CN111235442B - 一种可阳极氧化压铸铝合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于薄壁件产品的可阳极氧化压铸铝合金，所述可阳极氧化压铸铝合金由铸铝合金按照质量百分比计，由以下组分组成：Mn：0.6wt％‑0.8wt％，Fe：0.3wt％‑0.75wt％，Zn：1.5wt％‑3.0wt％，Mg：0.5wt％‑1.0wt％，Ti：0.075wt％‑0.12wt％，Ni：0.2wt％‑1.5wt％，含Si、Cu的杂质<0.2wt％，余量为铝。该可阳极氧化压铸铝合金成本低、强度高、压铸性能优异的可阳极氧化压铸铝合金，适用于压铸氧化薄壁件产品，如硬盘壳、手机中板、背板类等。

Description

一种可阳极氧化压铸铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，特别是涉及一种可阳极氧化压铸铝合金及其制备方法。

背景技术

传统铝压铸产品铝硅合金、铝硅铜合金是不能氧化上色的，其成分中含有硅元素和铜元素，通常情况下，硅的含量很高为6％-12％，铜的含量也很高。而高含量的硅会使得氧化膜变灰，铜会使得氧化膜泛红色，并会破坏电解液质量。合金中铁元素含量过高也会使氧化膜上产生黑色的斑点。

现有的可阳极氧化压铸铝合金主成分中不含硅元素和铜元素，以获得多种颜色，比如黑色和彩色，但是其流动性和硬度欠佳，虽然可以通过添加微量金属元素如钼、锆、铬或者添加稀土元素如Ce或La等方式提高可阳极氧化压铸铝合金的硬度，但是成本很高，不适合推广。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明旨在提供一种低成本、高强度、压铸性能优异的可阳极氧化压铸铝合金，适用于压铸氧化薄壁件产品，如硬盘壳、手机中板、背板类等。

为了实现上述目的，本发明实施例第一方面提供了一种用于薄壁件产品的可阳极氧化压铸铝合金，其特征在于，所述可阳极氧化压铸铝合金由Mn、Fe、Zn、Ti、Ni、含Si、Cu的杂质和铝组成。

优选的，本发明所述可阳极氧化压铸铝合金按照重量百分比计算，Mn的含量为0.6wt％-0.8wt％，Fe的含量为0.3wt％-0.75wt％，Zn的含量为1.5wt％-3.0wt％，Mg的含量为0.5wt％-1.0wt％，Ti的含量为0.075wt％-0.12wt％，Ni的含量为0.2wt％-1.5wt％，含Si、Cu的杂质的含量为<0.2wt％，余量为铝。

优选的，Mn的含量为0.75wt％，Fe的含量为0.7wt％，Zn的含量为2.0wt％，Mg的含量为0.8wt％，Ti的含量为0.1wt％，Ni的含量为0.6wt％，含Si、Cu的杂质<0.2wt％，余量为铝。

第二方面，本发明实施例还提供了一种可阳极氧化压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)，选取纯铝锭、纯Mg锭、纯Zn锭以及Al-75wt％Fe中间合金、Al-75wt％Mn中间合金、Al-75wt％Ti中间合金、Al-75wt％Ni中间合金作为制备所述可阳极氧化压铸铝合金的原料，并按照所述组分进行配比；

