CN112458345B - 一种笔电平板高强度氧化铝6s50的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种笔电平板高强度氧化铝6S50的制造方法，包括有以下步骤：(1)铝合金熔液制备：化学成分的确定，铝合金中各元素的质量百分数为Si：≤0.08％、Fe：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mg：3.0％‑4.5％、Zn：≤0.05％、Ti：≤0.05％、其余为铝；本发明制造的6S50铝合金带材，是一种新型的铝镁合金；本发明通过熔铸工艺控制铸锭成分、组织，然后通过优化的热轧、冷轧及中间退火工艺，增加平整和后段345℃连续烘烤去应力，使笔电平板高强度氧化铝6S50保持平衡的变形结构与变形组织，达到局部应力的平衡，使其具有高于5052和5252的强度硬度，较好的阳极效果，控制屈服强度Y.S(σ0.2/MPa)280MPa‑330MPa，表面硬度90HV‑110HV。

Description

一种笔电平板高强度氧化铝6S50的制造方法

技术领域

本发明涉及氧化铝领域技术，尤其是指一种笔电平板高强度氧化铝6S50的制造方法。

背景技术

现有笔记本用铝的材料主要有两种：一是传统5052铝材，具有中等强度，价格低，喷150#以上锆砂阳极料纹明显，无法满足消费者日益提高的审美要求。二是手机后壳专用铝5252，也具有中等强度，阳极效果好，但成本高。特别是单个笔电平板用铝部件远多于手机，总的用量远大于手机用铝量，5252过高的价格，使大量中低端的笔电平板需求被限制。

笔电平板整体面积大，在冲压成形、CNC加工、打磨喷砂过程中，易使板面变形，而影响整体装配效果。特别是5052/5252在达到75HV以上后，变形量大，应力集中明显，需要多道整形才能达到要求，且不良率高。

同时，以上5052/5252材料属于中等强度铝合金，在面积大的产品上，如笔记本电脑、平板电脑等，即使做到最硬态，也需要增加厚度来实现抗压的设计效果。此种现状迫切需要改变。本发明制造所得6S50，是在原5052和5252材料的基础上通过改良化学成份配方，优化生产工艺制造而成，从而获得高于5052/5252合金25％的强度，获得与5252同等优良的阳极氧化效果，兼具高强度和优良的阳极氧化效果于一身。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种笔电平板高强度氧化铝6S50的制造方法，其是在原5052和5252材料的基础上通过改良化学成份配方，优化生产工艺制造而成，本铝合金板带材具有高于5052、5252合金25％的机械性能和优良的成型效果：屈服Y.S(σ0.2/MPa)280MPa-330MPa，表面硬度90HV-110HV。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种笔电平板高强度氧化铝6S50的制造方法，包括有以下步骤：

(1)铝合金熔液制备：化学成分的确定，铝合金中各元素的质量百分数为Si：≤0.08％、Fe：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mg：3.0％-4.5％、Zn：≤0.05％、Ti：≤0.05％、其余为铝；按照上述各元素的质量百分数分别称取铝含量为99.85％的高纯铝锭、铝铁中间合金作为原料，然后加入到熔炼炉中，在720℃～750℃下熔炼成铝合金熔液；

(2)铸造：将铝合金溶液按铸造温度710℃～730℃、铸造速度60～65mm/min的工艺进行铸造，出炉空冷，车皮后锯切成规格为300mm×1219mm×3450mm的铝合金铸锭；

(3)热轧：铝合金铸锭在300℃～400℃下进行热轧，规格为9.0mm×640mm；

(4)中间退火：在400℃～430℃下中间退火；

(5)冷轧及精轧：按6S50合金带材的轧制率系统进行冷轧，再以每次20％的加工率进行精轧、退火；

(6)连续拉矫；将轧制过程中产生的波浪矫平，使平面度达到要求；

(7)后段以345℃连续烘烤去应力，控制屈服强度Y.S(σ0.2/MPa)280MPa-330MPa，表面硬度90HV-110HV，获得6S50铝合金带材，即完成笔电平板高强度氧化铝6S50的制造。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

