CN112553513A - 由回收铝废料制成的美观铝合金 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及由回收铝废料制成的美观铝合金。由回收部件制成的铝合金，具有0.051至0.10重量％的铜(Cu)、0.01至0.10重量％的铬(Cr)、0.02至0.20重量％的锌(Zn)、0.03至0.10重量％的锰(Mn)、至少0.10重量％的量的铁(Fe)、至少0.35重量％的量的硅(Si)、至少0.45重量％的量的镁(Mg)，剩余重量％为Al和附带杂质。其他方面，本公开涉及铝合金，具有0.010至0.050重量％的铜(Cu)、0.01至0.10重量％的铬(Cr)、0.01至0.20重量％的锌(Zn)、0.03至0.10重量％的锰(Mn)、至少0.10的量的铁(Fe)、至少0.35重量％的量的硅(Si)、至少0.45重量％的量的镁(Mg)，剩余重量％为Al和附带杂质。合金的b*颜色在‑2至2范围内，并且L*颜色在70至100范围内。

Description

由回收铝废料制成的美观铝合金
相关专利申请的交叉引用
本专利申请根据美国法典第35篇第119条第(e)项要求2019年9月25日提交的名称为“由回收铝废料制成的美观铝合金(COSMETIC ALUMINUM ALLOYS MADE FROM RECYCLEDALUMINUM SCRAP)”的美国专利申请序列号62/905896以及2020年3月2日提交的名称为“由回收铝废料制成的美观铝合金(COSMETIC ALUMINUM ALLOYS MADE FROM RECYCLEDALUMINUM SCRAP)”的美国专利申请序列号62/984054的权益，这些专利申请中的每个专利申请以引用方式以其全文并入本文。
技术领域
本公开涉及回收的铝合金以及用于回收具有美观性和抗腐蚀性的铝合金废料的工艺。
背景技术
商用铝合金(诸如6063铝(Al)合金)已被用于制造电子设备的外壳。对于电子设备的外壳，美观性非常重要。
制造废料(例如，6063Al)的常规回收通常与降低的质量相关联。有时，为了保持回收产物的质量，制造废料的常规回收可被限制在特定的来源以及在回收材料中的有限量的废料。2019年8月2日提交的名称为“来自具有美观性的制造废料的回收铝合金(RECYCLEDALUMINUM ALLOYS FROM MANUFACTURING SCRAP WITH COSMETIC APPEAL)”的美国专利申请号16/530830公开了由制造芯片废料制成的回收铝合金。然而，制造芯片废料来自已知的合金和来源，并且在供应方面也是有限的。
希望回收各种合金和来自各种来源的市场废料，因为这使得回收的市场废料的体积能够高于仅依赖于制造芯片废料的体积。仍然需要开发合金和开发用于回收来自各种来源的市场废料的工艺，以改善回收铝合金的美观性。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种铝合金，该铝合金具有0.051重量％至0.10重量％的铜(Cu)、0.01重量％至0.10重量％的铬(Cr)、0.02重量％至0.20重量％的锌(Zn)、0.03重量％至0.10重量％的锰(Mn)、至少0.10重量％的量的铁(Fe)、至少0.35重量％的量的硅(Si)、至少0.45重量％的量的镁(Mg)，并且剩余重量％为Al和附带杂质。b*颜色在-2至2范围内，并且L*颜色在70至100范围内。在一些变型形式中，L*、a*和b*值可基于未染色的阳极化铝或纹理化铝。
在另一方面，本公开涉及一种铝合金，该铝合金具有0.010重量％至0.050重量％的铜(Cu)、0.01重量％至0.10重量％的铬(Cr)、0.01重量％至0.20重量％的锌(Zn)、0.03重量％至0.10重量％的锰(Mn)、至少0.10重量％的量的铁(Fe)、至少0.35重量％的量的硅(Si)、至少0.45重量％的量的镁(Mg)，并且剩余重量％为Al和附带杂质。b*颜色在-2至2范围内，并且L*颜色在70至100范围内。
在各个方面，所公开的合金可包括0至0.10重量％的钛(Ti)、0至0.20重量％的镓(Ga)、0至0.20重量％的锡(Sn)、0至0.20重量％的钒(V)、0至0.01重量％的钙(Ca)、0至0.008重量％的钠(Na)、0至0.10重量％的硼(B)、0至0.10重量％的锆(Zr)、0至0.10重量％的锂(Li)、0至0.10重量％的镉(Cd)、0至0.10重量％的铅(Pb)、0至0.10重量％的镍(Ni)、0至0.10重量％的磷(P)、以及它们的组合。
在以下描述中部分地阐述了另外的实施方案和特征，并且本领域技术人员在审阅说明书之后将明白或者通过所公开的主题的实践来学习这些实施方案和特征。可通过参考构成本公开的一部分的说明书和附图的其余部分来实现本公开的特点和优点的进一步理解。
附图说明
参考以下附图和数据图更将全面地理解本说明书，这些附图和数据图呈现为本公开的各种实施方案，并且不应当被理解为对本公开范围的完整详述，其中：
图1A示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的屈服强度；
图1B示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的抗拉强度；
图1C示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的伸长率；
图1D示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的硬度；
图2A示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的平均晶粒尺寸；
图2B示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的最大晶粒尺寸；
图2C示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的晶粒纵横比；
图3示出了根据本公开的实施方案的各种市场废料合金的挤出速度；
图4A示出了中性颜色铝或未染色的阳极化铝(NDA)的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的电化学阻抗的比较；
图4B示出了灰色颜色铝的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的电化学阻抗的比较；
图5A示出了未阳极化合金的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的腐蚀速率的比较；
图5B示出了未阳极化合金的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的孔蚀电位的比较；
图6A示出了未阳极化合金的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的孔蚀数量的比较；
图6B示出了未阳极化合金的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的孔蚀半径的比较；
图7示出了中性颜色铝和灰色颜色铝的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的盐雾测试合格率的比较；并且
图8示出了根据本公开的实施方案的来自包括制造废料的材料的回收工艺。
具体实施方式
通过结合如下所述的附图，参考以下详细描述可以理解本公开。应当指出的是，出于说明清楚的目的，各种附图中的某些元件可以不按比例绘制。
本公开提供了由废料制成的回收的6000系列铝合金。可从常规铝合金(例如6000系列铝合金或6063铝)的制造工艺中收集废料。回收的6000系列铝合金可出乎意料地提供与具有较低铁、硅和镁的铝合金相同或类似的美观性、机械性能和/或微观结构。回收的6000系列铝合金可包括比具有美观性的合金所预期的更高的Cu含量、更高的Mn含量、更高的Zn含量和/或更高的Cr含量。
由市场废料制成的合金
在一些变型形式中，所公开的6000系列铝合金被设计成耐受包括多至100％的回收6000系列铝，诸如包括来自各种制造来源的铸造废料、挤出废料、芯片废料等的市场废料。所公开的6000系列铝合金还可耐受其他系列废料(诸如1000系列废料)。所公开的6000系列铝合金还被称为回收6000系列铝合金，其允许使用来自各种来源的市场废料，该来源可减少对原铝的使用，并导致排放和相关碳覆盖区显著减少。常规6000系列Al合金可包含少量的Si和Mg，并且可包含少量的Fe、Mn、Cu、Zr、Pb、Cr、Zn等。
来自市场废料的回收铝合金可包含比原始铝合金或来自制造闭环的回收铝合金(诸如2019年8月2日提交的名称为“来自具有美观性的制造废料的回收铝合金(RECYCLEDALUMINUM ALLOYS FROM MANUFACTURING SCRAP WITH COSMETIC APPEAL)”的美国专利申请号16/530830中公开的回收铝合金，该专利申请以引用方式以其全文并入本文)中通常存在的更多的铜。铜的增加将预期特别是通过导致阳极化层的颜色更带有淡黄色颜色而对铝合金的美观性具有负面影响。铜通常无法通过常规工业方法从铝合金中去除，并且一旦铝合金中包括铜，就无法减少合金中铜的量。由于市场废料中的含铜合金的数量，所公开的回收铝中铜的量高于其他铝合金中铜的量，同时保持类似于具有较低Cu、Cr、Mn和/或Zn的合金的阳极化层颜色和其他美观特性。