(2)，预热坩埚到200-300℃后，对所述坩埚涂坩埚涂料；

(3)，烘烤所述坩埚至红彤状态，将所述纯铝锭投入至所述坩埚，使所述纯铝锭熔化形成铝液；

(4)，将所述铝液升温至660℃，以钟罩将预热的所述纯锌锭沉入所述铝液；

(5)，将金属熔液升温至660-680℃，以钟罩压入预热过的所述纯镁锭，至所述纯镁锭完全熔化；

(6)，将金属熔液升温至800-850℃，依次将所述Mn中间合金、所述Fe中间合金以及所述Ni中间合金投入所述坩埚熔化；

(7)，去掉浮渣后，加入所述Ti中间合金变质；

(8)，搅拌2min至金属熔液均匀；

(9)，当金属熔液温度降至700-740℃时，打渣，然后以钟罩沉入精炼剂进行精炼，精炼5-10min，至精炼剂不再反应为止；

(10)，压铸或舀入锭模。

优选的，所述步骤(2)中所述坩埚涂料由25％滑石粉、5％水玻璃及70％水组成。

优选的，所述步骤(3)中，所述纯铝锭为经过烘烤的纯铝锭。

优选的，所述步骤(4)中，所述铝液盖住所述纯锌锭即可，缓缓四周移动至全部熔解。

优选的，所述步骤(5)中将金属熔液升温至680℃。

本发明的有益效果：本发明实施例第一方面提供的可阳极氧化压铸铝合金，相比于其他主要成分不含Si元素和Cu元素的可阳极氧化压铸铝合金来说，没有使用价格高昂的微量金属元素如钼、锆、铬或者添加稀土元素如Ce或La等，通过有效调节铝合金中各元素的质量百分比，利用Ti元素和Ni元素与其他组分的协同效果，实现强度高，流动性好，不粘模具的效果，保留了良好的铸造性能和机械性能，且大大降低了生产成本，特别适合压铸氧化薄壁件产品，如硬盘壳、手机终版、背板类等。本发明实施例第二方面提供的制备方法，良品率高，适合推广。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1-3：

一种可阳极氧化压铸铝合金，由以下所述质量百分含量的组分组成。

Mn:0.6wt％-0.8wt％；Fe:0.3wt％-0.75wt％；Zn:1.5wt％-3.0wt％；Mg:0.5wt％-1.0wt％；Ti:0.075wt％-0.12wt％；Ni:0.2wt％-1.5wt％；Si、Cu等杂质含量<0.2。

本发明实施例可阳极氧化压铸铝合金其组分是综合考虑各个化学元素对合金综合性能指标(包括流动性、强度、韧性、硬度等)的贡献而确定的，通过上述特定含量的各元素的联合作用，均衡了各种性能，形成了稳定的晶体结构，从而得到了综合性能优异的可阳极氧化压铸铝合金。

本发明对可阳极氧化铝合金的配方进行优化，加入合理含量范围的钛元素和镍元素，起到协同效果，进一步提高强度及流动性的同时降低成本。同时，钛元素在铝合金中起到细化铸造组织和焊缝组织的作用，镍元素在铝合金中起能提高强度和硬度，降低耐蚀性，减少粘模与对模具的熔蚀，能中和铁的有害影响，当镍含量在1-1.5％时，铸件有良好的抛光性能，但价格昂贵。

镁对铝的强化是明显的，如果加入1％以下的锰，可以补充强化强度。加入锰后可降低镁的含量，同时可降低热裂倾向，锰还可以使Mg₅Al₈化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。锰还能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl₆化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl₆另一作用是能溶解杂质形成(Fe、Mn)Al₆减小铁的有害影响。

在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用，Mg/Zn2含量从0.5％提高到12％时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。钛与铝形成TiAl2相，成为晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。

下表1为下文中实施例1-3中的一种可阳极氧化压铸铝合金所含化学成分及含量：

表1

经多次试验，本发明提供的可阳极氧化压铸铝合金具有良好的阳极氧化效果，同时实现了强度高，流动性好。实施例1的性能测试数据如表2所示。

表2

本实施例提供的可阳极氧化压铸铝合金不粘模具的效果，保留了良好的铸造性能和机械性能，具有优异的抗拉强度及屈服强度；加工性能好，伸长率达到18％，特别适合压铸氧化薄壁件产品，如硬盘壳、手机终版、背板类等。

以下介绍可制备本发明的阳极氧化压铸铝合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)，对成分按照表1所述的比例进行配比，其中各成分的含量均为根据重量计算得出的比例。

步骤(2)，清理并除去熔炉内的杂质，预热坩埚和熔炼工具到200-300℃后，涂坩埚涂料，涂料由25％滑石粉、5％水玻璃及70％水组成，该步骤主要是为了防止烧损及铝温中铁含量增加。