1.本发明制造的6S50铝合金带材，是一种新型的铝镁合金；本发明通过熔铸工艺控制铸锭成分、组织，然后通过优化的热轧、冷轧及中间退火工艺，增加平整和后段345℃连续烘烤去应力，使笔电平板高强度氧化铝6S50保持平衡的变形结构与变形组织，达到局部应力的平衡，使其具有高于5052和5252的强度硬度，较好的阳极效果，控制屈服强度Y.S(σ0.2/MPa)280MPa-330MPa，表面硬度90HV-110HV。本发明制造所得笔电平板高端氧化铝6S50，可连续冲压，生产效率高，生产成本低，加工变形不良少。

2.本发明的方法实现了铝合金带材兼具高等强度、良好的可成型性、后段良好的阳极氧化性，不需要增加特殊的专用设备。

3.本发明的产品的合金配比，采用高纯铝锭做为原料，减少了Si、Fe含量，提高Mg元素的含量，改善了铝合金带显微组织及第二相粒子的分布形态、尺寸、结构和数量，减少了纤维组织形成，晶粒组织均匀，进而改善了铝合金带材材料的局部应力和阳极氧化性能。

4.本发明制造所得铝合金带材用于笔电平板上盖、下盖、中框，在冲制后，成型效果好，不易变形，可连续冲压，生产效率高，节省原料。

具体实施方式

本发明揭示了一种笔电平板高强度氧化铝6S50的制造方法，包括有以下步骤：

(1)铝合金熔液制备：化学成分的确定，铝合金中各元素的质量百分数为Si：≤0.08％、Fe：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mg：3.0％-4.5％、Zn：≤0.05％、Ti：≤0.05％、其余为铝；按照上述各元素的质量百分数分别称取铝含量为99.85％的高纯铝锭、铝铁中间合金作为原料，然后加入到熔炼炉中，在720℃～750℃下熔炼成铝合金熔液。

(2)铸造：将铝合金溶液按铸造温度710℃～730℃、铸造速度60～65mm/min的工艺进行铸造，出炉空冷，车皮后锯切成规格为300mm×1219mm×3450mm的铝合金铸锭。

(3)热轧：铝合金铸锭在300℃～400℃下进行热轧，规格为9.0mm×640mm。

(4)中间退火：在400℃～430℃下中间退火。

(5)冷轧及精轧：按6S50合金带材的轧制率系统进行冷轧，再以每次20％的加工率进行精轧、退火。

(6)连续拉矫；将轧制过程中产生的波浪矫平，使平面度达到要求；

(7)后段以345℃连续烘烤去应力，控制屈服强度Y.S(σ0.2/MPa)280MPa-330MPa，表面硬度90HV-110HV，获得6S50铝合金带材，即完成笔电平板高强度氧化铝6S50的制造。

上述制造过程中，通过控制Si、Fe含量，提高Mg元素的含量，目的在于提高合金强度，同时，保证阳极效果，不产生纤维状条纹，以及控制强度的过快增强、及减少内应力的产生。原理上，Mg提高1％，强度会提高35MPa，6S50合金也遵循这一理论，提高镁的含量至3％-4.5％后，可使组织中获得更多的Al8Mg5和Al3Mg相，从而起到明显的强化作用。同时，减少和控制控制Si、Fe含量，条纹状组织减少，阳极出现组织料纹的风险降低。

步骤(7)中以345℃连续烘烤去应力，使轧制中产生的不均匀应力和应力集中、拉弯矫直产生的无序应力等局部应力集中得到均匀化处理。

以及，板带在轧制过程中，与其它铝合金一样，微观上受晶粒尺寸和取向不完全相同的影响，下压形变后，合金内部位错增强，引起晶格畸变并形成应力场，产生不均匀的应力和应力集中，当局部应力大于周边应力时，材料就会改变形状来抵消过多的应力，即通过微变形来达到一种应力平衡；宏观上受坯材厚度和轧辊的下压力不完全相同的影响，材料沿轧制方向的长度变化不同，同向延长而长短不同，材料会通过改变形状上凸下凹来保持水平面平衡。这两种最直观的表现是，材料表面凹凸不平，或纵向S形，小则0.5MM以下的波浪，大则3MM以上的波浪。需要通过拉弯矫直来改变板形，消除部分残余应力。

