CN112921221A - 一种表面质量优异的高强铝材及其成形方法 - Google Patents

一种表面质量优异的高强铝材及其成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种表面质量优异的高强铝材，包括按质量百分比计的如下组分(wt％)：Si1.5～3.0、Cu3.0～4.0、Mg0.8～1.4、Mn0.2～0.7、Zn0.3～0.7、Ti0.3～0.5、B0.1～0.2、Zr0.05～0.2、Cd0.1～0.6以及余量的Al，所述铝材阳极表面等轴晶所占面积比≥87％，Cube织构沿加工方向均匀分布、占比10～20％，并公开了其成形方法。本发明涉及铝合金加工技术领域，具体提供了一种阳极氧化处理之后表面无异色，且强度大幅提升的表面质量优异的高强铝材及其成形方法。

Description

一种表面质量优异的高强铝材及其成形方法
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，具体为一种表面质量优异的高强铝材及其成形方法。
背景技术
铝合金具有良好的强度和导热性能，经过阳极氧化处理的铝合金具有良好的耐磨和耐蚀性能，着色后外观可以呈现多种颜色，从而使其拥有巨大的应用前景。铝材的阳极氧化处理是一种电解氧化过程，在该过程中同时存在氧化膜的形成和溶解的两个对立的反应，最终在铝材的表面形成一层氧化膜，氧化层的状态取决于上述两个反应速度的相对快慢。这层氧化膜具有防护性、装饰性以及绝缘性等功能特性。
但是，阳极氧化和着色处理后，易发生铝材表面颜色分布不均匀的现象；现有技术中，阳极氧化处理后的铝材表面氧化膜存在异色现象，异色区域沿铝材的加工方向呈条带状分布，宽度50μm～5mm，长度可以达到几个毫米，甚至十几个毫米。着色处理后的异色现象显著，严重制约了铝材在汽车和消费电子领域的推广。同时，与不锈钢材料相比，铝材较低的强度不能满足铝材作为结构部件的要求。
发明内容
针对上述情况，为弥补上述现有缺陷，本发明提供了一种阳极氧化处理之后表面无异色，且强度大幅提升的表面质量优异的高强铝材及其成形方法。
本发明提供如下的技术方案：本发明一种表面质量优异的高强铝材，包括按质量百分比计的如下组分(wt％)：Si1.5～3.0、Cu3.0～4.0、Mg0.8～1.4、Mn0.2～0.7、Zn0.3～0.7、 Ti0.3～0.5、B0.1～0.2、Zr0.05～0.2、Cd0.1～0.6以及余量的Al，所述铝材阳极表面等轴晶所占面积比≥87％，Cube织构沿加工方向均匀分布、占比10～20％。
作为优选地，一种表面质量优异的高强铝材，包括按质量百分比计的如下组分(wt％)： Si2.0～2.5、Cu3.2～3.8、Mg1.0～1.2、Mn0.4～0.5、Zn0.4～0.6、Ti0.0.35～0.45、B0.13～ 0.17、Zr0.1～0.15、Cd0.3～0.4以及余量的Al。
进一步地，所述Al选用高纯铝。
进一步地，所述铝材的表面氧化膜厚度为12～18μm。
进一步地，所述铝材的表面氧化膜厚度分布均匀，标准差＜1.0μm。
一种表面质量优异的高强铝材的成形方法，具体包括下列步骤：
(1)将Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Ti、B、Zr、Cd根据对应的重量份数加入熔炼炉中，在 850～1000℃条件下熔化，以300～400r/min的转速搅拌均匀，得到合金熔体；
(2)将Al在720～750℃条件下熔化，得到纯铝液，并将纯铝液等量分为三等份逐批加入步骤(1)得到的合金熔体内，以600～750r/min的转速搅拌均匀，得到混合合金液；
(3)将混合合金液浇铸、淬火、时效处理得到高强铝材；
(4)将高强铝板材表面进行机械打磨处理，并用清水进行冲洗；
(5)将高强铝材浸入NaOH溶液，除去所述铝材基体表面自然形成的氧化膜；
(6)将经NaOH溶液碱洗处理后的铝材浸入HNO3溶液进行酸洗处理，除去所述铝材碱洗表面残留物；
(7)阳极氧化处理：将经酸洗处理的铝材置于电解液中进行阳极氧化处理，即可得到表面质量优异的高强铝材。