在一些变型形式中，所公开的铝合金包含比其他铝合金更高量的Cu、Mn、Zn、Fe和Cr。来自市场废料的所公开的回收铝合金的各种特性具有含有显著高于具有本文所公开的美观特性的其他铝合金的至多0.10重量％的高铜量的美观特性。例如，所公开的回收铝合金出乎意料地具有比具有较高铜量的合金将预期的更少黄色的阳极化层颜色。
所公开的回收6000系列铝合金允许使用回收材料，诸如来自各种来源的市场废料。所公开的回收6000系列铝合金导致与制造相关联的碳覆盖区显著减少。
所公开的合金可由各种重量％的元素以及特定的特性来描述。在本文所述的合金的所有描述中，应当理解，合金的重量％余量为Al和附带杂质。杂质可例如作为加工和制造的副产物存在。在各种实施方案中，附带杂质可不大于任何一种附加元素(即，单一杂质)的0.05重量％，并且不大于所有附加元素(即，总杂质)总量的0.10重量％。杂质可小于或等于约0.1重量％、或者小于或等于约0.05重量％、或者小于或等于约0.01重量％、或者小于或等于约0.001重量％。
在一些变型形式中，所公开的合金具有0.051重量％至0.10重量％的铜(Cu)。在一些变型形式中，所公开的合金具有0.01重量％至0.10重量％的铬(Cr)。在一些变型形式中，所公开的合金具有0.02重量％至0.20重量％的锌(Zn)。在一些变型形式中，所公开的合金具有0.03重量％至0.10重量％的锰(Mn)。在一些变型形式中，所公开的合金具有至少0.14重量％的Fe。此外，在一些变型形式中，所公开的合金具有至少0.43重量％的Si和至少0.56重量％的Mg。在另外的变型形式中，所公开的合金可具有等于或大于0.20重量％的Fe。所公开的合金可具有等于或小于0.62重量％的Mg以及等于或小于0.49重量％的Si。
Cu含量
在一些变型形式中，合金可包括Cu。不希望受限于任何特定的机理、效应或作用模式，Cu可影响阳极化合金的颜色。例如，附加的Cu可使阳极化铝合金带有淡黄色颜色。Cu也可影响耐腐蚀性。
在一些变型形式中，铜可从0.051重量％至0.10重量％变化。
在一些变型形式中，铜可等于或小于0.100重量％。在一些变型形式中，铜可等于或小于0.095重量％。在一些变型形式中，铜可等于或小于0.090重量％。在一些变型形式中，铜可等于或小于0.085重量％。在一些变型形式中，铜可等于或小于0.080重量％。在一些变型形式中，铜可等于或小于0.075重量％。在一些变型形式中，铜可等于或小于0.060重量％。在一些变型形式中，铜可等于或小于0.055重量％。
在一些变型形式中，铜可等于或大于0.051重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.055重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.060重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.065重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.070重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.075重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.080重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.085重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.090重量％。在一些变型形式中，铜可等于或大于0.095重量％。
Mn含量
在一些变型形式中，合金可包括Mn。不希望被保持在任何特定的机理、效应或作用模式下，Mn可导致分解粗的Al-Fe-Si颗粒或AlFeSi颗粒。当Mn的量增加到高于较高值时，晶粒的纵横比可以增加，使得晶粒可以伸长。在样品与样品的低平均晶粒纵横比下，Mn的上限范围量的控制导致令人惊讶的晶粒结构控制，并且在成品和阳极化合金中可具有减少的条痕线。细长晶粒结构可导致条痕线。
在一些变型形式中，锰可等于或小于0.090重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.085重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.080重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.075重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.070重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.065重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.060重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.055重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.050重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.045重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.040重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.035重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.030重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.025重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.020重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.015重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.010重量％。在一些变型形式中，锰可等于或小于0.005重量％。
在一些变型形式中，锰可等于或大于0.005重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.010重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.015重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.020重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.025重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.030重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.035重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.040重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.045重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.050重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.055重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.060重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.065重量％。
在一些变型形式中，锰可等于或大于0.070重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.075重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.080重量％。在一些变型形式中，锰可等于或大于0.085重量％。
Cr含量
在一些变型形式中，合金可包括Cr。不希望被保持在任何特定的机理、效应或作用模式下，Cr可影响颜色和耐腐蚀性。当Cr的量增加到较高值时，晶粒的纵横比可以增加，使得晶粒可以伸长。在样品与样品的低平均晶粒纵横比下，Cr的上限范围量的控制可允许令人惊讶的晶粒结构控制，并且在成品和阳极化合金中可具有减少的条痕线。细长晶粒结构可导致条痕线。
在一些变型形式中，铬可等于或小于0.10重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.08重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.06重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.04重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.03重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.02重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.01重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.008重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.006重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.004重量％。在一些变型形式中，铬可等于或小于0.002重量％。
