CN115382934B - 用于3c电子设备的铝型材及其制备方法 - Google Patents

用于3c电子设备的铝型材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于3C电子设备的铝型材及其制备方法，涉及铝型材制造技术领域。其制备方法包括：将原料熔炼、铸造为铝合金圆铸锭，将铝合金圆铸锭均质处理，均质处理后的铝合金圆铸锭进行挤压，得到半成品；将半成品经冷却、时效处理后得到铝型材成品。其中，以重量百分比计的原料配方如下：Si 0.55‑0.9％，Fe≤0.35％，Cu≤0.1％，Mn≤0.1％，Mg 0.4‑0.6％，Cr≤0.1％，Ti≤0.1％，Zn≤0.1％，其他杂质合计≤0.15％，余量为Al。实施本发明，可提升铝型材的力学性能、挤压性能。

Description

用于3C电子设备的铝型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝型材制造技术领域，尤其涉及一种用于3C电子设备的铝型材及其制备方法。
背景技术
随着人脸识别、折叠屏幕、5G通讯，生物医疗等技术，3C产品逐步往更高质量发展，世界和中国的3C市场已经进入了存量替换时期，新的科技包括中高端产品成为了3C市场暴增的一个关键点。3C产品更速度基本是按季度来衡量，那么更新迭代的产品一定给消费者与使用过程带来更好的智能化体验，在产品结构上与表面质量要求极高，据3C电子产品公司加工过程统计，铝合金型材生产厂家，生产3C产品型材的不良品率占8％-20％，尤其是对于一些异型的、加工难度较高的铝型材，不良品率更高。此外，对于异型铝型材而言，其需求量大，往往需要加工速度快。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其制备得到的铝型材的成品率高，且制备效率高。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种用于3C电子设备的铝型材。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其特征在于，包括：
(1)按照比例准备各种原料备用；其中，以重量百分比计的原料配方如下：
Si 0.65-1.1％，Fe≤0.35％，Cu≤0.1％，Mn≤0.05％，Mg 0.4-0.6％，Cr≤0.1％，Ti≤0.1％，Zn≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，余量为Al；
(2)将原料熔炼，经打渣、精炼、静置后铸造为铝合金圆铸锭；
(3)将所述铝合金圆铸锭进行均质处理；
(4)将均质处理后铝合金圆铸锭进行挤压，得到铝型材半成品；
(5)将所述铝型材半成品冷却；
(6)将冷却后的铝型材半成品进行时效处理，得到用于3C电子设备的铝型材成品。
作为上述技术方案的改进，所述用于3C电子设备的铝型材包括外壁和内壁，所述内壁呈圆柱形，所述外壁呈方形，所述外壁、内壁之间设有多个筋板，所述内壁通过所述筋板支撑；
圆柱形内壁的内径占所述方形外壁外侧宽度的比例≥65％，所述内壁的厚度≤7.5mm。
作为上述技术方案的改进，步骤(5)中，将所述铝型材半成品采用雾化冷却方式冷却。
作为上述技术方案的改进，步骤(5)中，雾化压力为0.5～0.8MPa。
作为上述技术方案的改进，步骤(4)中，挤压时，模具温度为450-490℃，铝合金圆铸锭的温度为480-520℃，挤压出口铝型材半成品的温度为520-540℃，挤压速度为8-15m/min。
作为上述技术方案的改进，步骤(6)中，时效处理的温度为180-190℃，时效处理时间为5-8h。
作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，均质处理温度为555-565℃，均质处理时间为10-12h。
作为上述技术方案的改进，步骤(1)中，以重量百分比计的原材料配方如下：
Si 0.74-0.88％，Fe 0.1-0.25％，Cu 0.01-0.05％，Mn 0.001-0.03％，Mg0.48-0.53％，Cr 0.001-0.05％，Zn 0.001-0.05％，Ti 0.02-0.05％，其他杂质合计≤0.1％，余量为铝。
作为上述技术方案的改进，圆柱形内壁与方形外壁之间设有6～8个筋板，以在内壁和外壁之间形成6～8个空腔。
相应的，本发明还公开了一种用于3C电子设备的铝型材，其由上述的制备方法制备而得。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明中的铝型材，其配方为：Si 0.6-0.9％，Fe≤0.35％，Cu≤0.1％，Mn≤0.1％，Mg 0.4-0.6％，Cr≤0.1％，Ti≤0.1％，Zn≤0.1％，其他杂质合计≤0.15％，余量为Al；通过对于配方的合理调控，可有效提升铝型材的力学性能、挤压性能；具体的，本发明中铝型材的抗拉强度为300-340MPa，屈服强度为280-310MPa，延伸率为13-18％，其挤压速度可达到8～15m/min。
2.本发明的铝型材，通过对于挤压工艺、挤压后冷却工艺的控制，有效提升了铝型材的圆形度。
附图说明
图1是本发明一实施例之中用于3C电子设备的铝型材的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
本发明公开了一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按照比例准备各种原料备用；其中，以重量百分比计的原料配方如下：