进一步地，步骤(2)所述三等份的纯铝液的添加间隔为40～60min。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本发明一种表面质量优异的高强铝材及其成形方法，通过调节各组分的质量百分比，以及加入多种微量元素，使得制得的铝材力学性能优良，组织细小，强度、塑性和冲击韧性都得到提高；同时，采用本发明提供的阳极氧化处理方法得到的铝材在阳极氧化和着色处理后，形成的氧化层颜色均匀、无色差，表面质量优异。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种表面质量优异的高强铝材，包括按质量百分比计的如下组分(wt％)：Si2.25、Cu3.5、Mg1.1、Mn0.45、Zn0.5、Ti0.4、B0.15、Zr0.125、Cd0.35以及余量的Al，所述铝材阳极表面等轴晶所占面积比≥87％，Cube织构沿加工方向均匀分布、占比10～20％。
其中，所述Al选用高纯铝。所述铝材的表面氧化膜厚度为12～18μm。所述铝材的表面氧化膜厚度分布均匀，标准差＜1.0μm。
一种表面质量优异的高强铝材的成形方法，具体包括下列步骤：
(1)将Si、Cu、Mg0.8～1.4、Mn、Zn、Ti、B、Zr、Cd根据对应的重量份数加入熔炼炉中，在850～1000℃条件下熔化，以300～400r/min的转速搅拌均匀，得到合金熔体；
(2)将Al在720～750℃条件下熔化，得到纯铝液，并将纯铝液等量分为三等份逐批加入步骤(1)得到的合金熔体内，以600～750r/min的转速搅拌均匀，得到混合合金液；
(3)将混合合金液浇铸、淬火、时效处理得到高强铝材；
(4)将高强铝板材表面进行机械打磨处理，并用清水进行冲洗；
(5)将高强铝材浸入NaOH溶液，除去所述铝材基体表面自然形成的氧化膜；
(6)将经NaOH溶液碱洗处理后的铝材浸入HNO3溶液进行酸洗处理，除去所述铝材碱洗表面残留物；
(7)阳极氧化处理：将经酸洗处理的铝材置于电解液中进行阳极氧化处理，即可得到表面质量优异的高强铝材。
其中，步骤(2)所述三等份的纯铝液的添加间隔为50min。
实施例2：
一种表面质量优异的高强铝材，包括按质量百分比计的如下组分(wt％)：Si1.5、Cu3.0、 Mg0.8、Mn0.2、Zn0.3、Ti0.3、B0.1、Zr0.05、Cd0.1以及余量的Al，所述铝材阳极表面等轴晶所占面积比≥87％，Cube织构沿加工方向均匀分布、占比10～20％。
其中，所述Al选用高纯铝。所述铝材的表面氧化膜厚度为12～18μm。所述铝材的表面氧化膜厚度分布均匀，标准差＜1.0μm。
一种表面质量优异的高强铝材的成形方法，具体包括下列步骤：
(1)将Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Ti、B、Zr、Cd根据对应的重量份数加入熔炼炉中，在 850～1000℃条件下熔化，以300～400r/min的转速搅拌均匀，得到合金熔体；
(2)将Al在720～750℃条件下熔化，得到纯铝液，并将纯铝液等量分为三等份逐批加入步骤(1)得到的合金熔体内，以600～750r/min的转速搅拌均匀，得到混合合金液；
(3)将混合合金液浇铸、淬火、时效处理得到高强铝材；
(4)将高强铝板材表面进行机械打磨处理，并用清水进行冲洗；
(5)将高强铝材浸入NaOH溶液，除去所述铝材基体表面自然形成的氧化膜；
(6)将经NaOH溶液碱洗处理后的铝材浸入HNO3溶液进行酸洗处理，除去所述铝材碱洗表面残留物；
(7)阳极氧化处理：将经酸洗处理的铝材置于电解液中进行阳极氧化处理，即可得到表面质量优异的高强铝材。
其中，步骤(2)所述三等份的纯铝液的添加间隔为40min。
实施例3：
实施例1：
一种表面质量优异的高强铝材，包括按质量百分比计的如下组分(wt％)：Si3.0、Cu4.0、 Mg1.4、Mn0.7、Zn0.7、Ti0.5、B0.2、Zr0.2、Cd0.6以及余量的Al，所述铝材阳极表面等轴晶所占面积比≥87％，Cube织构沿加工方向均匀分布、占比10～20％。