Zn含量
在一些变型形式中，合金可包括Zn。不希望被保持在任何特定的机理、效应或作用模式下，Zn可影响颜色和耐腐蚀性。例如，阳极化合金可变得更带蓝色。在一些变型形式中，锌可等于或小于0.20重量％。在一些变型形式中，锌可等于或小于0.15重量％。在一些变型形式中，锌可等于或小于0.10重量％。在一些变型形式中，锌可等于或小于0.08重量％。在一些变型形式中，锌可等于或小于0.06重量％。在一些变型形式中，锌可等于或小于0.04重量％。在一些变型形式中，锌可等于或小于0.03重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.01重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.02重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.03重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.04重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.05重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.06重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.07重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.08重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.09重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.10重量％。在一些变型形式中，锌可等于或大于0.15重量％。
Fe含量
如上所述，废料(例如，市场废料)包括比用于美观应用的常规6000系列铝合金更多的Fe。Fe可来自包括模具和紧固件等的来源。所公开的6000系列铝合金被设计成具有比当前用于美观消费电子产品的常规6000系列铝合金或原铝合金更多的Fe。
在一些变型形式中，铁可在0.10重量％至0.50重量％的范围内。
在一些变型形式中，铁可等于或大于0.10重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.14重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.15重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.16重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.17重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.18重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.19重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.20重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.25重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.30重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.35重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.40重量％。在一些变型形式中，铁可等于或大于0.45重量％。
在一些变型形式中，铁可等于或小于0.50重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.45重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.35重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.40重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.35重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.30重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.25重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.20重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.19重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.18重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.17重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.16重量％。在一些变型形式中，铁可等于或小于0.15重量％。
Ti含量
废料可包括比常规6000系列铝合金更多的Ti。在铸造工艺期间，可将Ti作为晶粒细化剂添加。在许多情况下，6000系列铝合金被设计成与用于美观消费电子产品的常规铝合金相比耐受更多的Ti。
在一些变型形式中，钛可等于或小于0.10重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.09重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.08重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.07重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.06重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.05重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.04重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.03重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.025重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.020重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.015重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.010重量％。在一些变型形式中，钛可等于或小于0.005重量％。
Si含量和Mg含量
与一些6000系列合金中相比，额外的Si被添加到所公开的合金中，通过形成Mg-Si颗粒而不导致机械强度的损失。
在一些变型形式中，硅可在0.35重量％至0.80重量％的范围内变化。
在一些变型形式中，硅可等于或小于0.80重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.75重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.70重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.65重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.60重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.55重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.50重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.49重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.48重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.47重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.46重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.45重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.40重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.39重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.38重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.37重量％。在一些变型形式中，硅可等于或小于0.36重量％。
