点对再结晶晶粒长大所起到阻碍作用而引发，并且，MnAl6还能溶解铝合金中过多的杂质铁元素，形成(Fe、Mn)Al6，从而可以将铝锭和熔炼过程中引入的铁元素所造成的不良影响降到最低。
在Al-Zn-Mg-Cu合金体系中，锰元素含量过高，合金的时效硬化性会降低，当锰元素质量百分数超过0.5％时，将会增加合金中粗大夹杂相的数量，不利于合金的氧化性能。适量的铬元素与铝元素能够形成CrAl7，细化再结晶组织的晶粒，使得合金再结晶困难，但铬元素淬火敏感性增加，使热处理提升强度困难。所以本申请实施例控制锰元素和铬元素的含量在0.1％以内。
微量的钛元素(Ti)能减少铸锭组织中的柱状晶组织，细化晶粒，提高机械性能。钛元素的含量被控制在0.1％以内。硅元素(Si)能够与镁元素形成强化相Mg2Si，对合金的力学性能有明显的提升作用。但随着硅元素的含量增加，强化相Mg2Si的相对含量也明显增加，消耗了合金中铜元素和镁元素的含量，使得合金的过饱和度降低，引起合金淬火敏感性的降低。在一实施例中，硅元素的质量百分数被控制在0～0.03％。进一步，硅元素的质量百分数为0.01％～0.03％。
参考图3所示，本申请实施例提供一种铝合金的制备方法，该铝合金的制备方法包括如下步骤：
步骤S810，将原料混合均匀并加热形成合金化的铝熔体；
步骤S820，精炼合金化的铝熔体，得到精炼体；
步骤S830，铸造精炼体，得到铝合金。
在一实施例中，步骤S810中，将原料混合均匀并加热形成合金化的铝熔体。按照质量百分含量计，原料包括锌8％～11％、镁2％～2.5％、铜1.2％～2.0％、铁0～0.1％、锰0～0.1％、铬0～0.1％、钛0～0.1％、硅0～0.03％，以及余量的铝。在一实施例中，按照所制备的铝合金的组分配比计算并选取铝锭、镁锭、中间合金锭进行备料。加热铝锭，以使铝锭熔化并形成铝熔体，铝锭熔化后再加入能够提供铝元素之外的其它元素组分的金属元素源进行熔炼，例如加入镁锭和中间合金锭，以使得铝熔体合金化。其中，铝锭可以置于熔炼炉中进行加热，加热温度控制在720℃～780℃之间，例如控制加热温度为750℃。为应对熔炼过程汇总的烧损，需要取样分析熔炼后合金的化学成分，若合金的成分不在需要的范围之内，则可以通过成分微调，将合金成分控制在所需要的范围之内。
在一实施例中，步骤S820中，精炼合金化的铝熔体。具体可以向合金化的铝熔体中加入精炼剂进行精炼，控制精炼温度730℃～750℃，精炼时间30mim～50min。在精炼的同时向铝熔体中通入惰性气体(例如高纯氩气)进行搅拌、排气，然后扒渣。精炼后的铝熔体需要进行30min～50min的静置处理。
在一实施例中，步骤S830中，铸造精炼体，具体可以控制铸造温度680℃～700℃，并控制铸造过程中杂质的质量百分数不超过0.15％，以得到杂质的质量百分数不超过0.15％的铝合金。杂质应理解为上述铝合金组分以外的其它元素。
参考图4所示，本申请实施例提供一种铝合金的制备方法，该铝合金的制备方法包括如下步骤：
步骤S810，将原料混合均匀并加热形成合金化的铝熔体；
步骤S820，精炼合金化的铝熔体，得到精炼体；
步骤S830，铸造精炼体，得到铝合金；
步骤S840，对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理。
在一实施例中，在步骤S840中，对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理。具体可以将铝合金置入阳极氧化液中进行阳极氧化，阳极氧化液包括浓度为170g/L～190g/L的硫酸和10g/L～18g/L的铝离子，阳极氧化温度为16℃～20℃，电压可以控制在12V。在将铝合金置入阳极氧化液中进行阳极氧化的步骤之前，可以对铸造得到的铝合金进行脱脂并水洗。脱脂的目的是去除铝合金试样表面的油污，以保证后续工艺中铝合金试样表面的均匀性和阳极氧化液的清洁，提升铝合金表面质量。在一实施例中，脱脂可以采用如下步骤依次进行：
首先利用浓度为170g/L～180g/L的硫酸对铸造得到的铝合金进行除油并水洗，除油时间可以控制在1min。然后利用浓度为70g/L～80g/L的苛性钠溶液对铝合金进行碱洗并水洗，碱洗温度可以控制在55℃～60℃，碱洗液可以包含浓度90g/L～110g/L的Al3+。最后利用浓度为180g/L～200g/L的硫酸对碱洗后的铝合金表面进行中和并水洗，例如可以将经过碱洗后的合金置于硫酸溶液中浸泡，浸泡时间3min。硫酸溶液可中和掉经过碱洗和水洗后合金表面残存的苛性钠溶液。在一实施例中，经过阳极氧化的铝合金可以置于沸水中进行封孔处理。
为了对上述组分的铝合金进行阳极氧化效果进行验证，本申请使用2.5ml硝酸、1.5ml盐酸、2ml氢氧酸、94ml水腐蚀上述组分的铝合金，腐蚀时间为2min，结果显示产品晶粒组织均匀，无明显粗大相，阳极氧化效果较好。判断标准为：如果晶粒平均尺寸小于0.1mm，视野范围内最大晶粒尺寸不大于0.15mm，则判定位合格，晶粒组织均匀。如果晶粒平均尺寸大于0.1mm或者视野范围内最大晶粒尺寸大于0.15mm，则判定为不合格，晶粒尺寸不均匀。
在对精炼后的铝熔体进行铸造的步骤之后，并在对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理的步骤之前，铝合金的制备方法还包括如下步骤：
对铝合金进行均匀化退火，控制退火温度为560℃～600℃，保温4h-6h；
切割退火后的铝合金表面，以去除表面氧化皮，切割深度为1mm-10mm；
在20m/min-100m/min条件下挤压铝合金，并控制铸锭温度为430℃-480℃。
经过上述步骤，挤压之前必须得经过退火和表面处理，退回能够去除内应力，切割能够去除表面氧化皮，从而有利于铝合金挤压成所需要的形状。在挤压铝合金的步骤之后，铝合金的制备方法还包括如下步骤之一：
对铝合金进行时效处理，以使铝合金中的析出相充分析出。
对铝合金进行CNC加工，以去除表面纹理。
其中，对铝合金进行时效处理，可以提升合金力学性能。在一实施例中，时效处理的温度控制在160℃～200℃，时间为3h～5h。在一实施例中，时效处理的温度控制在180℃，时间控制在4h。
以下结合实施例详细说明本申请，但不因此限定本申请的范围。
以下实施例和对比例中，将测定采用铝合金制备的结构件的屈服强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果。其中，屈服强度、抗拉强度、维氏硬度的测定标准可以参照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》进行。阳极氧化的测定标准可以通过肉眼视觉进行判断，产品在阳极氧化后具有明显的料纹、黑线、麻点等不良，为差；无明显缺陷，则为优。
以下为具体实施例部分(以下实施例如无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其它未明确指出的部分)：
