CN113042564B - 一种铝镁合金带材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铝镁合金带材及其制备方法，所述铝镁合金带材的组分及质量百分比为Si≤0.10％、Fe≤0.15％、Cu≤0.05％、Mg 3.80～3.97％、Mn≤0.25～0.45％、Cr≤0.10％，Zn≤0.25％、Ti≤0.15％、余量为Al及不可避免的杂质。通过严格控制Mg、Mn等合金元素的质量分数、晶粒细化剂中TiAl₃相和TiB₂相的分布尺寸大小等工艺的设计，使得所述铝镁合金带材的抗拉强度为310～340MPa，屈服强度为240～280MPa；与相关技术相比，该方法制备的铝镁合金带材综合机械性能优良，高强度同时满足加工冲压成型性要求，适合应用于电脑等电子产品的中板。

Description

一种铝镁合金带材及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝镁合金加工技术领域，尤其是涉及一种用于制作电脑中板的铝镁合金带材及其制备方法。

背景技术

随着电子产品获得广大消费者的认可，电子行业迅猛发展。在国内移动互联网跳跃式发展的大背景下，我国智能产业保持高速增长，实现了空前的繁荣景象，并给我国计算机、通讯和消费等3C电子产品产业带来了难得的发展机遇。铝镁合金属于不能经热处理强化的铝合金，因具有质量轻、强度中等、塑性高、成型性能优良、焊接性能良好、无磁性和导热性好、散热性能好等优点，被广泛应用在手机、平板和笔记本电脑中。苹果、联想等笔记本电脑以及平板电脑等电子产品，整体厚度逐渐减薄化，重量轻量化，因此对于中板用铝镁合金带材提出了非常高的要求，需要足够的支撑强度，满足复杂的冲压及0T折弯变形能力，机械加工后不发生因残余应力释放而引起的翘曲变形，确保压合紧密、表面质量优良、色泽均匀、板形平整，不允许出现“S”形扭曲等。

传统笔记本电脑以及平板电脑等电子产品中板金属板采用薄钢板，强度足够，但是重量较重，不便于携带，而且散热性差；而纯铝合金强度不够，无法满足支撑要求，务必会增加金属板的厚度，成形性能差。

因此，有必要提供一种铝镁合金带材及其制备方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面质量优良、抗拉强度和屈服强度高的铝镁合金带材及其制备方法。

为达到上述目的，本发明提供一种铝镁合金带材的制备方法，所述铝镁合金带材的制备方法包括以下步骤：

步骤S1、按如下组分及质量百分比：Si≤0.10%、Fe≤0.15%、Cu≤0.05%、Mg 3.80~3.97%、Mn 0.25~0.45%、Cr≤0.10%，Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、余量为Al及不可避免的杂质；熔铸工序采用半连续铸造方法制备铸锭，具体包括：

步骤S11、选用元素Si、Fe、Cu、Cr、Zn、Al含量符合上述质量百分比的重熔铝锭作为熔体并熔炼成铝液，所述铝液温度达到735℃~745℃后，按上述质量百分比配制合金元素Mg和Mn；

步骤S12、将步骤S11中的所述铝液进行电磁搅拌使所述铝液化学成分均匀，所述电磁搅拌结束后使用扒渣车对所述铝液进行扒渣；

步骤S13、将所述铝液转入保温炉中进行精炼，所述保温炉中充入氯气，精炼时间为30~45分钟；

步骤S14、将经所述步骤S13精炼后的铝液进行扒渣，再静置30~40分钟；

步骤S15、将静置结束后的所述铝液依次经过除气箱除气，所述除气箱内的氢含量小于0.16mL/100gAl，其中，所述除气箱除气全程按上述Ti元素的质量百分比以在线加入晶粒细化剂的方式加入；除气后的所述铝液经过过滤箱，所述过滤箱为双级过滤；过滤后的所述铝液通过结晶器进行铸造得到所述铸锭，其中，铸造速度为42~50mm/min，铸造冷却水流量为160~190L/min；

步骤S2、采用热轧工序将所述铸锭轧制成4.0mm厚的热轧坯料铝卷：

步骤S21、对所述铸锭铣削，大面铣削12mm每面，将所述铸锭表面冷隔层、偏析层铣削干净；

步骤S22、将铣面之后的所述铸锭进行均匀化热处理，均匀化工艺为铸锭温度475±5℃，保温15~18小时；

步骤S23、将均匀化热处理之后的所述铸锭经热连轧机进行轧制得到4.0mm厚的所述热轧坯料铝卷，所述轧制过程的终轧温度为320℃~340℃；其中，所述轧制过程采用乳化液进行润滑和冷却；