在一些变型形式中，硅可等于或大于0.35重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.36重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.37重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.38重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.39重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.40重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.41重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.42重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.43重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.44重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.45重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.46重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.47重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.48重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.49重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.50重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.55重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.60重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.65重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.70重量％。在一些变型形式中，硅可等于或大于0.75重量％。
可将Mg设计成具有适当的Mg/Si比例以形成用于强化目的Mg-Si沉淀物。在一些变型形式中，Mg与Si的比例通常为2:1，但是其他变型形式也可以是可能的。
在一些变型形式中，镁可在0.45重量％至0.95重量％的范围内变化。
在一些变型形式中，镁可等于或小于0.95重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.90重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.85重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.80重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.75重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.70重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.65重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.60重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.55重量％。在一些变型形式中，镁可等于或小于0.50重量％。
在一些变型形式中，镁可等于或大于0.50重量％。在一些变型形式中，镁可等于或大于0.55重量％。在一些变型形式中，镁可等于或大于0.60重量％。在一些变型形式中，镁可等于或大于0.65重量％。在一些变型形式中，镁可等于或大于0.70重量％。在一些变型形式中，镁可等于或大于0.75重量％。在一些变型形式中，镁可等于或大于0.80重量％。在一些变型形式中，镁可等于或大于0.85重量％。在一些变型形式中，镁可等于或大于0.90重量％。
附加的非铝元素
所公开的6000系列铝合金可包括如下所公开的其他元素。
在一些变型形式中，镓可等于或小于0.20重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.15重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.10重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.08重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.06重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.04重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.03重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.02重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.015重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.01重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.005重量％。在一些变型形式中，镓可等于或小于0.001重量％。
在一些变型形式中，锡可等于或小于0.20重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.15重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.10重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.08重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.06重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.04重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.01重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.008重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.006重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.004重量％。在一些变型形式中，锡可等于或小于0.002重量％。
在一些变型形式中，钒可等于或小于0.20重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.15重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.10重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.08重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.06重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.04重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.02重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.01重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.005重量％。在一些变型形式中，钒可等于或小于0.001重量％。
在一些变型形式中，钙可等于或小于0.01重量％。在一些变型形式中，钙可等于或小于0.008重量％。在一些变型形式中，钙可等于或小于0.006重量％。在一些变型形式中，钙可等于或小于0.005重量％。在一些变型形式中，钙可等于或小于0.003重量％。在一些变型形式中，钙可等于或小于0.002重量％。在一些变型形式中，钙可等于或小于0.001重量％。
在一些变型形式中，钠可等于或小于0.008重量％。在一些变型形式中，钠可等于或小于0.006重量％。在一些变型形式中，钠可等于或小于0.004重量％。在一些变型形式中，钠可等于或小于0.002重量％。在一些变型形式中，钠可等于或小于0.001重量％。