实施例1
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：8％的锌、2.2％的镁、1.5％的铜、0.05％的铁、0.04％的锰、0.06％的铬、0.04％的钛、0.02％的硅和88.09％的铝。
(2)将铝合金的原料混合均匀，并置于熔炼炉中加热至750℃，制得合金化的铝熔体。
(3)向合金化的铝熔体中加入精炼剂，控制精炼温度为740℃，精炼时间为40mim，并在精炼铝熔体的同时通入氩气进行搅拌、排气，然后扒渣。精炼完成后的铝熔体进行40min的静置处理，得到精炼体。
(4)对精炼体进行铸造，控制铸造温度为690℃，得到铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例2
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.3％的镁、1.8％的铜、0.06％的铁、0.02％的锰、0.02％的铬、0.08％的钛、0.02％的硅和84.7％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例3
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：10％的锌、2％的镁、1.6％的铜、0.07％的铁、0.08％的锰、0.08％的铬、0.05％的钛、0.02％的硅和86.1％的铝。
(2)将铝合金的原料混合均匀，并置于熔炼炉中加热至720℃，制得合金化的铝熔体。
(3)向合金化的铝熔体中加入精炼剂，控制精炼温度为730℃，精炼时间为30mim，并在精炼铝熔体的同时通入氩气进行搅拌、排气，然后扒渣。精炼完成后的铝熔体进行30min的静置处理，得到精炼体。
(4)对精炼体进行铸造，控制铸造温度为680℃，得到铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例4
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：9％的锌、2.5％的镁、1.6％的铜、0.05％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.1％的钛、0.02％的硅和86.53％的铝。
(2)采用与实施例3的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例3的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例3的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例5
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：9.5％的锌、2.3％的镁、1.2％的铜、0.08％的铁、0.01％的硅和86.91％的铝。
(2)将铝合金的原料混合均匀，并置于熔炼炉中加热至780℃，制得合金化的铝熔体。
(3)向合金化的铝熔体中加入精炼剂，控制精炼温度为750℃，精炼时间为50mim，并在精炼铝熔体的同时通入氩气进行搅拌、排气，然后扒渣。精炼完成后的铝熔体进行50min的静置处理，得到精炼体。
(4)对精炼体进行铸造，控制铸造温度为700℃，得到铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例6
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：10.5％的锌、2.4％的镁、2％的铜、0.05％的铁、0.02％的硅和85.03％的铝。
(2)采用与实施例5的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例5的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例5的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例7
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：8.5％的锌、2.25％的镁、1.7％的铜、0.1％的铁、0.06％的锰、0.06％的铬、0.09％的钛、0.02％的硅和87.22％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例8
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：8.5％的锌、2.25％的镁、1.7％的铜、0.06％的锰、0.06％的铬、0.09％的钛、0.02％的硅和87.32％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例9
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.06％的铬、0.09％的钛、0.02％的硅和84.23％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例10
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.06％的铬、0.09％的钛、0.02％的硅和84.33％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例11
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.09％的钛、0.02％的硅和84.27％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例12
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.09％的钛、0.02％的硅和84.17％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例13
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.1％的钛、0.02％的硅和84.28％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例14
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.02％的硅和84.18％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例15
