CN113528905A - 一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带及其制备方法。其化学成分按质量分数计为：Si0.70‑0.10%，Fe0.03~0.15%，Cu≤0.02%，Mn0.01~0.08%，Mg0.80‑0.15%，Ti0.01~0.05%，余量为铝及不可避免杂质。经熔炼、铸造、热轧、冷轧、连续退火、切板制得板带材。本发明铝合金带材的抗拉强度≥130MPa，屈服强度≥65MPa，延伸率≥30%，表面和纵向平均晶粒尺寸≤70μm，金属间化合物最大尺寸≤5um，单位面积内金属间化合物比例≤1mm²/100mm²，经下游深冲减薄，抛光打磨及阳极氧化，最终制成镜面高亮的产品。

Description

一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金带材的制备领域，具体涉及一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带及其制备方法。

背景技术

铝合金具有质量轻，成型性好，阳极氧化佳，散热性好等特点，被广泛应用在笔记本电脑外壳、照明灯具装饰、汽车内外装饰及电子烟外壳等领域。对于一些形状复杂的部件，不仅要求具有良好的深冲性能及抗变形能力，同时要求打磨抛光及阳极氧化后具有高亮无纹路的表面。因此要求材料具有良好的强塑性，更要求具有良好的镜面阳极氧化要求。影响镜面阳极氧化铝板外观效果的因素很多，除了打磨抛光质量，阳极氧化膜厚及孔隙率有关，还与铝基材的化学成分，组织的尺寸分布具有重要的关系。

为了形状复杂的部件成形，一般采用完全再结晶即0态铝合金，其中1系铝合金强度不足，3系铝合金阳极氧化质量不佳，5系铝合金散热性不好等问题，7系铝合金不易成形等。而6系铝合金具有不仅强度高，导热性好，同时兼具优异的成形性和阳极氧化等优点，适合在难成形且具备高亮阳极氧化的产品上。

专利申请号为201710548317.2公开了一种镜面状阳极氧化用铝板带材及其制备方法，除了采用Fe≤0.03%，Si≤0.03%高纯5系合金，在工艺设计上铸锭三级长时间的均匀化热处理，冷轧过程中进行两次退火的方式制得镜面阳极板，但面临着生产周期长，制造成本高的问题。

专利申请号为201810098770.2公开了一种镜面状阳极氧化铝合金压延板及其制备方法，通过控制以变形晶粒的长宽比及Cube织构占比获得良好的镜面阳极氧化效果，其成分为Mg 2.2~4.5%的5系铝合金，在高导电高散热领域应用将受到限制。

专利申请号为201810889362.9公开了一种手机边框用6系合金阳极氧化铝板带材及其制备方法。通过调整合金元素，390-410℃，8-12小时及530-540℃，30-40小时长时间双级均匀化处理，并结合540-570℃，1-2小时长时间的固溶处理，最终制得成品厚度4.0~10.0mm的高强度产品，但应用局限在手机边框厚板上，较难使用在冲压难度大的零部件上。

本发明对铝合金化学成分进行优化，充分利用热轧料高温析出大量第二相，增加成品退火的再结晶形核率，细化晶粒组织，同时在成品退火制度上进行合理设置，一则通过快速升温获得均匀细小的晶粒，二则合理的退火制度及快速降温的方式使得部分Mg₂Si发生回溶起到良好的固溶强化效果，也避免了分布大量粗大第二相，影响镜面阳极氧化质量。该方法生产道次简单，制造成本低，可应用在难成形且具备高亮阳极氧化的产品领域。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带及其制备方法，工艺流程搭配合理，生产成本较低。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带，所述的铝合金板带材其化学成分按质量分数计为：Si 0.70-0.10%，Fe 0.03~0.15%，Cu≤0.02%，Mn 0.01~0.08%，Mg 0.80-1.5%，Ti0.01~0.05%，余量为铝及不可避免杂质。

一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带的制备方法：将铝锭、铝中间合金锭和电解铝水原料经熔炼、铸造、热轧、冷轧、退火、切板制得深冲型6系镜面阳极氧化铝板带。