包括硼、锆、锂、镉、铅、镍、磷等在内的其他元素中的一种或多种可等于或小于0.1重量％。包括硼、锆、锂、镉、铅、镍、磷等在内的其他元素中的一种或多种可等于或小于0.08重量％。这些其他元素中的一种或多种可等于或小于0.06重量％。这些其他元素中的一种或多种可等于或小于0.04重量％。其他元素中的一种或多种可等于或小于0.02重量％。
在一些变型形式中，其他元素的总量可不超过0.20重量％。在一些变型形式中，其他元素的总量可不超过0.10重量％。在一些变型形式中，其他元素的总量可不超过0.08重量％。在一些变型形式中，其他元素的总量可不超过0.06重量％。在一些变型形式中，其他元素的总量可不超过0.04重量％。
美观性
本文所公开的铝合金通常具有比常规铝合金更多的Fe。具有较高Fe量的阳极化铝合金通常具有更灰的颜色。市场废料可包含比常规6000系列铝合金更多的Fe。如上所述，本文所述的回收铝合金可具有比具有美观性的铝合金中通常存在的铁更多的Fe。
Fe通过产生无吸引力的灰色颜色而对美观性具有负面影响。除了对美观具有负面影响外，Fe还有助于在加工期间形成铁-铝-硅颗粒。通过Fe颗粒获得Si，这可减少可用于强化的Si的量。因此，更多的Si可被添加到本文所公开的合金中。本发明所公开的合金具有增加的Si和增加的Fe。与预期相反，该合金的性能与具有此类不期望Fe的量的合金一致或比其更好。
在一些实施方案中，所公开的6000系列铝合金可被阳极化。阳极化是金属表面处理工艺，最常被用于保护铝合金。阳极化使用电解钝化来增加金属部件表面上的自然氧化物层的厚度。阳极化可增加耐腐蚀性和耐磨性，并且还可为油漆底漆和胶水提供比裸露金属更好的粘附性。阳极化膜也可用于美观效果，例如，它可增加对反射光的干涉效果。
出乎意料的是，所公开的回收6000系列铝合金具有与含有较低Fe、Si和Mg的那些相同或改善的美观性。具体地，在阳极化之后，它们不具有淡黄色或灰色颜色，并且不具有增加的外观缺陷，诸如斑点、布纹线、黑线、变色、白点、氧化和线痕等。
在一些实施方案中，所公开的6000系列铝合金可形成用于电子设备的外壳。外壳可被设计成具有不存在条纹线的喷砂表面光洁度。喷砂是表面修整工艺，例如使粗糙表面平滑或使平滑表面粗糙化。喷砂可通过在高压下强制推动研磨介质流抵靠表面来使表面材料纹理化。
可使用标准方法评价外观，包括颜色、光泽度和雾度。假定入射光是白光，物体的颜色可由被反射或透射而不被吸收的光的波长来确定。物体的视觉外观可随光反射或透射而变化。附加外观属性可基于反射光或透射光的定向亮度分布，通常被称为有光泽、闪亮、暗淡、透明、模糊等。可以基于有关颜色和外观测量的ASTM标准或者用于测量高光泽度表面的光泽度的ASTM E-430标准测试方法(包括ASTM D523(光泽度)、ASTM D2457(塑料光泽度)、ASTM E430(高光泽度表面上的光泽度、雾度)和ASTM D5767(DOI)等)来执行定量评估。光泽度、雾度和DOI(鲜映度)的测量可通过测试设备(诸如Rhopoint IQ)来执行。
在一些实施方案中，颜色可由参数L*、a*和b*来量化，其中L*代表光亮度、a*代表红色和绿色之间的颜色并且b*代表蓝色和黄色之间的颜色。例如，高b*值表示没有吸引力的淡黄色颜色，而不是金黄色颜色。几乎为零的参数a*和b*表示中性色。低L*值表示亮度暗，而高L*值则表示亮度高。对于颜色测量，可使用测试设备，诸如X-Rite ColorEye XTH、X-Rite Coloreye 7000。这些测量根据照明体、观测者以及L*、a*和b*色标的CIE/ISO标准。例如，标准包括：(a)ISO 11664-1:2007(E)/CIE S 014-1/E:2006:联合ISO/CIE标准：比色法—第1部分：CIE标准比色观测者；(b)ISO 11664-2:2007(E)/CIE S 014-2/E:2006:联合ISO/CIE标准：比色法—第2部分：用于比色法的CIE标准照明体；(c)ISO 11664-3:2012(E)/CIE S 014-3/E:2011:联合ISO/CIE标准：比色法—第3部分：CIE三色激励值；以及(d)ISO11664-4:2008(E)/CIE S014-4/E:2007:联合ISO/CIE标准：比色法—第4部分：CIE 1976L*、a*和b*色彩空间。
在一些变型形式中，b*为-2至2。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.9。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.8。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.7。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.6。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.5。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.4。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.3。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.2。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.1。在一些变型形式中，b*等于或大于-1.0。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.9。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.8。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.7。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.6。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.5。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.4。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.3。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.2。在一些变型形式中，b*等于或大于-0.1。在一些变型形式中，b*等于或大于0。在一些变型形式中，b*等于或大于0.1。在一些变型形式中，b*大于或等于0.2。在一些变型形式中，b*大于或等于0.3。在一些变型形式中，b*大于或等于0.4。在一些变型形式中，b*大于或等于0.5。在一些变型形式中，b*大于或等于0.6。在一些变型形式中，b*大于或等于0.7。在一些变型形式中，b*大于或等于0.8。在一些变型形式中，b*大于或等于0.9。在一些变型形式中，b*等于或大于1.0。在一些变型形式中，b*等于或大于1.1。在一些变型形式中，b*大于或等于1.2。在一些变型形式中，b*大于或等于1.3。在一些变型形式中，b*大于或等于1.4。在一些变型形式中，b*大于或等于1.5。在一些变型形式中，b*大于或等于1.6。在一些变型形式中，b*大于或等于1.7。在一些变型形式中，b*大于或等于1.8。在一些变型形式中，b*大于或等于1.9。
在一些变型形式中，b*等于或小于-1.9。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.8。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.7。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.6。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.5。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.4。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.3。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.2。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.1。在一些变型形式中，b*等于或小于-1.0。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.9。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.8。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.7。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.6。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.5。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.4。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.3。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.2。在一些变型形式中，b*等于或小于-0.1。在一些变型形式中，b*等于或小于0。在一些变型形式中，b*等于或小于0.1。在一些变型形式中，b*小于或等于0.2。在一些变型形式中，b*小于或等于0.3。在一些变型形式中，b*小于或等于0.4。在一些变型形式中，b*小于或等于0.5。在一些变型形式中，b*小于或等于0.6。在一些变型形式中，b*小于或等于0.7。在一些变型形式中，b*小于或等于0.8。在一些变型形式中，b*小于或等于0.9。在一些变型形式中，b*小于或等于1.0。在一些变型形式中，b*小于或等于1.1。在一些变型形式中，b*小于或等于1.2。在一些变型形式中，b*小于或等于1.3。在一些变型形式中，b*小于或等于1.4。在一些变型形式中，b*小于或等于1.5。在一些变型形式中，b*小于或等于1.6。在一些变型形式中，b*小于或等于1.7。在一些变型形式中，b*小于或等于1.8。在一些变型形式中，b*小于或等于1.9。在一些变型形式中，b*小于或等于2.0。