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：10.2％的锌、2.35％的镁、1.9％的铜、0.08％的铁、0.03％的锰、0.03％的铬、0.08％的钛、0.03％的硅和85.3％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
实施例16
本实施例的铝合金的制备过程如下：
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：10.2％的锌、2.35％的镁、1.9％的铜、0.08％的铁、0.03％的锰、0.03％的铬、0.08％的钛和85.33％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例1
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：5％的锌、2.45％的镁、1.3％的铜、0.07％的铁、0.08％的锰、0.09％的铬、0.05％的钛、0.02％的硅和90.94％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例2
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、1％的镁、2％的铜、0.08％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.06％的钛、0.03％的硅和85.63％的铝。
(2)采用与实施例3的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例3的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例3的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例3
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、0.5％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.1％的钛、0.03％的硅和85.57％的铝。
(2)采用与实施例5的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例5的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例5的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例4
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.25％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.1％的钛、0.03％的硅和83.92％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例5
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.2％的锰、0.1％的铬、0.1％的钛、0.03％的硅和83.97％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例6
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.2％的铬、0.1％的钛、0.03％的硅和83.97％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例7
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.2％的钛、0.03％的硅和83.97％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例8
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：11％的锌、2.5％的镁、2％的铜、0.1％的铁、0.1％的锰、0.1％的铬、0.1％的钛、0.2％的硅和83.9％的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例9
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：0～0.1％的锌、0.45～0.9％的镁、0～0.1％的铜、0～0.35％的铁、0～0.1％的锰、0～0.1％的铬、0～0.1％的钛、0.2～0.6％的硅和余量的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例10
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：0～0.25％的锌、0.8～1.2％的镁、0.6～1.1％的铜、0～0.5％的铁、0.2～0.8％的锰、0～0.1％的铬、0～0.1％的钛、0.6～1.0％的硅和余量的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
对比例11
(1)称取铝合金的原料，按照质量百分数计，铝合金的原料包括如下组分：5.1～6.1％的锌、2.1～1.9％的镁、1.2～2.0％的铜、0～0.5％的铁、0～0.3％的锰、0.18～0.28％的铬、0～0.25％的钛、0～0.4％的硅和余量的铝。
(2)采用与实施例1的步骤(2)相同的方法制备铝熔体。
(3)采用与实施例1的步骤(3)相同的方法制备精炼体。
(4)采用与实施例1的步骤(4)相同的方法制备铝合金。利用该实施例铝合金制造的结构件的弯曲强度、拉伸强度、表面硬度和阳极氧化效果在表2中列出。
表2
Figure BDA0002233892870000231
Figure BDA0002233892870000241
Figure BDA0002233892870000251
表2的结果表明，实施例1～10的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度和表面硬度，从而得到力学性能较好、表面质量较好的铝合金结构件。并且实施例1～10还具有优良的阳极氧化效果。其中，对比例9对应牌号6063铝合金，对比例10对应牌号6013铝合金，对比例11对应牌号7075铝合金。
将实施例1、实施例2与对比例1、对比例9至对比例11进行比较可以看出，锌元素(Zn)的含量在8％～11％时，制备的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度、表面硬度和优良的阳极氧化效果。