具体制备方法包括以下步骤：

（1）按照合金成分配比，将铝锭、铝中间合金锭和电解铝水原料经熔化、精炼、除渣、除气后半连续铸造成铝合金扁锭；

（2）铝合金扁锭经铣面后进行均匀化热处理，出炉后热轧至厚度6-10mm的热轧卷，终轧温度400~440℃；

（3）将步骤（2）得到热轧卷经冷轧至成品厚度；

（4）将步骤（3）获得的冷轧卷在连续气垫炉进行成品退火处理；

（5）将步骤（4）获得的卷材经纵切机或横切成所需的规格，最终制得深冲型6系镜面阳极氧化铝板带。

步骤（4）所述连续退火温度420~480℃，保温10~90s，升温速度≥0.5℃/s，降温速度≥2℃/s，降温至室温。

本发明的有益效果在于：

本发明对铝合金化学成分进行优化，充分利用热轧料高温析出大量第二相，增加成品退火的再结晶形核率，细化晶粒组织，同时在成品退火制度上进行合理设置，一则通过快速升温获得均匀细小的晶粒，二则合理的退火制度及快速降温的方式使得部分Mg₂Si发生回溶起到良好的固溶强化效果，也避免了分布大量粗大第二相，影响镜面阳极氧化质量。该方法生产道次简单，制造成本低，可应用在难成形且具备高亮阳极氧化的产品领域。

本发明铝合金带材的抗拉强度≥130MPa，屈服强度≥65MPa，延伸率≥30%，表面和纵向平均晶粒尺寸≤70μm，金属间化合物最大尺寸≤5um，单位面积内金属间化合物比例≤1mm²/100mm²，晶粒组织直接影响到阳极氧化质量及产品的光亮度，本发明的铝合金带材经下游深冲减薄，抛光打磨及阳极氧化，最终可以制成镜面高亮的产品。

附图说明

图1为不同工艺条件下的成品晶粒对比图（a为本发明实施例1样品：晶粒均匀等轴；b对比样品：晶粒大小不均）；

图2为不同工艺条件下的成品组织对比图（c为本发明实施例2样品：化合物数量少且细小；d对比样品:化合物数量多且粗大）；

图3本发明的铝合金带材产品经冲压-抛光-阳极氧化后的成品样品对比图（右侧为本发明实施例2样品；左侧为对比样品）。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。

镜面阳极氧化膜的成膜质量，除了与打磨抛光和阳极氧化工艺有关外，与铝材本身的成分、表面质量以及内部组织情况具有密切的关联性，比如晶粒的尺寸均匀性，金属间化合物的种类和分布。同时为了实现形状复杂的冲压成形，不牺牲太多强度的条件下，要求材料具有良好的强塑性，组织的均匀性，否则容易出现冲压橘皮甚至开裂，镜面阳极氧化后出现“抛物纹”等。

本发明着眼于能提供一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带及其制备方法 ，涉及的组成成分的质量分数为：Si0.70-0.10%，Fe0.03~0.15%，Cu≤0.02%，Mn0.01~0.08%，Mg0.80-1.50%，Ti0.01~0.05%，余量为铝及不可避免杂质。

6系铝合金中Mg、Si其配比对材料的性能有着重要的影响。Mg、Si回溶可以起到良好的固溶强化作用，不仅强度上升，塑性也不减弱，而Mg₂Si析出则起到良好的析出强化效果，结合材料强度需要，Si0.70-0.10%，Mg0.80-0.1.5%为宜。

添加适量的Fe可以细化晶粒，改善成形性能，但过量Fe容易形成粗大难熔Al₆(Fe,Mn)、Al₃Fe等富铁相，该类金属间化合物容易导致阳极氧化的侵蚀深度降低，进而造成氧化膜厚度变薄，进而影响氧化膜厚度的均匀性，出现阳极氧化“料纹”缺陷，同时大面积的富铁第二相存在容易在光照射下出现大量的漫反射，影响镜面阳极氧化的光泽度，因此控制Fe0.03~0.15%。

Cu过多会降低合金的塑性和耐腐蚀性，Cu含量宜控制在0.02%以下。

通过添加适当的Mn提高再结晶温度，阻碍了晶粒的聚集长大。但是加入过多的Mn，反而容易生产硬质多边状Al-Fe-Mn初生相，降低合金的加工性能。因此控制Mn含量在0.01~0.08％。

Ti作为铸造过程中重要的晶粒细化剂，改善原始晶粒组织，但Ti过量则容易出现TiB₂夹杂聚集，阳极氧化后出现“黑线”缺陷，因此控制Ti含量在0.01~0.05%。

经热轧、冷轧、成品退火、切板制得一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带。

420~480℃成品快速退火既是经轧制扁长晶粒重新再结晶的过程，同时也是部分析出相重新回溶的过程，采用连续退火温度450~480℃，保温10~90sec，升温速度≥0.5℃/sec，降温速度≥2℃/sec，一则通过快速升温获得均匀细小的晶粒，二则合理的退火制度及快速降温的方式使得部分Mg₂Si发生回溶起到良好的固溶强化效果，也避免了分布大量粗大第二相，影响镜面阳极氧化质量。

