CN114262827A - 一种带有火山口的手机背板用铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种带有火山口的手机背板用铝合金材料，其化学组分及其质量百分比如下：Si≤0.08wt%、Fe≤0.16wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.25～0.3wt%、Mg：5.7～5.95wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质，通过以上成分及其质量百分比的控制使铝合金性能得到大幅度提升，其抗拉强度在380‑400Mpa，延伸率不低于12%，可以替代不锈钢箔材并在3C产品上得到应用。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料技术领域，具体涉及一种带有火山口的手机背板用铝合金材料及其制备方法。
背景技术
目前，随着电子3C产品的飞速发展，特别是手机行业，竞争激烈，客户使用要求不断提高，更新换代快，尤其一种手机屏幕的背板，在原先180°折弯的基础上需要深冲，深冲深度≥0.7mm，不能有明显开裂现象，同时为了达到减薄减重，该材料厚度仅有0.1mm，并且还需要保证一定强度，很多电子3C企业都寻求新材料，能够代替现有不锈钢材料。基于此，我们在铝合金的基础上进行研发。
目前带有火山口的手机背板用铝合金带材国内尚处于研发阶段，改产品主要技术难点就是性能、表面及不平度要求高，国内产品目前达不到要求，文件号CN 102433476 A提供了一种LED背板用铝合金板带材及其制造方法，其虽然具有高强度及良好的冲制成型性，但是抗拉强度只有175-215MPA，屈服强度为 95-115MPa，制备出的背板厚度较厚，并不能达到制备带有火山口的手机背板所需要的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有火山口的手机背板用铝合金材料及其制备方法，其针对3C电子产品手机背板使用不锈钢材料存在的弊端，达到减薄减重同时提高了其强度，以及延伸率，使得二次成型后不开裂。
为了达到以上目的，本发明的技术解决方案如下：本发明提供了一种带有火山口的手机背板用铝合金材料，其化学组分及其质量百分比如下：Si≤0.08wt%、Fe≤0.16wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.25～0.3wt%、Mg：5.7～5.95wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质。
本发明的进一步改进在于：还包括AL-RE系稀土元素。
本发明的进一步改进在于：所述稀土元素为镧和铈混合稀土，添加量控制在0.1~0.3%。
本发明还提供了一种带有火山口的手机背板用铝合金材料制备方法，以铝锭或铝中间合金锭为原料，经熔炼、铸造、均热、铣面、热轧、冷轧、退火制得。
本发明的进一步改进在于：具体包括如下步骤:
（1）熔炼：将铝锭或铝中间合金锭作为原料加入到熔炼炉，经熔化、精炼、除渣、除气后形成铝液，然后控制金属温度达到合理的铸造温度，所用铝锭的纯度为99.8%；
（2）铸造：将熔炼后的物质铸造成铸锭，铸造时的参数为铸造温度660℃-700℃、铸造速度40-50mm/min，水压0.1-0.2Mpa、水温≤30℃，半连续铸造成铝合金扁锭，铸锭晶粒原始尺寸控制在200um以内；
（3）均热、铣面：铸锭经锯头尾、铣面后进入立推炉进行均匀后热处理；
（4）热轧：将铣面后的铸锭经过热粗轧和热精轧后，得到厚度为5mm的热轧卷材；
（5）冷轧：将热轧得到的卷材进行冷轧至轧至0.1mm厚的成品厚度；
（6）退火：对冷轧后的卷材进行退火和成品退火处理，得到符合性能要求的成品卷材；
（7）清洗拉矫：对成品退火的卷材进行清洗并拉矫，保证表面达因值≥38，板型不平度≤0.5mm；
（8）剪切：将获得的卷材经纵切机切边或分条成所需的宽度规格，保证成品宽度公差为±0.05mm，毛刺高度≤10um，最终制得带有火山口的手机背板用铝合金带材。
本发明的进一步改进在于：所述熔炼步骤中，熔炼温度为730℃-750℃。
本发明的进一步改进在于：所述均热、铣面步骤中，加热温度为450℃-470℃，保温时间为4h，铣面时，铸锭正面铣面量为5-15mm/每面，侧面铣面量为5-10mm/每面。
本发明的进一步改进在于：所述热轧步骤中，将铣面后的铸锭，经过热粗轧，轧成厚度为18mm的中间坯，再经过热精轧，终轧温度为280℃-320℃。
本发明的进一步改进在于：所述冷轧步骤中，将热轧得到的卷材进行冷轧，冷轧过程中每道次的加工率控制在10%~30%，总加工率≥50%，同时为了保证成品晶粒≤40um，需要保证每轧程总压下率＞50%。
本发明的进一步改进在于：所述退火步骤中，中间退火采用高温高速，退火温度为300℃~350℃，保温1小时，总退火时长控制在6-8h，成品退火采用低温低速，退火温度为180℃~240℃，保温3小时，最终金属温度误差在±1℃以内，保证整卷材料性能的均匀性。