步骤S3、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，得到厚度为0.15mm的成品铝卷：

步骤S31、对所述热轧坯料铝卷进行第一次冷轧得到中间坯料，所述第一次冷轧过程中预留28~34%的冷轧加工率；其中，所述中间坯料的厚度为0.21~0.23mm；

步骤S32、将所述中间坯料经过清水清洗以去除润滑轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉；

步骤S33、将清洗后的所述中间坯料在退火炉中进行中间退火处理，其中，所述退火炉内充入氮气保护，退火工艺为金属温度340~350℃并保温3~5小时；

步骤S34、将经所述步骤S33退火后的所述中间坯料进行第二次冷轧得到厚度为0.15mm的所述成品铝卷；

步骤S35、将所述步骤S34的成品铝卷经过碱液清洗以去除润滑轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉；

步骤S36、将经所述步骤S35清洗后的所述成品铝卷进行稳定化退火；其中，退火时所述成品铝卷的温度为160~180℃，并保温2~4小时；

步骤S4、对经上述稳定化退火处理后的所述成品铝卷进行精整拉弯矫直，经过拉弯矫直机矫直得到厚度为0.15mm的铝镁合金带材。

优选的，所述步骤S11中，配制元素Mg采用Mg锭、Mn采用中间合金。

优选的，所述步骤S15中，所述双级过滤采用30+50PPi陶瓷过滤板组合过滤结构。

优选的，所述步骤S15中，所述晶粒细化剂中包含TiAl₃相和TiB₂相，所述TiAl₃相的尺寸为30~50μm，所述TiB₂相的尺寸小于或等于1μm。

优选的，所述步骤S23中，所述热连轧机的轧辊刷辊采用三股一束的尼龙刷毛，且刷痕宽度28~40mm；其中，所述轧辊的表面形成一层均匀的粘铝涂层，所述涂层的厚度为3~5μm。

优选的，所述步骤S3中，所述冷轧过程中的轧辊参数峰值密度Rpc值为100~200。

优选的，所述步骤S35中，所述碱液的电导率为150~200μs/cm，所述成品铝卷的达因值为40~42dny/cm。

优选的，所述铝镁合金带材由上述铝镁合金带材的制备方法制成，所述铝镁合金带材用于制作电脑的中板。

与现有技术相比，本发明所述铝镁合金带材的制备方法通过严格控制Mg、Mn等合金元素的质量分数、晶粒细化剂中TiAl₃相和TiB₂相的分布尺寸大小、冷轧预留加工率的设计、中间退火以及所述成品铝卷稳定化退火等工艺的设计，使得所述铝镁合金带材的抗拉强度为310~340MPa，屈服强度为240~280MPa，延伸率大于或等于10%；通过控制所述热连轧机的轧辊刷辊工艺参数以及控制清洗时碱液的电导率得到高达因值的洁净成品铝卷表面；因此利用所述铝镁合金带材的制备方法生产的铝镁合金带材综合机械性能优良，高强度的同时满足加工冲压成型性要求，冲压无起皱翘曲开裂，且所述铝镁合金带材表面质量优良，色泽均匀，可用于笔记本电脑及平板电脑等电子产品的中板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明铝镁合金带材制备方法的流程框图。

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。

请结合图1，本发明提供一种铝镁合金带材的制备方法，所述铝镁合金带材的制备方法包括以下步骤：

步骤S1、按如下组分及质量百分比：Si≤0.10%、Fe≤0.15%、Cu≤0.05%、Mg 3.80~3.97%、Mn 0.25~0.45%、Cr≤0.10%，Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、余量为Al及不可避免的杂质；熔铸工序采用半连续铸造方法制备铸锭，具体包括：

步骤S11、选用元素Si、Fe、Cu、Cr、Zn、Al含量符合上述质量百分比的重熔铝锭作为熔体并熔炼成铝液，所述铝液温度达到735℃~745℃后，按上述质量百分比配制合金元素Mg和Mn。