在一些变型形式中，L*为70至100。在一些变型形式中，L*等于或大于70。在一些变型形式中，L*等于或大于75。在一些变型形式中，L*等于或大于80。在一些变型形式中，L*等于或大于85。在一些变型形式中，L*等于或大于90。在一些变型形式中，L*等于或大于95。在一些变型形式中，L*小于或等于100。在一些变型形式中，L*小于或等于95。在一些变型形式中，L*小于或等于90。在一些变型形式中，L*小于或等于85。在一些变型形式中，L*小于或等于80。在一些变型形式中，L*小于或等于75。
在一些变型形式中，a*为-2至2。在一些变型形式中，a*等于或大于-2。在一些变型形式中，a*等于或大于-1.5。在一些变型形式中，a*等于或大于-1.0。在一些变型形式中，a*等于或大于-0.5。在一些变型形式中，a*等于或大于0.0。在一些变型形式中，a*等于或大于0.5。在一些变型形式中，a*等于或大于-0.5。在一些变型形式中，a*等于或大于1.0。在一些变型形式中，a*等于或大于1.5。在一些变型形式中，a*小于或等于2.0。在一些变型形式中，a*小于或等于1.5。在一些变型形式中，a*小于或等于1.0。在一些变型形式中，a*小于或等于0.5。在一些变型形式中，a*小于或等于0.0。在一些变型形式中，a*小于或等于2.0。在一些变型形式中，a*小于或等于-0.5。在一些变型形式中，a*小于或等于-1.0。在一些变型形式中，a*小于或等于-1.5。
机械性能
可依据ASTM B557测定合金的屈服强度，该标准覆盖测试装置、测试样本和用于抗拉测试的测试工序。
可使用铝合金的常规工艺挤出或轧制6000系列铝合金以使其具有与没有任何废料的铝合金相同的机械性能，包括屈服强度、抗拉强度、伸长率和硬度。
晶粒纵横比
在一些变型形式中，所公开的合金具有0.7至1.45的晶粒纵横比。假设晶粒为椭圆形。晶粒形状纵横比被定义为椭圆的短轴长度除以长轴长度。
在一些变型形式中，合金具有大于或等于0.7:1.0的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于0.8:1.0的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于0.9:1.0的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1.0:1.0的平均晶粒纵横比。
在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.45的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.40的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.35的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.30的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.25的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.20的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.15的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.10的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有大于或等于1:1.05的平均晶粒纵横比。
在一些变型形式中，合金具有小于或等于0.8:1.0的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于0.9:1.0的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1.0:1.0的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.45的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.40的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.35的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.30的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.25的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.20的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.15的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.10的平均晶粒纵横比。在一些变型形式中，合金具有小于或等于1:1.05的平均晶粒纵横比。
耐腐蚀性
包括比其他合金更高的Fe和Zn含量的回收合金将预期降低耐腐蚀性。进行各种腐蚀测试以评估样品合金A0、A1、A2、A3和/或A4的耐腐蚀性或腐蚀敏感性。
循环极化测试
按照ASTM G5进行循环极化，以评估各种材料的一般腐蚀特性。例如，循环极化有助于理解材料是否将经历主动腐蚀、被动腐蚀或局部腐蚀。它还提供腐蚀速率和孔蚀电位的测量。
循环极化是短期暴露测试。其提供关于腐蚀特性和腐蚀机制两者的信息。循环极化测量通常用于表征从薄钝化膜的形成中获得其耐腐蚀性的金属和合金。
在测试期间(大约45分钟)将铝样品暴露于0.35％的NaCl溶液。通过循环极化来评估样品的腐蚀敏感性。
亚稳态孔蚀
进行亚稳态孔蚀测试以获得材料对局部腐蚀(特别是亚稳态孔蚀)的敏感性的理解。该亚稳态孔蚀测试通过将材料置于将发生亚稳态孔蚀的恒定电位下进行。由上述循环极化测试确定亚稳态孔蚀测试中所使用的恒定电位。在亚稳态孔蚀测试期间记录电流并分析以识别电流瞬态，诸如电流中的小尖峰。每个电流瞬态与亚稳态孔蚀事件相关联。分析多个亚稳态孔蚀事件的数据、这些电流尖峰的大小以及每个事件的时间间隔。比较亚稳态孔蚀事件的数量值、这些电流尖峰的大小和每个事件的时间间隔，以将材料对亚稳态孔蚀的敏感性进行排序。亚稳态孔蚀可通过当合金保持在E孔蚀(孔蚀电位)以下时的电流波动或电流瞬态来表征。这些电流瞬态对应于亚稳态孔蚀的成核、生长和再钝化。
在测试期间(大约15分钟)将铝样品暴露于0.35％的NaCl溶液。通过亚稳态孔蚀测试结果来评估样品的腐蚀敏感性。
盐雾测试
按照ASTM B117进行盐雾测试以提供可用于比较不同材料或涂层之间的相对腐蚀敏感性的受控腐蚀环境。在盐雾测试中，将5％的NaCl(氯化钠)的标准化溶液雾化以产生高腐蚀性气氛。将铝样品暴露于盐雾24小时。
电阻抗图谱(EIS)测试
使用电阻抗图谱(EIS)来评估阳极化铝的密封件的腐蚀性能。在铝合金的美观精修中阳极化的最有用属性之一是，阳极化可生成高度多孔的光学透明氧化物，这些氧化物可被染色成特定颜色，然后被密封以永久性地固定该颜色。对于根据Mil A 8625的“II型”种类进行的硫酸阳极化而言尤其如此。此类阳极氧化铝是中孔的，例如具有直径为约20nm的孔，具有良好的可润湿性和非常高的纵横比。
宽光谱颜色可通过阳极氧化物的有机染色来实现，其中有机染料提供除白色以外的所有颜色。可通过调节染色浴的成分(例如，着色剂的浓度和pH)以及通过调节染色浴的时间和温度来调谐颜色。通过维持恒定的浴成分、pH和温度，可使用时间来在生产期间将颜色微调至任何给定的颜色目标。
通过后续的“密封”工艺将染料锁定到孔中，该工艺还用于保护多孔性在使用中免于污渍和对污垢的任何吸收。
水热密封可用于通过将泡孔壁的无定形氧化铝水合成勃姆石(Al2O3.H2O)和/或三羟铝石(Al2O3.3H2O)的凝胶来填充孔，使得凝胶溶胀并闭合开放体积。这可在蒸汽中、在热水中(通常为沸腾或接近沸腾，并且通常具有添加剂以最小化污迹)或在低至70℃的温度下进行。其通过使用另外在孔中沉淀金属氢氧化物的化学物质(诸如乙酸镍)而大大增强(可能被催化)。在密封之后，保护部件防止将材料吸收到其孔结构中，并且因此对污渍或污垢不敏感。实际上，密封质量的较简单测试之一是“染料抽样测试”，其中测量密封表面吸收染料的无能力。密封质量的其他测试包括电化学阻抗光谱(EIS)、以固定频率(通常为1kHz)进行的EIS简化变体(称为“导纳”测试)，以及酸溶解测试(ADT)的定量测量。