步骤(3)，烘烤坩埚至红彤状态，将纯铝锭投入烘烤坩埚熔化形成铝液，其中纯铝锭加入前要经过烘烤，以避免含水骤热爆开。其中对于新石墨坩埚，此步骤更为重要。

步骤(3)，升温熔炼至660℃，以钟罩将预热的纯锌锭沉入铝液，以铝液盖住纯锌锭即可，缓缓四周移动至全部熔解，溶解时间为3-5min。

步骤(4)，升温熔炼至660-680℃，优选680℃，以钟罩压入预热过的纯镁锭，离锅底150mm距离，缓缓四周移动至完全熔解。

步骤(5)，熔炼后至铝液800-850℃，依次将Mn中间合金、Fe中间合金以及Ni中间合金投入所述坩埚熔化，其中每种中间合金投入坩埚熔化时，可分4次进行。

步骤(6)，去掉浮渣后，加入Ti中间合金变质。

步骤(7)，反复搅拌2min，使成份混合均匀，如使用中频炉可无此步骤。

步骤(8)，精炼静置，当温度降至700-740℃时，打渣，然后以钟罩沉入精炼剂精炼，精炼5-10min，至精炼剂不再反应为止。静置10min，取样化验。

步骤(9)，压铸或舀入锭模。

本实施例涉及的阳极氧化压铸铝合金的制备方法，采用三段梯度升温工艺，提高了纯锌锭、纯镁锭、Mn中间合金、Fe中间合金以及Ni中间合金在铝液中的熔解效率，且相对于先升温再降温的制备工艺，大大缩短了工艺时间，简化了工艺操作，更加有利于规模化工业应用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于薄壁件产品的可阳极氧化压铸铝合金，其特征在于，所述可阳极氧化压铸铝合金由Mn、Fe、Zn、Mg、Ti、Ni、含Si、Cu的杂质和铝组成；

所述可阳极氧化压铸铝合金按照质量百分比计，由以下组分组成：

Mn 0.6wt％-0.8wt％，Fe 0.3wt％-0.75wt％，Zn 1.5wt％-3.0wt％，Mg 0.5wt％-1.0wt％，Ti 0.075wt％-0.12wt％，Ni 0.2wt％-1.5wt％，含Si、Cu的杂质<0.2wt％，余量为铝；

所述的可阳极氧化压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)，选取纯铝锭、纯Mg锭、纯Zn锭以及Fe中间合金、Mn中间合金、Ti中间合金、Ni中间合金作为制备所述可阳极氧化压铸铝合金的原料，并按照所述组分进行配比；

(2)，预热坩埚到200-300℃后，对所述坩埚涂坩埚涂料；

(3)，烘烤所述坩埚至红彤状态，将所述纯铝锭投入至所述坩埚，使所述纯铝锭熔化形成铝液；

(4)，将所述铝液升温至660℃，以钟罩将预热的所述纯Zn锭沉入所述铝液；

(5)，将金属熔液升温至660-680℃，以钟罩压入预热过的所述纯Mg锭，至所述纯Mg锭完全熔化；

(6)，将金属熔液升温至800-850℃，依次将所述Mn中间合金、所述Fe中间合金以及所述Ni中间合金投入所述坩埚熔化；

(7)，去掉浮渣后，加入所述Ti中间合金变质；

(8)，搅拌2min至金属熔液均匀；

(9)，当金属熔液温度降至700-740℃时，打渣，然后以钟罩沉入精炼剂进行精炼，精炼5-10min，至精炼剂不再反应为止；

(10)，压铸或舀入锭模。

2.根据权利要求1所述的可阳极氧化压铸铝合金，其特征在于，Mn的含量为0.75wt％，Fe的含量为0.7wt％，Zn的含量为2.0wt％，Mg的含量为0.8wt％，Ti的含量为0.1wt％，Ni的含量为0.6wt％，含Si、Cu的杂质<0.2wt％，余量为铝。

3.如权利要求1或2所述的可阳极氧化压铸铝合金，其特征在于，所述步骤(1)中所述Fe中间合金为Al-75wt％Fe中间合金，所述Mn中间合金为Al-75wt％Mn中间合金，所述Ti中间合金为Al-75wt％Ti中间合金，所述Ni中间合金作为Al-75wt％Ni中间合金。

4.如权利要求1或2所述的可阳极氧化压铸铝合金，其特征在于，所述步骤(2)中所述坩埚涂料由25％滑石粉、5％水玻璃及70％水组成。

5.如权利要求1或2所述的可阳极氧化压铸铝合金，其特征在于，所述步骤(3)中，所述纯铝锭为经过烘烤的纯铝锭。

6.如权利要求1或2所述的可阳极氧化压铸铝合金，其特征在于，所述步骤(4)中，所述铝液盖住所述纯Zn锭，缓缓四周移动至全部熔解。

7.如权利要求1或2所述的可阳极氧化压铸铝合金，其特征在于，所述步骤(5)中将金属熔液升温至680℃。