具体的，配制元素Mg采用Mg锭、Mn采用中间合金，其中，所述中间合金为AlMn25。

本实施例中，微量元素Mn的加入，以固溶的形式存在于铝镁合金基体中，Mn与Al形成Al₆Mn相，从而达到细化晶粒，提高铝镁合金强度的目的。本发明中，严格控制所述铸锭Mg含量，Mg含量过高会导致冲压成型性变差，其中Mn元素的加入可以弥补因Mg含量的降低而导致强度不足的问题。

步骤S12、将步骤S11得到的所述铝液进行电磁搅拌使所述铝液化学成分均匀，所述电磁搅拌结束后使用扒渣车对所述铝液进行扒渣。

步骤S13、将所述铝液转入保温炉中进行精炼，所述保温炉中充入氯气，精炼时间为30~45分钟。满足该精炼时间可以保证所述铝液纯净，精炼时间过长或过短均不利于去除所述铝液中的夹渣。

步骤S14、将经所述步骤S13精炼后的铝液进行扒渣，再静置30~40分钟。

步骤S15、将静置结束后的所述铝液依次经过除气箱除气，所述除气箱内的氢含量小于0.16mL/100gAl，其中，所述除气箱除气全程按上述Ti元素的质量百分比以在线加入晶粒细化剂的方式加入；除气后的所述铝液经过过滤箱，所述过滤箱为双级过滤；过滤后的所述铝液通过结晶器进行铸造得到所述铸锭，其中，铸造速度为42~50mm/min，铸造冷却水流量为160~190L/min。

具体的，所述双极过滤采用30+50PPi陶瓷过滤板组合过滤结构；其中，所述晶粒细化剂中包含TiAl₃相和TiB₂相，所述TiAl₃相的尺寸为30~50μm且均匀分布，所述TiB₂相的尺寸小于或等于1μm；通过上述铸造工艺参数的配合，严格控制TiAl₃相和TiB₂相的分布以及尺寸大小合格的晶粒细化剂进行晶粒细化，可以得到原始晶粒及内部组织优良的铸锭，且有利于提高本发明所述铝镁合金带材的综合机械性能。

步骤S2、采用热轧工序将所述铸锭轧制成4.0mm厚的热轧坯料铝卷：

步骤S21、对所述铸锭铣削，大面铣削12mm每面，将所述铸锭表面冷隔层、偏析层等铣削干净。

步骤S22、将铣面之后的所述铸锭进行均匀化热处理，均匀化工艺为铸锭温度475±5℃，保温15~18小时，保温结束后出炉轧制。

其中，均匀化热处理是所述铸锭中相的溶解和原子的扩散过程，该均匀化工艺可以使所述铸锭的化学成分均匀，消除所述铸锭组织中的成分偏析，以及改善合金组织和加工性能。

步骤S23、将均匀化热处理之后的所述铸锭经热连轧机进行轧制得到4.0mm厚的所述热轧坯料铝卷，所述轧制过程的终轧温度为320℃~340℃；其中，所述轧制过程采用乳化液进行润滑和冷却。

具体的，所述热连轧机的轧辊刷辊采用“三股一束”的尼龙刷毛，且刷痕宽度28~40mm；其中，所述轧辊的表面形成一层均匀的粘铝涂层，所述涂层的厚度为3~5μm；该参数的设计可以使得所述热轧坯料铝卷的表面细腻且色泽均匀。

需要解释的是，上述“三股一束”是指刷辊的每3根刷毛束扎为1束。

步骤S3、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，得到厚度为0.15mm的成品铝卷：

步骤S31、对所述热轧坯料铝卷进行第一次冷轧得到中间坯料，所述第一次冷轧过程中预留28~34%的冷轧加工率；其中，所述中间坯料的厚度为0.21~0.23mm。

本实施例中，所述步骤S31中轧制板形的目标曲线按照二次项系数4~10给定。

需要解释的是，上述板形目标曲线是板形控制的核心部分，由板形仪测得的带材横向张应力来调节带材的板形控制，输入系数后，由板形控制系统自动计算完成得到目标曲线。

步骤S32、将所述中间坯料经过清水清洗以去除润滑轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉。

步骤S33、将清洗后的所述中间坯料在退火炉中进行中间退火处理，即完全再结晶退火；其中，所述退火炉内充入氮气保护，退火工艺为金属温度340~350℃并保温3~5小时。