密封质量的定量测量揭示出密封后对时间的敏感性–有时称为老化或“自然老化”。较老的部件通常显示出比刚密封的部件更好的密封质量，并且这归因于在数周、甚至数月或数年内发生的持续水合。然而，还观察到，在密封之前彻底干燥的部件无法通过该工艺自然密封。
良好的密封(例如，当在密封的48小时内测量时(由Qualanod标准设定的规范)，具有小于其厚度(以微米为单位测量)倒数的400倍的1kHz导纳值(根据ISO 2931以微西门子为单位测量)的一个密封)可通过浸没在5g/l-10g/l下以及96℃或更高的温度下的乙酸镍的水溶液中、在膜厚度为10至15微米的II型阳极氧化物膜的情况下持续15分钟或更长的时间而在生产中实现。
根据ASTM G106进行EIS测试。EIS技术可用于评估腐蚀性环境中的材料及其涂层。EIS测量材料及其涂层在不同频率下的阻抗。已发现，由EIS实验确定的电特性的变化与材料及其涂层的长期性能密切相关。该EIS方法可在缺陷变得可见之前很好地检测材料及其涂层的劣化，并且比其它加速腐蚀测试方法(诸如盐雾)更可量化。
对于EIS测试，将测量单元放置在填充有3.5％的NaCl溶液的阳极化面板上。铂电极被用作反电极，并且标准Ag/AgCl电池被用作参考电极。使用10mV振幅正弦电压，在100kHz至10mHz的宽频率范围内进行测量。
在暴露于3.5％的NaCl持续48小时后确定阳极化铝的密封质量。
实施例
以下实施例仅用于说明目的。对于本领域的技术人员将显而易见的是，可在不脱离本公开的范围的情况下对材料和方法实施多种修改。
样品
表1列出了具有不同总杂质和元素成分的样品合金A0、A1、A2、A3和A4的成分。A0、A1和A4为美观铝合金。合金A2和A3是来自市场废料的回收铝合金。合金A0具有小于0.02重量％的Mn、小于0.01重量％的Cr、小于0.01重量％的Cu和小于0.01重量％的Zn。合金A1和A4具有小于0.03重量％的Mn、小于0.01重量％的Cr、小于0.02重量％的Cu和小于0.02重量％的Zn。合金A0具有0.195重量％的低的总杂质，包括Fe、Cu、Mn、Zn、Ti和Cr。合金A1具有比合金A0略高的0.3重量％的总杂质，包括Fe、Cu、Mn、Zn、Ti和Cr。合金A3具有比A0和A1更高的0.45重量％的总杂质，包括Fe、Cu、Mn、Zn、Ti和Cr。合金A2具有0.68重量％的较高总杂质，包括Fe、Cu、Mn、Zn、Ti和Cr。合金A4具有0.35％的总杂质。
表1列出了本公开的各种合金的成分，以重量％计。出乎意料的是，Al合金中Mn、Cr、Cu和Zn中的一者或多者的量的增加导致铝合金具有如本文所述的中性颜色、较小的晶粒纵横比和/或较小的晶粒尺寸。
合金A2具有大于0.20的Fe，这高于合金A0、A1和A4。合金A2和A3具有0.020至0.20的Zn，这高于合金A0、A1和A4。
表1：各种Al合金的成分(以重量％计)
Figure BDA0002679623360000201
对应于不同制备的数据以框图呈现，如图1A至图1D、图2A至图2C、图4A至图4B、图5A至图5B和图6A至图6B所示。
图1A示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的屈服强度。如图1A所示，回收合金A2和A3的屈服强度高于200MPa，这类似于合金A0、A1和A4的屈服强度。
图1B示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的抗拉强度。如图1B所示，回收合金A2和A3的极限抗拉强度高于235MPa，这类似于合金A0、A1和A4的极限抗拉强度。
图1C示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的伸长率。如图1C所示，回收合金A2和A3的伸长率大多高于5％，这类似于合金A0、A1和A4的伸长率。
图1D示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的硬度。如图1D所示，回收合金A2和A3的硬度高于75Hv，这类似于合金A0、A1和A4的硬度。
微结构的特征可在于平均晶粒尺寸、最大晶粒尺寸和晶粒纵横比。
图2A示出了由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的平均晶粒尺寸。如图2A所示，回收合金A2和A3的平均晶粒尺寸低于240μm，这类似于合金A0、A1和A4的平均晶粒尺寸。
图2B示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的最大晶粒尺寸。如图2B所示，回收合金A2和A3的最大晶粒尺寸低于650μm，这类似于合金A0、A1和A4的最大晶粒尺寸。
图2C示出了根据本公开的实施方案的由各种6000系列铝合金形成的挤出物样品的晶粒纵横比。如图2C所示，回收合金A2和A3的晶粒的纵横比介于0.7的下限值与1.45的上限值之间，并且这类似于合金A0、A1和A4的纵横比。
图3示出了根据本公开的实施方案的各种6000系列铝合金的挤出速度。将A2-A4的挤出速度归一化为A0或A1的典型挤出速度。产品1包括A2、A3和A4。产品2包括A2和A3。产品3包括A2和A3。带1是典型的挤出速度。如图3所示，回收合金A2、A3具有与合金A1和A4类似的挤出速度。
对合金A0、A1、A2、A3和/或A4进行四种不同的腐蚀测试。出乎意料的是，尽管回收铝合金中的杂质含量增加，但发现回收铝合金在每次腐蚀测试中的耐腐蚀性均得以保持。进行四种不同的腐蚀测试。
在暴露于3.5％的NaCl持续48小时后确定阳极化铝的密封质量。通过使用根据ASTM G106的电化学阻抗图谱来确定电化学阻抗。图4A示出了中性颜色铝或未染色的阳极化铝(NDA)的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的电化学阻抗的比较。
如图4A所示，合金A1的平均阻抗为约290,000欧姆-cm2，而回收合金A2和A3的平均阻抗高于290,000欧姆-cm2。具有较高总杂质的回收合金A2和A3揭示出阻抗与具有较低总杂质的合金A1相当。与具有较低杂质的合金相比，具有较高杂质(诸如Fe和/或Zn)的合金可预期具有较差的耐腐蚀性，因为较高量的杂质可能损害阳极化涂层。Y.Ma等人的“阳极化Al-Cu-Li合金的腐蚀行为：金属间颗粒引入的膜缺陷的作用(Corrosion Behavior ofAnodized Al-Cu-Li Alloy:The Role of Intermetallic Particle-Introduced FilmDefects)”，腐蚀科学，158(2019)108110，以及C.Blocking等人的“7075铝合金上的阳极化涂层的粘附失效机制(Mechanism of Adhesion Failure of Anodised Coatings on7075Aluminum Alloy)”公开了阳极化涂层，这两个专利均通过引用并入本文。金属加工研究所学报，2011年，第89卷，第6期，第298-302页。因此，回收合金与具有低杂质的合金的阻抗相当的结果超出预期。
图4B示出了灰色颜色的阳极化铝的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的电化学阻抗的比较。
应注意，原材料成分是NDA颜色的最大贡献者。阳极化铝合金的灰色颜色可具有相同的合金成分。灰色颜色可主要受染料和工艺的影响，并且可调谐成所需颜色。
如图4B所示，合金A1的平均阻抗为约210,000欧姆-cm2，而回收合金A2和A3的平均阻抗高于210,000欧姆-cm2。具有较高总杂质的回收合金A2和A3的耐腐蚀性揭示出阻抗与具有较低总杂质的合金A1相当。该结果表明中性或灰色的颜色不影响电化学阻抗或耐腐蚀性。
确定样品合金对0.35％的NaCl溶液的腐蚀敏感性。根据ASTM G5通过使用循环极化来确定腐蚀速率和孔蚀电位。图5A示出了未阳极化合金的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的腐蚀速率的比较。未阳极化合金为裸金属并且未用染料着色。如图5A所示，合金A1的平均腐蚀速率为150μA/cm2，并且回收合金A2和A3的平均腐蚀速率小于150μA/cm2。具有较高总杂质的回收合金A2和A3揭示出腐蚀速率比具有较低总杂质的合金A0差，但不比具有较低总杂质的合金A1差。一般来讲，与具有较低杂质的合金相比，具有较高杂质(即Fe和/或Zn)的合金可预期具有较高的腐蚀速率。因此，回收合金与具有低杂质腐蚀速率的合金的腐蚀速率相当的结果超出预期。
图5B示出了未阳极化合金的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的孔蚀电位的比较。未阳极化合金为裸金属并且未用染料着色。如图5B所示，对于合金A0和A1，平均孔蚀电位低于-675mVSCE，并且对于回收合金A2和A3，平均孔蚀电位高于675mVSCE。具有较高Zn和/或Fe杂质的回收合金A2和A3揭示出孔蚀电位不比具有较低Zn和/或Fe杂质的合金A0和A1差。一般来讲，与具有较低杂质的合金相比，具有较高杂质(例如Zn和/或Fe)的合金可预期具有较低的孔蚀电位。因此，回收合金与具有低杂质的合金的孔蚀电位相当的结果超出预期。