同理，铝合金拉弯矫直可以有效改变表面平面度。原理是：通过提供一定张力，将未变形的部分材料拉长，与变形最大处材料伸长后等长，来减弱不均匀的轧制应力，达到变形减弱或消除，材料与平面贴合的目的，即材料在平面上检测是平的。根据作用力与反作用力及能量守恒原理，施加的张力在使材料矫平的同时，一部分转化为储存能，使拉长处处于亚稳定状态，一部分转化为反向的拉应力，使材料产生局部的应力平衡。由于拉矫张力要根据板形特点来调整，故张力的大小对储存能的增量、反向拉应力的增量有直接影响，且呈线性正比关系。张力越大，材料越平，同时储存能越高、拉应力越大，材料越不稳定。一旦材料被切开，这种局部应力平衡就会被打破，拉应力越大，切片后变形就会越明显，储存能越高，受热后变形就越不稳定。

同理，铝合金的以上两工序产生的残余应力和储存能，使材料始终处于高能的亚稳定状态。通过345℃连续烘烤，材料能量增加，微观上原子能量同步增强，运动加速，加快原子扩散，使冷变形产生的点阵畸变重新排列，填补位错空白，均衡位错密度，释放部分高能的储存能，而不改变材料的组织，使材料重新回复到低能状态；宏观上为拉应力在热状态下回复定型，拉应力下降，材料达到一种新的应力平衡，这种平衡即消应力平衡。

下面以多个实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明产品6S50成份的变化为，Mg含量提高至3.0-4.5％，如下表1所示：

表1各实施例化学成份

本发明产品6S50强度有提高，与强度最高的5052-H38和5252-H38力学性能对比：6S50强度高35％，测试结果如下表2所示：

表2强度测试结果

本发明产品6S50在100HV时与5052/5252在80HV时的冲压平面度的对比，如下表3所示：

表3冲压平面度对比表

从上表3可见，本发明产品6S50比5052/5252在硬度高20HV时，冲压尺寸波动小，后工序整形容易。

本发明产品6S50与5052/5252成本、成材率、阳极效果对比如下表4所示：

表4综合对比表

从上表可见，本发明制造所得铝合金板6S50带材生产成本低于5252，阳极效果优于5052，稳定性优于5052/5252。本发明产品6S50消应力后，更适合各种复杂的成型加工。

本发明产品6S50，由于同时具有5252的阳极氧化性和5052的低加工成本，在笔电平板的使用上，具有广阔的前景。不仅可以降低用5252生产高端笔电平板的用料成本，保持阳极氧化效果，而且可以改善用5052生产笔电平板的阳极料纹，提升外观档次。对笔电平板的高、中、低端品牌，具有普遍适用性。

本发明产品6S50，可以作为高端氧化铝的替代品，满足终端设计者的品质提升和成本降低要求。在用于阳极氧化铝的领域，有很好的应用前景。

本发明产品6S50，可以用于手机、电脑、汽车、数码产品、电器的外观配件，保持美观，降低成本。

本发明产品6S50，可以用于表面拉丝、喷砂等处理，满足不同消费者对产品外观的追求。

本发明产品6S50，对用于装配平面度要求高，后加工降面、喷砂等二次改变应力的加工，有着变形小，平面度可控的特点。利于大面积的产品成型、大面积的CNC、大面积的喷砂等产品的设计、生产。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种笔电平板高强度氧化铝6S50的制造方法，其特征在于：包括有以下步骤：

（1）铝合金熔液制备：化学成分的确定，铝合金中各元素的质量百分数为Si：≤0.08%、Fe：≤0.10%、Cu：≤0.10% 、Mg：3.0%-4.5％、Zn：≤0.05％、Ti：≤0.05％、其余为铝；按照上述各元素的质量百分数分别称取铝含量为99.85％的高纯铝锭、铝铁中间合金作为原料，然后加入到熔炼炉中，在720℃～750℃下熔炼成铝合金熔液；

（2）铸造：将铝合金溶液按铸造温度710℃～730℃、铸造速度60～65mm/min的工艺进行铸造，出炉空冷，车皮后锯切成规格为300mm×1219mm×3450mm的铝合金铸锭；

（3）热轧：铝合金铸锭在 300℃～400℃下进行热轧，规格为9.0mm×640mm；

（4）中间退火：在 400℃～430℃下中间退火；

（5）冷轧及精轧：按6S50合金带材的轧制率系统进行冷轧，再以每次20%的加工率进行精轧、退火；

（6）连续拉矫；将轧制过程中产生的波浪矫平，使平面度达到要求；

（7）后段以345℃连续烘烤去应力，控制屈服强度Y.S σ0.2为280MPa-330MPa，表面硬度90HV-110HV，获得6S50铝合金带材，即完成笔电平板高强度氧化铝6S50的制造。