步骤S34、将经所述步骤S33退火后的所述中间坯料进行第二次冷轧得到厚度为0.15mm的所述成品铝卷。

本实施例中，所述步骤S34中轧制板形目标曲线按照二次项系数2~3给定，结合上述步骤S31中的板形目标曲线给定，可以得到板形优良的所述成品铝卷，极大程度地减少所述铝镁合金带材经拉弯矫直后的残余应力，且机械变形后不易翘曲变形。

具体的，所述冷轧过程中的轧辊参数峰值密度Rpc值为100~200，其中，该冷轧过程包括第一次冷轧和第二次冷轧的过程；通过设置该参数，得到的所述成品铝卷的表面细腻，色泽均匀。

步骤S35、将所述步骤S34的成品铝卷经过碱液清洗以去除润滑轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉。

具体的，所述碱液的电导率为150~200μs/cm，所述成品铝卷的达因值为40~42dyn/cm。因此通过控制所述碱液的电导率可以得到高达因值的洁净带材表面。

需要说明的是，达因值是一种通俗的叫法，准确的说应该为表面张力系数，本实施例中，用达因值对表面张力系数进行描述，不影响理解。

步骤S36、将经所述步骤S35清洗后的所述成品铝卷进行稳定化退火；其中，退火时所述成品铝卷的温度为160~180℃，并保温2~4小时。

本实施例中，所述成品铝卷进行稳定化退化后，最后得到的所述铝镁合金带材0T折弯不易裂，且综合性能优良，高强度的同时满足加工冲压成型性要求以及冲压无起皱翘曲开裂。

步骤S4、对经上述稳定化退火处理后的所述成品铝卷进行精整拉弯矫直，经过拉弯矫直机矫直得到厚度为0.15mm的铝镁合金带材。

本实施例中，设定所述拉弯矫直机的延伸率为0.25~0.40%，保证板形平整，不出现“S”形扭曲等缺陷；经所述拉弯矫直机矫直后所述铝镁合金带材不平度小于或等于1mm，且在所述铝镁合金带材任意位置剪切30cm*30cm的小板材，所述小板材的横向弯曲及纵向弯曲均小于或等于0.5mm。

本实施例中，通过所述铝镁合金带材的制备方法制备得到的铝镁合金带材在进一步冲压加工后，可以应用于笔记本电脑及平板电脑等电子产品的中板，实验数据表明，使用该方法制得的铝镁合金带材，厚度为0.15mm，抗拉强度为310~340MPa，屈服强度为240~280MPa，延伸率大于或等于10%，综合机械性能优良，高强度的同时满足加工冲压成型性要求，冲压无起皱翘曲开裂；且所述铝镁合金带材表面质量优良，色泽均匀。

具体的，所述铝镁合金带材经实验检测，厚度为0.15mm，抗拉强度为332MPa，屈服强度为267MPa，延伸率为15.6%，0T折弯不裂；所述铝镁合金带材表面无肉眼可见的色差等缺陷，表面洁净，达因值可达42dyn/cm，板材不平度为0.6mm，所述铝镁合金带材任意位置剪切30cm*30cm的小板材的横向弯曲为0.2mm，纵向弯曲为0.4mm，经客户验证，该条件完全满足笔记本电脑以及平板电脑等电子产品中板的要求。

与现有技术相比，本发明所述铝镁合金带材的制备方法通过严格控制Mg、Mn等合金元素的质量分数、晶粒细化剂中TiAl₃相和TiB₂相的分布尺寸大小、冷轧预留加工率的设计、中间退火以及所述成品铝卷稳定化退火等工艺的设计，使得所述铝镁合金带材的抗拉强度为310~340MPa，屈服强度为240~280MPa，延伸率大于或等于10%；通过控制所述热连轧机的轧辊刷辊工艺参数以及控制清洗时碱液的电导率得到高达因值的洁净成品铝卷表面；因此利用所述铝镁合金带材的制备方法生产的铝镁合金带材综合机械性能优良，高强度的同时满足加工冲压成型性要求，冲压无起皱翘曲开裂，且所述铝镁合金带材表面质量优良，色泽均匀，可用于笔记本电脑及平板电脑等电子产品的中板。

本发明提供一种以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种铝镁合金带材的制备方法，其特征在于，所述铝镁合金带材的制备方法包括以下步骤：