确定亚稳态孔蚀，即对0.35％的NaCl溶液的腐蚀敏感性。图6A示出了未阳极化合金的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的孔蚀数量的比较。未阳极化合金为裸金属并且未用染料着色。如图6A所示，每次测试的平均孔蚀数量对于合金A1为约2000，并且对于回收合金A2高于约1500。具有较高Zn和Fe杂质的回收合金A2揭示出每次测试的孔蚀数量不比具有较低Zn和Fe杂质的合金A1差。一般来讲，与具有较低杂质的合金相比，具有较高杂质(即Fe和/或Zn)的合金可预期每次测试具有较高的孔蚀数量。因此，回收合金的每次测试的孔蚀数量与具有低杂质的合金的孔蚀数量相当的结果超出预期。
图6B示出了未阳极化合金的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的孔蚀半径的比较。未阳极化合金为裸金属并且未用染料着色。如图6B所示，所有合金A0、A1、A2和A3的平均孔蚀半径为约0.4μm。出乎意料的是，与具有较低杂质的合金A0和A1相比，回收合金A2和A3中较高的杂质似乎不会使孔蚀半径变差。
根据ASTM B117测定盐雾确定合格率。图7示出了中性颜色铝或NDA和灰色颜色铝的具有不同总杂质和不同元素成分的铝样品的盐雾测试合格率的比较。如图7所示，具有较高总杂质的回收样品A2和A3揭示出与具有较低总杂质的合金A0、A1和A4相同的盐雾合格率。与具有较低杂质的合金相比，具有较高杂质(即Fe和/或Zn)的合金可预期具有较低的合格率。因此，回收合金与具有较低杂质的合金的合格率相当的结果超出预期。
用于从废料中清洁和去除氧化物的工艺
与纯料相比，废料可具有大的表面积/体积比率。废料的大表面积可包括大量氧化物(诸如氧化铝)。与常规6000系列铝合金或1000系列合金相比，废料还可包含杂质，诸如Cu、Zn、Mn、Cr、Fe等。
清洁工艺可包括通过重新熔融废料和流动氧化物并且撇去氧化物来去除氧化物。清洁工艺还可包括通过化学溶剂或化学溶液或加热来去除有机污染物。
图8描绘了根据本公开的实施方案的包括制造废料的材料的回收工艺800。铝废料802源自合金处理器804并被送至该合金处理器。额外的铝废料可得自废旧废料源812或加工废料源814。可在铝制造806期间对合金进行处理。制成品可前进到最终组件808，然后前进到客户810。加工废料可得自供应链中的多种不同来源，并且可调节不同元素的量以形成本公开的合金。
所公开的回收6000系列铝合金可由多达100％的Al废料制成，并且可用于由挤出和片材轧制形成部件。所公开的回收6000系列铝合金还可包括来自挤出物或片材制造工艺的废料。在一些变型形式中，所公开的方法可包括或排除原生铝或原铝。
所公开的铝合金和制造合金的方法可以用于制造电子设备。本文的电子设备可以指本领域已知的任何电子设备。例如，这些设备可以包括可穿戴设备，诸如手表(如，
Figure BDA0002679623360000241
)。设备也可以是电话，诸如移动电话(如，
Figure BDA0002679623360000242
)、有线电话或任何通信设备(例如，电子邮件发送/接收设备)。这些合金可以是显示器的一部分，诸如数字显示器、电视监视器、电子书阅读器、便携式网页浏览器(如，
Figure BDA0002679623360000243
)以及计算机监视器。这些合金还可以是娱乐设备，包括便携式DVD播放器、常规DVD播放器、蓝光碟片播放器、视频游戏控制台、音乐播放器诸如便携式音乐播放器(如
Figure BDA0002679623360000244
)等。这些合金还可以是提供控制的设备的一部分，诸如控制图像、视频、声音流(如Apple
Figure BDA0002679623360000245
)，或可以是用于电子设备的遥控器。这些合金可以是计算机或其附件的一部分，诸如MacBook Air或Mac Mini硬盘塔外壳或壳体。
本文所引用的任何范围均包括端值在内。在本说明书的全文中所用的术语“基本上”和“约”用于描述和说明小的波动。例如，它们可指小于或等于±5％，诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.2％、诸如小于或等于±0.1％、诸如小于或等于±0.05％。
描述了几个实施方案，本领域的技术人员能够认识到，可使用多种修改、另选结构和等价物而不背离本发明的精神。此外，许多公知的过程和元素没有描述以避免不必要地模糊本发明。因此，不应将上述描述视为限制本发明的范围。
本领域的技术人员将会知道，本公开的实施方案以示例而非限制性的方式来教导。因此，包含在上面的描述中或者在附图中示出的内容应该被解释为说明性的而不是限制性的。以下权利要求旨在涵盖本文所述的所有通用和特定特征，以及就语言而言可以说是落在其间的本方法和系统的范围的所有陈述。

Claims (20)

1.一种铝合金，包括：
0.051重量％至0.10重量％的铜(Cu)；
0.01重量％至0.10重量％的铬(Cr)；
0.02重量％至0.20重量％的锌(Zn)；
0.03重量％至0.10重量％的锰(Mn)；
至少0.10重量％的量的铁(Fe)；
至少0.35重量％的量的硅(Si)；
至少0.45重量％的量的镁(Mg)；和
剩余的重量％的Al和附带杂质，
其中b*在-2至2范围内，并且L*在70至100范围内。
2.根据权利要求1所述的铝合金，还包括选自以下的元素：
0重量％至0.10重量％的钛(Ti)；
0重量％至0.20重量％的镓(Ga)；
0重量％至0.20重量％的锡(Sn)；
0重量％至0.20重量％的钒(V)；
0重量％至0.01重量％的钙(Ca)；
0重量％至0.008重量％的钠(Na)；
0重量％至0.10重量％的硼(B)；
0重量％至0.10重量％的锆(Zr)；
0重量％至0.10重量％的锂(Li)；
0重量％至0.10重量％的镉(Cd)；
0重量％至0.10重量％的铅(Pb)；
0重量％至0.10重量％的镍(Ni)；
0重量％至0.10重量％的磷(P)；和
它们的组合。
3.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在-1.5至1.5的范围内。
4.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在0至1.5的范围内。
5.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在-1.5至0的范围内。
6.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在-1.0至1.0的范围内。
7.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在0至1.0的范围内。
8.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在-1.0至0的范围内。
9.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在-0.7至0.7的范围内。
10.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在0至0.7的范围内。
11.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在-0.7至0的范围内。
12.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在-0.5至0.5的范围内。
13.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在0至0.5的范围内。
14.根据权利要求1所述的铝合金，其中b*在-0.5至0的范围内。
15.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述铝合金具有0.7至1.45的平均晶粒比。
16.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述铝合金具有1.0至1.2的平均晶粒比。
17.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述铝合金为挤出部件的形式并且具有至少200MPa的屈服强度和至少235MPa的抗拉强度。
18.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述铝合金为挤出部件的形式并且具有至少75的维氏硬度。
19.一种从铝废料制造铝合金的方法，所述方法包括：
(a)从一个或多个来源获得铝废料；
(b)将所述铝废料熔融以形成熔融的铝合金，所述熔融的铝合金包括：
0.051重量％至0.10重量％的铜(Cu)；
0.01重量％至0.10重量％的铬(Cr)；
0.02重量％至0.20重量％的锌(Zn)；
0.03重量％至0.10重量％的锰(Mn)；
至少0.10重量％的量的铁(Fe)；
至少0.35重量％的量的硅(Si)；
至少0.45重量％的量的镁(Mg)；和
剩余的重量％的Al和附带杂质；
(c)铸造所述熔融的铝合金以形成铸造合金；
(d)轧制所述铸造合金以形成片材，或者挤出所述铸造合金以形成挤出物；以及
(e)加工所述片材或所述挤出物以生产铝部件。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述熔融的步骤包括从所述铝废料去除氧化物。
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