将实施例3、实施例4与对比例2、对比例9至对比例11进行比较可以看出，镁元素(Mg)的含量在2％～2.5％时，制备的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度、表面硬度和优良的阳极氧化效果。
将实施例5、实施例6与对比例3、对比例9至对比例11进行比较可以看出，铜元素(Cu)的含量在1.2％～2.0％时，制备的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度、表面硬度和优良的阳极氧化效果。
将实施例7、实施例8与对比例4、对比例9至对比例11进行比较可以看出，铁元素(Fe)的含量在0～0.1％时，制备的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度、表面硬度和优良的阳极氧化效果。
将实施例9、实施例10与对比例5、对比例9至对比例11进行比较可以看出，锰元素(Mn)的含量在0～0.1％时，制备的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度、表面硬度和优良的阳极氧化效果。
将实施例11、实施例12与对比例6、对比例9至对比例11进行比较可以看出，铬元素(Gr)的含量在0～0.1％时，制备的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度、表面硬度和优良的阳极氧化效果。
将实施例13、实施例14与对比例7、对比例9至对比例11进行比较可以看出，钛元素(Ti)的含量在0～0.1％时，制备的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度、表面硬度和优良的阳极氧化效果。
将实施例15、实施例16与对比例8、对比例9至对比例11进行比较可以看出，硅元素(Si)的含量在0～0.03％时，制备的铝合金结构件具有较高的拉伸强度、弯曲强度、表面硬度和优良的阳极氧化效果。
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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种铝合金，其特征在于，包括以下质量百分数的各组分：锌8％～11％、镁2％～2.5％、铜1.2％～2.0％、铁0～0.1％、锰0.1％、铬0.1％、钛0.1％、硅0～0.03％、杂质0～0.15％，以及余量的铝；所述铝合金的维氏硬度≥200HV。
2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述硅的质量百分数为0.01％～0.03％。
3.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金的组织结构内部的相包括MgZn2和CuAl2。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金的屈服强度≥680Mpa，拉伸强度≥700Mpa。
5.一种铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照铝合金的组分配比选取原料混合加热形成合金化的铝熔体，所述原料的各组分配比为：锌8％～11％、镁2％～2.5％、铜1.2％～2.0％、铁0～0.1％、锰0.1％、铬0.1％、钛0.1％、硅0～0.03％，以及余量的铝；
向合金化的铝熔体中加入精炼剂进行精炼，控制精炼温度为730℃～750℃；
对精炼后的铝熔体进行铸造，控制铸造温度为680℃～700℃，得到铝合金，并控制所述铝合金中杂质的质量百分数不超过0.15％。
6.根据权利要求5所述的铝合金的制备方法，其特征在于，在所述对精炼后的铝熔体进行铸造的步骤之后，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤：
对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理。
7.根据权利要求6所述的铝合金的制备方法，其特征在于，所述对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理的步骤，具体为：
将铝合金置入阳极氧化液中进行阳极氧化，阳极氧化液包括浓度为170g/L～190g/L的硫酸和10g/L～18g/L的铝离子，阳极氧化温度为16℃～20℃。
8.根据权利要求7所述的铝合金的制备方法，其特征在于，在将铝合金置入阳极氧化液中进行阳极氧化的步骤之前，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤：
利用浓度为170g/L～180g/L的硫酸对铸造得到的铝合金进行除油并水洗；
利用浓度为70g/L～80g/L的苛性钠溶液对铝合金进行碱洗并水洗；
利用浓度为180g/L～200g/L的硫酸对碱洗后的铝合金表面进行中和并水洗。
9.根据权利要求7所述的铝合金的制备方法，其特征在于，在将铝合金置入阳极氧化液中进行阳极氧化的步骤之后，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤：
将经过阳极氧化的铝合金置于沸水中进行封孔处理。
10.根据权利要求6所述的铝合金的制备方法，其特征在于，在所述对精炼后的铝熔体进行铸造的步骤之后，并在所述对铸造得到的铝合金进行阳极氧化处理的步骤之前，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤：
对铝合金进行均匀化退火，控制退火温度为560℃～600℃，保温4h-6h；
切割退火后的铝合金表面，以去除表面氧化皮，切割深度为1mm-10mm；
在20m/min-100m/min条件下挤压铝合金，并控制铸锭温度为430℃-480℃。
11.根据权利要求10所述的铝合金的制备方法，其特征在于，在挤压铝合金的步骤之后，所述铝合金的制备方法还包括如下步骤之一：
对铝合金进行时效处理，以使铝合金中的析出相充分析出；
对铝合金进行CNC加工，以去除表面纹理。
12.一种电子设备结构件，其特征在于，所述电子设备结构件采用如权利要求1至4中任意一项所述的铝合金制造而成；或者所述电子设备结构件采用如权利要求5至11中任意一项所述方法制备的铝合金制造而成。
13.根据权利要求12所述的电子设备结构件，其特征在于，所述电子设备结构件为中框、后盖、摄像头装饰圈或按键；或者所述电子设备结构件为中框与后盖的一体成型结构。
14.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求12或13所述的结构件。
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