步骤S1、按如下组分及质量百分比：Si≤0.10%、Fe≤0.15%、Cu≤0.05%、Mg 3.80~3.97%、Mn 0.25~0.45%、Cr≤0.10%，Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、余量为Al及不可避免的杂质；熔铸工序采用半连续铸造方法制备铸锭，具体包括：

步骤S11、选用元素Si、Fe、Cu、Cr、Zn、Al含量符合上述质量百分比的重熔铝锭作为熔体并熔炼成铝液，所述铝液温度达到735℃~745℃后，按上述质量百分比配制合金元素Mg和Mn；

步骤S12、将步骤S11得到的所述铝液进行电磁搅拌使所述铝液化学成分均匀，所述电磁搅拌结束后使用扒渣车对所述铝液进行扒渣；

步骤S13、将所述铝液转入保温炉中进行精炼，所述保温炉中充入氯气，精炼时间为30~45分钟；

步骤S14、将经所述步骤S13精炼后的铝液进行扒渣，再静置30~40分钟；

步骤S15、将静置结束后的所述铝液依次经过除气箱除气，所述除气箱内的氢含量小于0.16mL/100gAl，其中，所述除气箱除气全程按上述Ti元素的质量百分比以在线加入晶粒细化剂的方式加入；除气后的所述铝液经过过滤箱，所述过滤箱为双级过滤；过滤后的所述铝液通过结晶器进行铸造得到所述铸锭，其中，铸造速度为42~50mm/min，铸造冷却水流量为160~190L/min；所述晶粒细化剂中包含TiAl₃相和TiB₂相，所述TiAl₃相的尺寸为30~50μm，所述TiB₂相的尺寸小于或等于1μm；

步骤S2、采用热轧工序将所述铸锭轧制成4.0mm厚的热轧坯料铝卷：

步骤S21、对所述铸锭铣削，大面铣削12mm每面，将所述铸锭表面冷隔层、偏析层铣削干净；

步骤S22、将铣面之后的所述铸锭进行均匀化热处理，均匀化工艺为铸锭温度475±5℃，保温15~18小时；

步骤S23、将均匀化热处理之后的所述铸锭经热连轧机进行轧制得到4.0mm厚的所述热轧坯料铝卷，所述轧制过程的终轧温度为320℃~340℃；其中，所述轧制过程采用乳化液进行润滑和冷却；

步骤S3、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，得到厚度为0.15mm的成品铝卷；所述冷轧过程中的轧辊参数峰值密度Rpc值为100~200：

步骤S31、对所述热轧坯料铝卷进行第一次冷轧得到中间坯料，所述第一次冷轧过程中预留28~34%的冷轧加工率；其中，所述中间坯料的厚度为0.21~0.23mm；

步骤S32、将所述中间坯料经过清水清洗以去除润滑轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉；

步骤S33、将清洗后的所述中间坯料在退火炉中进行中间退火处理，其中，所述退火炉内充入氮气保护，退火工艺为金属温度340~350℃并保温3~5小时；

步骤S34、将经所述步骤S33退火后的所述中间坯料进行第二次冷轧得到厚度为0.15mm的所述成品铝卷；

步骤S35、将所述步骤S34的成品铝卷经过碱液清洗以去除润滑轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉；

步骤S36、将经所述步骤S35清洗后的所述成品铝卷进行稳定化退火；其中，退火时所述成品铝卷的温度为160~180℃，并保温2~4小时；

步骤S4、对经上述稳定化退火处理后的所述成品铝卷进行精整拉弯矫直，经过拉弯矫直机矫直得到厚度为0.15mm的铝镁合金带材。

2.根据权利要求1所述的铝镁合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，配制元素Mg采用Mg锭、Mn采用中间合金。

3.根据权利要求1所述的铝镁合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S15中，所述双级过滤采用30+50PPi陶瓷过滤板组合过滤结构。

4.根据权利要求1所述的铝镁合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S23中，所述热连轧机的轧辊刷辊采用三股一束的尼龙刷毛，且刷痕宽度28~40mm；其中，所述轧辊的表面形成一层均匀的粘铝涂层，所述涂层的厚度为3~5μm。

5.根据权利要求1所述的铝镁合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S35中，所述碱液的电导率为150~200μs/cm，所述成品铝卷的达因值为40~42dyn/cm。

6.一种铝镁合金带材，其特征在于，所述铝镁合金带材由权利要求1-5任意一项所述铝镁合金带材的制备方法制成，所述铝镁合金带材用于制作电脑的中板。

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