下面就以具体得实行例子来进行说明。

实施例1

一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带，所述的铝合金板带材其化学成分按质量分数计为：Si0.80%，Fe0.05%，Cu0.005%，Mn0.08%，Mg1.0%，Ti0.04%，余量为铝及不可避免杂质。

一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带的制备方法：将铝锭、铝中间合金锭和电解铝水原料经熔炼、铸造、热轧、冷轧、连续退火、切板制得板带材。具体制备方法包括以下步骤：

（1）按照合金成分配比，经熔化、精炼、除渣、除气后半连续铸造成铝合金扁锭；

（2）铝合金扁锭经铣面后进入进行570℃/12小时均匀化热处理，出炉后热轧至厚度8mm的热轧卷，终轧温度420℃；

（3）将步骤（2）得到热轧卷经冷轧至成品厚度1.2mm；

（4）将步骤（3）获得的冷轧卷在连续气垫炉进行成品退火处理；

（5）将步骤（4）获得的卷材经纵切机或横切成所需的规格，最终制得一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带。

步骤（4）所述连续退火温度460℃，保温30sec，升温速度2℃/sec，降温速度5℃/sec，降至室温。

本发明铝合金带材的抗拉强度150MPa，屈服强度69MPa，延伸率32%，表面和纵向平均晶粒尺寸分别为55μm、63μm，金属间化合物最大尺寸3.7um，单位面积内金属间化合物比例0.67mm²/100mm²，经下游深冲减薄，抛光打磨及阳极氧化，最终制成镜面高亮的产品。

实施例2

一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带，所述的铝合金板带材其化学成分按质量分数计为：Si0.75%，Fe0.12%，Cu0.009%，Mn0.08%，Mg0.93%，Ti0.05%，余量为铝及不可避免杂质。

一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带的制备方法：将铝锭、铝中间合金锭和电解铝水原料经熔炼、铸造、热轧、冷轧、连续退火、切板制得板带材。具体制备方法包括以下步骤：

（1）按照合金成分配比，经熔化、精炼、除渣、除气后半连续铸造成铝合金扁锭；

（2）铝合金扁锭经铣面后进入进行570℃/8小时均匀化热处理，出炉后热轧至厚度6mm的热轧卷，终轧温度440℃；

（3）将步骤（2）得到热轧卷经冷轧至成品厚度0.8mm；

（4）将步骤（3）获得的冷轧卷在连续气垫炉进行成品退火处理；

（5）将步骤（4）获得的卷材经纵切机或横切成所需的规格，最终制得一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带。

步骤（4）所述连续退火温度470℃，保温90sec，升温速度3℃/sec，降温速度3℃/sec，降至室温。

本发明铝合金带材的抗拉强度145MPa，屈服强度65MPa，延伸率34%，表面和纵向平均晶粒尺寸分别为63μm、65μm，金属间化合物最大尺寸4.5um，单位面积内金属间化合物比例0.78mm²/100mm²，经下游深冲减薄，抛光打磨及阳极氧化，最终制成镜面高亮的产品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带，其特征在于：所述的铝合金板带材其化学成分按质量分数计为：Si 0.70-0.10%，Fe 0.03~0.15%，Cu≤0.02%，Mn 0.01~0.08%，Mg 0.80-1.5%，Ti 0.01~0.05%，余量为铝及不可避免杂质。

2.如权利要求1所述的一种深冲型6系镜面阳极氧化铝板带的制备方法，其特征在于：将铝锭、铝中间合金锭和电解铝水原料经熔炼、铸造、热轧、冷轧、退火、切板制得深冲型6系镜面阳极氧化铝板带。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：具体制备方法包括以下步骤：

（1）按照合金成分配比，将铝锭、铝中间合金锭和电解铝水原料经熔化、精炼、除渣、除气后半连续铸造成铝合金扁锭；

（2）铝合金扁锭经铣面后进行均匀化热处理，出炉后热轧至厚度6-10mm的热轧卷，终轧温度400~440℃；

（3）将步骤（2）得到热轧卷经冷轧至成品厚度；

（4）将步骤（3）获得的冷轧卷在连续气垫炉进行成品退火处理；

（5）将步骤（4）获得的卷材经纵切机或横切成所需的规格，最终制得深冲型6系镜面阳极氧化铝板带。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述连续退火温度420~480℃，保温10~90s，升温速度≥0.5℃/s，降温速度≥2℃/s至室温。

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