CN112538597A - 铝合金壳体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金壳体及其制备方法和应用，该铝合金壳体的制备方法包括以下步骤：将F态铝材按照预设图形锻压成型，制备成型件；及对成型件进行时效处理，制备铝合金壳体，其中，时效处理包括：在120分钟～130分钟内将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃～178℃后保温5.7小时～6.3小时，然后冷却。

Description

铝合金壳体及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及铝合金加工处理技术领域，特别是涉及一种铝合金壳体及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子产业的迅速发展，手机、笔记本电脑与数码相机等电子产品成为了人人必备的日常用品，为了提高电子产品的市场竞争力，制造厂商除了积极完善电子产品的使用性能之外，也极力提升其美观性与便携性，以得到消费者更多的青睐。铝合金壳体具有手感细腻、抗腐蚀、轻便等优点，倍受消费者青睐。
铝合金的基本状态分为F态、O态、H态、T态和W态。目前电子产品所采用的铝合金壳体一般由F态的铝合金经一系列的加工处理后制得。其中，锻压成型工艺由于能够有效减少后续工段机械加工时间及刀具的磨损，同时还能减少原材料的使用，因此成为了目前制备铝合金壳体的主要成型工艺。然而，经过传统锻压成型工艺处理后的铝合金壳体存在机械性能较差的问题，应用范围受到了限制。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高铝合金壳体的机械性能的铝合金壳体的制备方法。
一种铝合金壳体的制备方法，包括以下步骤：
将F态铝材按照预设图形锻压成型，制备成型件；及
对所述成型件进行时效处理，制备铝合金壳体，其中，所述时效处理包括：在120分钟～130分钟内将所述成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃～178℃后保温6小时，然后冷却。
上述铝合金壳体的制备方法通过控制时效处理中升温的时间、保温的温度和保温的时间，明显提高了经锻压工艺制备的成型件的屈服强度、抗拉强度及硬度等机械性能，还可以消除锻压成型工艺所带来的加工内应力。
在其中一个实施例中，在所述对所述成型件进行时效处理的步骤中，所述保温的温度为173℃～177℃。
在其中一个实施例中，所述时效处理包括：在120分钟～130分钟内将所述成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃或178℃后保温5.7小时～6.3小时，然后冷却。
在其中一个实施例中，在所述时效处理中升温的时间为120分钟。
在其中一个实施例中，所述时效处理包括：用120分钟将所述成型件所处的环境温度从25℃或26℃升温到172℃～178℃后保温5.7小时～6.3小时，然后冷却。
在其中一个实施例中，在所述将F态铝材按照预设图形锻压成型的步骤之前，还包括清洗所述F态铝材的步骤；
可选地，所述清洗所述F态铝材的步骤包括：将所述F态铝材浸泡在清洗溶液中进行超声波清洗。
在其中一个实施例中，在对所述成型件进行时效处理之前，还包括对所述成型件进行整形处理的步骤。
在其中一个实施例中，在对所述成型件进行时效处理的步骤之后，还包括对经时效处理的铝合金壳体进行阳极氧化处理的步骤。
一种铝合金壳体，由上述铝合金壳体的制备方法制得。
一种电子产品，包括铝合金壳体，所述铝合金壳体根据上述的铝合金壳体的制备方法制得。
附图说明
图1为一实施方式的铝合金壳体的制备流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明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本发明公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，本发明一实施方式提供了一种铝合金壳体的制备方法，该铝合金壳体的制备方包括步骤a～步骤c。具体地：
步骤a：清洗F态铝材。
具体地，通过对F态铝材的清洗，去除F态铝材表面的脏污，避免脏污对后续处理的影响。在其中一个实施例中，清洗F态铝材的步骤包括：将F态铝材浸泡在清洗溶液中进行超声波清洗。具体地，清液溶液中包括除蜡水和除油粉。在一个可选地具体实施例中，清洗液溶液中水与除蜡水和除油粉的质量之比为110：6.0：0.5。超声波清洗的时间为1min～10min。当然，在其他实施例中，清洗溶液的配方及超声波清洗的时间不限于上述，可以根据清洗液调整超声波清洗的时间。可以理解的是，在其他一些实施例中，清洗F态铝材的方法不限于上述，还可以使用本领域的其他清洗铝材的方法，只要能够去除F态铝材表面的脏污，且不损伤F态铝材表面即可。
在其中一个实施例中，F态铝材为F态6系铝合金。
步骤b：将清洗后的F态铝材按照预设图形锻压成型，制备成型件。
具体地，将F态铝材置于成型模具型腔内，在预设压力的作用下形成具有一定形状和尺寸的成型件。
在一些实施例中，在将清洗后的F态铝材按照预设图形锻压成型之前，还包括浸油处理的操作。浸油处理有利于后工序的锻压走料及饱满度，减少锻压次数。具体地，浸油处理的操作具体为：将清洗后的F态铝材浸入清洗剂和植物油的混合液中，充分浸润后取出，其中，清洗剂为铝合金清洗剂OY-141，清洗剂与植物油的体积比为(20～23)：(1.4～1.6)。进一步地，植物油为花生油、大豆油和茶籽油中的至少有一种。