其中，所述Al选用高纯铝。所述铝材的表面氧化膜厚度为12～18μm。所述铝材的表面氧化膜厚度分布均匀，标准差＜1.0μm。
一种表面质量优异的高强铝材的成形方法，具体包括下列步骤：
(1)将Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Ti、B、Zr、Cd根据对应的重量份数加入熔炼炉中，在 850～1000℃条件下熔化，以300～400r/min的转速搅拌均匀，得到合金熔体；
(2)将Al在720～750℃条件下熔化，得到纯铝液，并将纯铝液等量分为三等份逐批加入步骤(1)得到的合金熔体内，以600～750r/min的转速搅拌均匀，得到混合合金液；
(3)将混合合金液浇铸、淬火、时效处理得到高强铝材；
(4)将高强铝板材表面进行机械打磨处理，并用清水进行冲洗；
(5)将高强铝材浸入NaOH溶液，除去所述铝材基体表面自然形成的氧化膜；
(6)将经NaOH溶液碱洗处理后的铝材浸入HNO3溶液进行酸洗处理，除去所述铝材碱洗表面残留物；
(7)阳极氧化处理：将经酸洗处理的铝材置于电解液中进行阳极氧化处理，即可得到表面质量优异的高强铝材。
其中，步骤(2)所述三等份的纯铝液的添加间隔为60min。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种表面质量优异的高强铝材，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分(wt％)：Si 1.5～3.0、Cu 3.0～4.0、Mg 0.8～1.4、Mn 0.2～0.7、Zn 0.3～0.7、Ti 0.3～0.5、B 0.1～0.2、Zr 0.05～0.2、Cd 0.1～0.6以及余量的Al，所述铝材阳极表面等轴晶所占面积比≥87％，Cube织构沿加工方向均匀分布、占比10～20％。
2.根据权利要求1所述的一种表面质量优异的高强铝材，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分(wt％)：Si 2.0～2.5、Cu 3.2～3.8、Mg 1.0～1.2、Mn 0.4～0.5、Zn 0.4～0.6、Ti 0.0.35～0.45、B 0.13～0.17、Zr 0.1～0.15、Cd 0.3～0.4以及余量的Al。
3.根据权利要求1所述的一种表面质量优异的高强铝材，其特征在于，所述Al选用高纯铝。
4.根据权利要求1所述的一种表面质量优异的高强铝材，其特征在于，所述铝材的表面氧化膜厚度为12～18μm。
5.根据权利要求1所述的一种表面质量优异的高强铝材，其特征在于，所述铝材的表面氧化膜厚度分布均匀，标准差＜1.0μm。
6.一种表面质量优异的高强铝材的成形方法，其特征在于，具体包括下列步骤：
(1)将Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Ti、B、Zr、Cd根据对应的重量份数加入熔炼炉中，在850～1000℃条件下熔化，以300～400r/min的转速搅拌均匀，得到合金熔体；
(2)将Al在720～750℃条件下熔化，得到纯铝液，并将纯铝液等量分为三等份逐批加入步骤(1)得到的合金熔体内，以600～750r/min的转速搅拌均匀，得到混合合金液；
(3)将混合合金液浇铸、淬火、时效处理得到高强铝材；
(4)将高强铝板材表面进行机械打磨处理，并用清水进行冲洗；
(5)将高强铝材浸入NaOH溶液，除去所述铝材基体表面自然形成的氧化膜；
(6)将经NaOH溶液碱洗处理后的铝材浸入HNO3溶液进行酸洗处理，除去所述铝材碱洗表面残留物；
(7)阳极氧化处理：将经酸洗处理的铝材置于电解液中进行阳极氧化处理，即可得到表面质量优异的高强铝材。
7.根据权利要求6所述的一种表面质量优异的高强铝材的成形方法，其特征在于，步骤(2)所述三等份的纯铝液的添加间隔为40～60min。
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