本发明的有益效果是，由于微量元素Na对该合金的断裂行为有显著影响，Na含量较低时合金热轧塑性提高，热轧过程中几乎不发生断裂，这对后续成品的延伸率有着影响，另外，该合金材料中添加了微量稀土金属，对合金的晶粒细化和合金化具有显著作用，对改进材料的强度、延展性和折弯具有特定效果；Mg在该合金材料中起到强化作用，且强化效果明显，Mn起到一定的补充强化作用，通过以上成分及其质量百分比的控制使铝合金性能得到大幅度提升，成品平均晶粒尺寸控制在40um以内，其抗拉强度≥340Mpa，屈服≥220Mpa，延伸率不低于15%，深冲火山口深度≥0.75mm，不开裂，本发明在优化合金成分的基础上，通过铸造工艺的优化获得较为细小均匀的原始晶粒尺寸，结合均匀后热处理、热轧分别对金属间化合物的熔断球化、破碎，以及大冷轧压下率、合理的退火工艺等，获得一种晶粒及化合物尺寸细小均匀的铝合金带材，满足于当前带有火山口的手机背板的使用要求，可以替代不锈钢箔材并在3C产品上得到应用。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例1：
本实施例的技术解决方案如下：本实施例提供了一种带有火山口的手机背板用铝合金材料，其主要用于手机背板，其化学组分及其质量百分比如下：Si≤0.08wt%、Fe≤0.16wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.25～0.3wt%、Mg：5.7～5.95wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质，为了得到晶粒细小的铸造组织，为后续轧制加工和成品性能提供条件，它还添加AL-RE系稀土元素，所述稀土元素为镧和铈混合稀土，添加量控制在0.1~0.3%，其主要作用是细化晶粒。
在本实施例中，合金材料在轧制时容易产生断裂，由于微量元素Na对该合金的断裂行为有显著影响，Na含量较低时合金热轧塑性提高，热轧过程中几乎不发生断裂，这对后续成品的延伸率有着影响，本发明中Na的含量应不高于0.0001wt%；
该合金材料中添加了微量稀土元素，对合金的晶粒细化和合金化具有显著作用，对改进材料的强度、延展性和折弯具有特定效果；Mg在该合金材料中起到强化作用，且强化效果明显；Mn起到一定的补充强化作用；Fe和Si元素做为杂质存在，在该合金中，Fe/Si应予以控制，约在2：1左右，这对后续冲压具有影响；通过以上成分及其质量百分比的控制使铝合金性能得到大幅度提升，可以替代不锈钢箔材并在3C产品上得到应用。
为了使得制备工艺可行、质量稳定，并且使带有火山口的手机背板用铝合金材料能够达到相应的性能，本实施例还提供了一种带有火山口的手机背板用铝合金材料的制备方法，具体包括如下步骤:
（1）配料：采用99.8%铝锭、锰剂、金属镁锭、钛剂、稀土元素，按照内控化学成分以及铸锭的规格、数量确定以上投料量；
（2）熔炼：完成上述计算步骤后，在熔炼炉中加入铝锭和钛剂，待金属全部熔化，熔炼温度为730℃-750℃，当金属温度达到730-750℃时开始扒渣，然后依次加入锰剂、金属镁锭和铝铍合金，搅拌均匀，然后取样分析；
（3）调整配料比例：调整成分使所有成分都达到控制范围，即：Si0.08wt%、Fe≤0.16wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.25～0.3wt%、Mg：5.7～5.95wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质，然后进行炉内精炼并扒渣，添加镧和铈混合稀土，添加量控制在0.1~0.3%，搅拌10-20min，然后控制金属温度达到合理的铸造温度；
（4）铸造：待金属温度达到合理的铸造温度，开始铸造，铸造过程中金属从炉内流出来，经过流槽输送，进行在线除气、在线晶粒细化、在线过滤后，金属进入铸造模具中成型，采用半连续铸造机铸造成为需要规格的铸锭，其中铸造温度660℃-700℃、铸造速度40-50mm/min、水压0.1-0.2Mpa、水温≤30℃。；
（5）均热：切除铸锭底部200mm后，到均热炉内进行均匀化处理，出炉后自然冷却到常温 ；
（6）铣面：对均匀后处理后的铸锭进行铣面，过铣床将表面和侧面进行铣削，其中铸锭正面铣面量为5-15mm/每面，侧面铣面量为5-10mm/每面；
（7）热轧：将铣削好的铸锭，在铸锭加热炉按照设定的升温曲线进行升温，金属温度达到设定温度后，保温4-5小时，出炉热轧，先在热粗轧机轧到18mm，通过辊道传送到热精轧机，按照合适的轧制道次，轧成5mm的热轧卷，终轧温度为280℃-320℃。卷的头尾用氩弧焊焊牢，自然冷轧到室温；
（8）冷轧：热轧好的铝卷，在室温状态转到冷轧机，按照设定的冷轧道次进行冷轧，控制好板型，直至轧到0.1mm最终厚度，火山口深度≥0.75mm；
（9）退火：通过合适的退火工艺，对铝卷进行退火，达到所要求的性能，材料最终交付状态为H34态。
经过检测，本实施例的带有火山口的手机背板用铝合金材料与对比例（5052铝合金）的各力学性能参数对比表如下：
实施例2：
实施例2与实施例1中的化学成分以及制备方法相同，
经过检测，本实施例的带有火山口的手机背板用铝合金材料与对比例（5052铝合金）的各力学性能参数对比表如下：
通过实施例1—实施例2中的带有火山口的手机背板用铝合金材料与对比例（5052铝合金）的各力学性能参数对比表可以看出，本发明制备得到的带有火山口的手机背板用铝合金材料，其材料力学性能Ts:≥340Mpa， Ys:≥232Mpa 延伸率：≥15%，符合设计要求。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种带有火山口的手机背板用铝合金材料，其特征在于：其化学组分及其质量百分比如下：Si≤0.08wt%、Fe≤0.16wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.25～0.3wt%、Mg：5.7～5.95wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料，其特征在于：还包括AL-RE系稀土元素。