步骤c：对成型件进行时效处理，制备铝合金壳体。
通过对成型件进行时效处理，减小通过锻压成型工艺制得的成型件的内应力，提高成型件的屈服强度、抗拉强度及硬度等机械性能，利于后续的工艺，减少阳极异色。具体地，对成型件进行时效处理的步骤包括：在120分钟～130分钟内将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃～178℃后保温6小时，然后冷却。
在一个可选地具体示例中，在对成型件进行时效处理的步骤中，保温的温度为172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃或178℃。进一步地，保温的温度为173℃～177℃。
在一个可选地具体示例中，在对成型件进行时效处理的步骤中，升温的时间为120分钟、121分钟、122分钟、123分钟、124分钟、125分钟、126分钟、127分钟、128分钟、129分钟或130分钟。
在其中一个可选地具体示例中，在对成型件进行时效处理的步骤中，保温的时间为5.7小时、5.8小时、5.9小时、6小时、6.1小时、6.2小时或6.3小时。
在其中一个实施例中，对成型件进行时效处理的步骤包括：在120分钟～130分钟内将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃或178℃后保温6小时，然后冷却。
在其中一个实施例中，对成型件进行时效处理的步骤包括：用120分钟将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃～178℃后保温6小时，然后冷却。进一步地，对成型件进行时效处理的步骤包括：用120分钟将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到173℃～177℃后保温6小时，然后冷却。
在其中一个实施例中，对成型件进行时效处理的步骤包括：用125分钟将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃～178℃后保温6小时，然后冷却。进一步地，对成型件进行时效处理的步骤包括：用125分钟将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到173℃～177℃后保温6小时，然后冷却。
在其中一个实施例中，对成型件进行时效处理的步骤包括：用130分钟将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃～178℃后保温6小时，然后冷却。进一步地，对成型件进行时效处理的步骤包括：用130分钟将成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到173℃～177℃后保温6小时，然后冷却。
在其中一个实施例中，对成型件进行时效处理的步骤包括：用120分钟将成型件所处的环境温度从25℃或26℃升温到172℃～178℃后保温6小时，然后冷却。进一步地，对成型件进行时效处理的步骤包括：用120分钟将成型件所处的环境温度从25℃或26℃升温到173℃～177℃后保温6小时，然后冷却。
在其中一个实施例中，对成型件进行时效处理的步骤包括：用125分钟将成型件所处的环境温度从25℃或26℃升温到172℃～178℃后保温6小时，然后冷却。进一步地，对成型件进行时效处理的步骤包括：用125分钟将成型件所处的环境温度从25℃或26℃升温到173℃～177℃后保温6小时，然后冷却。
在其中一个实施例中在对成型件进行时效处理之前，还包括对成型件进行整形处理的步骤。具体地，整形处理为：对加工过程中成型件中出现的形变进行处理。
需要说明的是，在本实施方式中，冷却是自然冷却，也即是将保温后的成型件从热处理装置(例如热处理炉)中取出后，在室温(20℃～30℃)条件下冷却。当然，在其他一些实施方式中，也可以通过程序控温冷却。
在其中一个实施中，经过时效处理后的成型件的屈服强度在205MPa以上，抗拉强度在240MPa以上，延伸率在15％以上，硬度在88HV以上。进一步地，经过时效处理后的成型件的屈服强度为205.4MPa～226.4MPa，抗拉强度为254.8MPa～267.85MPa，延伸率为15％～17.4％，硬度在89HV～95HV。更进一步地，经过时效处理后的成型件的屈服强度为208.3MPa～226.4MPa，抗拉强度为258.78MPa～267.85MPa，延伸率为15％～17.4％，硬度为89HV～93HV。
在一些实施例中，在对成型件进行时效处理的步骤之后，还包括对经时效处理的铝合金壳体进行阳极氧化处理的步骤。通过阳极氧化处理，使得铝合金壳体的表面形成一层氧化膜而提高制得的铝合金壳体的耐腐蚀性，进一步提高铝合金壳体的硬度和耐磨性。
上述铝合金壳体的制备方法通过控制时效处理中升温的时间、保温的温度和保温的时间，明显提高了经锻压后的成型件的屈服强度、抗拉强度及硬度等机械性能，利于后续加工，减少阳极异色。
本发明一实施方式还提供了一种铝合金壳体，该铝合金壳体根据上述铝合金壳体的制备方法制得，该铝合金壳体的机械性能好。
上述铝合金壳体在制备电子产品中的应用。具体地，上述铝合金壳体在制备笔记本电脑、平板电脑或手机中的应用。进一步地，上述铝合金壳体作为笔记本电脑的前盖、平板电脑的后盖或手机的后盖。
本发明一实施方式还提供了一种电子产品，该电子产品包括经阳极氧化的上述铝合金壳体。上述电子产品的铝合金壳体的机械性能好且颜色均匀。
具体实施例
以下结合具体实施例进行详细说明。以下实施例如未特殊说明，则不包括除不可避免的杂质外的其他组分。实施例中采用试剂和仪器如非特别说明，均为本领域常规选择。实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规条件，例如文献、书本中所述的条件或者生产厂家推荐的方法实现。
以下具体实施例可按照但不限于如下步骤执行：
(1)将23块铝材(6R01)置于清洗液溶液中超声波清洗5min，其中，清洗液由水、除蜡水和除油粉组成，水与除蜡水和除油粉的质量之比为110：6.0：0.5。
(2)将各块铝材编号1～23后锻压成型，并测试各块铝材在经锻压成型后的屈服强度、抗拉强度、延伸率和硬度，结果如表1所示。
(3)将各锻压成型形成的成型件分别置于热处理炉(炉内温度为26℃)中，并参照表1的时效处理参数对锻压成型形成的成型件进行时效处理；时效处理结束后自然冷却，得到铝合金壳体，然后参照步骤(2)中的方法测试各个铝合金壳体的屈服强度、抗拉强度、延伸率和硬度，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002730737060000081
由表1中编号1～9及22～23的铝材对应的成型件经时效处理后的性能数据可知，采用在120分钟～130分钟内将成型件所处的环境温度26℃升温到172℃～178℃后保温5.7小时～6.3小时，然后自然冷却的方式进行时效处理时，屈服强度可提高到205.4MPa～226.4MPa，抗拉强度可提高到254.8MPa～267.85MPa，延伸率可达到15％～17.4％，硬度可提高到89HV～95HV。
将表1中的编号5的铝材时效处理后的性能数据与编号10～12的铝材时效处理后的性能数据对比可知，在保温时间相同，保温温度相同的情况下，若升温的时间不为120分钟～130分钟，则时效处理后的屈服强度在202.2MPa以下，不能满足后续工艺对时效处理之后的工件的屈服强度在205MPa以上的标准。
将表1中的编号1～7的铝材时效处理后的性能数据和编号13～14的铝材时效处理后的性能数据对比可知，在升温时间相同，保温时间相同的情况下，若保温的温度小于172℃～178℃，则抗拉伸强度在236.8MPa左右，不能满足后续工艺对时效处理之后的工件的抗拉伸强度在240MPa以上的标准。
将表1中的编号1～7的铝材时效处理后的性能数据和编号15～17的铝材时效处理后的性能数据对比可知，在升温时间相同，保温时间相同的情况下，若保温的温度不在172℃～178℃范围内，则抗拉伸强度在236.8MPa左右，不能满足后续工艺对时效处理之后的工件的抗拉伸强度在240MPa以上的标准；或者延伸率较低(13％以下)，不能满足后续工艺对时效处理之后的工件的延伸率在15％以上的标准。
将表1中的编号5的铝材时效处理后的性能数据和编号18～21的铝材时效处理后的性能数据对比可知，在升温时间相同，保温温度相同的情况下，若保温的时间不在5.7小时～6.3小时内，则延伸率较低(14.4％以下)，不能满足后续工艺对时效处理之后的工件的延伸率在15％以上的标准。
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)

1.一种铝合金壳体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将F态铝材按照预设图形锻压成型，制备成型件；及
对所述成型件进行时效处理，制备铝合金壳体，其中，所述时效处理包括：在120分钟～130分钟内将所述成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃～178℃后保温5.7小时～6.3小时，然后冷却。
2.根据权利要求1所述的铝合金壳体的制备方法，其特征在于，在所述对所述成型件进行时效处理的步骤中，所述保温的温度为173℃～177℃。
3.根据权利要求1所述的铝合金壳体的制备方法，其特征在于，所述时效处理包括：在120分钟～130分钟内将所述成型件所处的环境温度从22℃～30℃升温到172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃或178℃后保温5.7小时～6.3小时，然后冷却。
4.根据权利要求1所述的铝合金壳体的制备方法，其特征在于，在所述时效处理中升温的时间为120分钟。
5.根据权利要求4所述的铝合金壳体的制备方法，其特征在于，所述时效处理包括：用120分钟将所述成型件所处的环境温度从25℃或26℃升温到172℃～178℃后保温5.7小时～6.3小时，然后冷却。
6.根据权利要求1所述的铝合金壳体的制备方法，其特征在于，在所述将F态铝材按照预设图形锻压成型的步骤之前，还包括清洗所述F态铝材的步骤；
可选地，所述清洗所述F态铝材的步骤包括：将所述F态铝材浸泡在清洗溶液中进行超声波清洗。
7.根据权利要求1～6任一项所述的铝合金壳体的制备方法，其特征在于，在对所述成型件进行时效处理之前，还包括对所述成型件进行整形处理的步骤。
8.根据权利要求7所述的铝合金壳体的制备方法，其特征在于，在对所述成型件进行时效处理的步骤之后，还包括对经时效处理的铝合金壳体进行阳极氧化处理的步骤。
9.一种铝合金壳体，其特征在于，根据权利要求1～8任一项所述的铝合金壳体的制备方法制得。
10.一种电子产品，其特征在于，包括铝合金壳体，所述铝合金壳体根据权利要求8所述的铝合金壳体的制备方法制得。
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