3.如权利要求2所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料，其特征在于：所述稀土元素为镧和铈混合稀土，添加量控制在0.1~0.3%。
4.如权利要求1所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料的制备方法，其特征在于：以铝锭或铝中间合金锭为原料，经熔炼、铸造、均热、铣面、热轧、冷轧、退火制得。
5.如权利要求4所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤:
（1）熔炼：将铝锭或铝中间合金锭作为原料加入到熔炼炉，经熔化、精炼、除渣、除气后形成铝液，然后控制金属温度达到合理的铸造温度, 所用铝锭的纯度为99.8%；
（2）铸造：将熔炼后的物质铸造成铸锭，铸造时的参数为铸造温度660℃-700℃、铸造速度40-50mm/min，水压0.1-0.2Mpa、水温≤30℃，半连续铸造成铝合金扁锭，铸锭晶粒原始尺寸控制在200um以内；
（3）均热、铣面：铸锭经锯头尾、铣面后进入立推炉进行均匀后热处理；
（4）热轧：将铣面后的铸锭经过热粗轧和热精轧后，得到厚度为5mm的热轧卷材；
（5）冷轧：将热轧得到的卷材进行冷轧至0.1mm厚的成品厚度；
（6）退火：对冷轧后的卷材进行退火和成品退火处理，得到符合性能要求的成品卷材；
（7）清洗拉矫：对成品退火的卷材进行清洗并拉矫，保证表面达因值≥38，板型不平度≤0.5mm；
（8）剪切：将获得的卷材经纵切机切边或分条成所需的宽度规格，保证成品宽度公差为±0.05mm，毛刺高度≤10um，最终制得带有火山口的手机背板用铝合金带材。
6.如权利要求5所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述熔炼步骤中，熔炼温度为730℃-750℃。
7.如权利要求5所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述均热、铣面步骤中，加热温度为450℃-470℃，保温时间为4h，铣面时，铸锭正面铣面量为5-15mm/每面，侧面铣面量为5-10mm/每面。
8.如权利要求5所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述热轧步骤中，将铣面后的铸锭，经过热粗轧，轧成厚度为18mm的中间坯，再经过热精轧，终轧温度为280℃-320℃。
9.如权利要求5所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述冷轧步骤中，将热轧得到的卷材进行冷轧，冷轧过程中每道次的加工率控制在10%~30%，总加工率≥50%。
10.如权利要求5所述的一种带有火山口的手机背板用铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述退火步骤中，中间退火温度为300℃~350℃，保温1小时，成品退火温度为180℃~240℃，保温3h。
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| CN202111537197.9A CN114262827A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种带有火山口的手机背板用铝合金材料及其制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115961181A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-04-14 | 浙江永杰铝业有限公司 | 铝合金带材的制备方法及铝合金带材 |
| CN116536550A (zh) * | 2023-04-28 | 2023-08-04 | 浙江永杰铝业有限公司 | 铝合金板材及其制备方法 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH04246148A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-02 | Sky Alum Co Ltd | 穴拡げ加工用アルミニウム合金圧延板およびその製造方法 |
| CN102489971A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-06-13 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种铝合金板材生产方法 |
| CN112322945A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-05 | 大力神铝业股份有限公司 | 一种3c产品用铝合金材料及其制备方法 |
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2021
- 2021-12-16 CN CN202111537197.9A patent/CN114262827A/zh active Pending
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