Si 0.60-0.9％，Fe≤0.35％，Cu≤0.1％，Mn≤0.05％，Mg 0.4-0.6％，Cr≤0.1％，Ti≤0.1％，Zn≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，余量为Al；
其中，Mg和Si可产生Mg2Si强化相，且Si部分过剩，可强化力学性能(抗拉强度、屈服强度、硬度等)，但其也会降低铝型材的加工性能(尤其是挤压性能)，使得挤压速率下降。为此，控制Si为0.55-0.9％，Mg为0.4-0.6％；优选的，控制Si为0.74-0.88％，Mg为0.48-0.53％，此范围内的型材力学性能、挤压性能良好。
其中，Fe可与Si、Al等结合，会形成硬且脆的合金相，大幅降低挤压性能。因此，控制其含量≤0.35％，优选的控制为0.1-0.25％。
其中，Cu可提升合金的力学性能、抗腐蚀性能，但其会降低挤压性能，导致挤压速度下降，为此控制Cu的含量≤0.1％，优选的为0.01-0.05％。
其中，Mn、Cr可细化过剩硅相，提升挤压性能，但Mn、Cr引入会提升淬火敏感性，在挤压后淬火过程中影响内壁、筋板的尺寸稳定性。为此，控制Mn≤0.1％，Cr≤0.1％，优选的为Mn为0.001-0.03％，Cr为0.001-0.05％。
其中，Ti也可起到细化晶粒的作用，提升挤压性能；Ti含量一般控制≤0.1％，优选的，控制Ti为0.02-0.05％。
其中，Zn为杂质元素。本发明中控制Zn≤0.05％，优选的为0.05-0.1％。
相应地，在本发明的合金中，还含有不可避免的杂质，控制其含量为≤0.15％。
(2)将原料熔炼，经打渣、精炼、静置后铸造为铝合金圆铸锭；
具体的，将原料在710-740℃下熔炼，熔炼后通入气体，并加入打渣剂打渣；然后加入精炼剂，在730±5℃下精炼20-30min，再静置20-30min后铸造。
具体的，铸造过程中控制铸造模盘上熔液温度为690-720℃，铸造速度控制为41-52mm/min，铸造后穿水冷却。
(3)将铝合金圆铸锭进行均质处理；
具体的，先将铝合金圆铸锭在555-565℃下均质处理10-15h，然后水雾冷却至200℃，再至强风冷却室温(20-40℃)。均质处理可消除或减少晶内偏析，提高材料热变形与冷变形能力，改善半制品的力学性能，同时消除铸锭在凝固时产生内应力。
(4)将均质处理后铝合金圆铸锭挤压，得到铝型材半成品；
具体的，挤压时，挤压时，模具温度为450-490℃，铝合金圆铸锭的温度为500-530℃，挤压出口铝型材半成品的温度为520-540℃，挤压速度为8-15m/min。
需要说明的是，本发明中的铝型材尺寸较大，其方形外壁的边长为200～250mm，其横截面积(不计入空腔)达到10000mm2以上，且外壁较厚，在8～10mm之间。这种型材的挤压难度较高，尤其是挤压速度较慢，一般在5m/min之下，本发明通过合理的配方调节，有效提升的挤压性能，使得挤压速度可达到8-15m/min。
(5)将铝型材半成品冷却；
具体的，在挤压出口即对铝型材半成品进行在线冷却淬火处理，在线冷却可选用强风冷却、水雾冷却、水冷却中的一种或组合。
优选的，在本发明的一个实施例之中，将铝型材半成品采用雾化冷却方式冷却。具体的，雾化压力为0.5～0.8MPa。基于这种方案，可使得圆柱形内壁与外侧的冷却速率趋于一致，避免方形外壁、筋板牵拉圆柱形内壁，使得圆柱形内壁的圆形度下降。
需要说明的是，本申请中的铝型材包括了圆柱形内壁和方形外壁，以及设置在两者之间的多个筋板，而为了满足使用需求，圆柱形内壁的内径占方形外壁外侧宽度的比例≥65％，这就是使得铝型材的中部设置了一个大型的薄壁圆腔，保持这种圆腔的尺寸稳定性是非常关键的。当铝型材尺寸较小时，一般的冷却措施可以满足冷却需求，而当型材尺寸较大时，则传统的水冷、风冷都难以满足，为此，本发明采用了水雾冷却的技术方案。
(6)将冷却后的铝型材半成品进行时效处理，得到用于3C电子设备的铝型材成品。；
其中，时效处理的温度为180-190℃，时效处理时间为5-8h。
综上，通过上述配方与工艺的综合调节，可得到抗拉强度为300-340MPa，屈服强度为280-310MPa，延伸率为13-16％的铝型材。
相应的，本发明还提供了一种用于3C电子设备的铝型材，其由上述制备方法制备而得。具体的，参考图1，在本发明的一个实施例之中，铝型材包括外壁1、内壁2和设于两者之间的筋板3，其中，外壁1整体呈方形，内壁2呈圆柱形，筋板3起到支撑内壁2的作用，在本发明的一个实施例中，设置有6～8个筋板3，以在内壁和外壁之间形成6～8个空腔4。具体的，圆柱形内壁2的内径占方形外壁1外侧宽度的比例≥65％，优选的为65～80％，内壁2的厚度≤7.5mm，优选的为4～6.5mm。这种铝型材的内部设置了一个圆柱形空腔，加工难度高，圆柱形空腔尺寸稳定性保障难度较高。
具体的，在本发明的一个实施例照中，方形外壁1外侧的宽度为200～250mm，外壁1的厚度为8～10mm，筋板的厚度为6.5～8mm。
下面以具体实施例进一步说明本发明：
实施例1
本实施例提供一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其包括：
(1)按照比例准备各种原料备用；
其中，以重量百分比计的原料配方如下：
Si 0.56％，Fe 0.22％，Cu 0.08％，Mn 0.1％，Mg 0.45％，Cr 0.06％，Ti 0.07％，Zn 0.08％，其他杂质合计0.15％，余量为Al；
(2)将原料熔炼，经打渣、精炼、静置后铸造为铝合金圆铸锭；
其中，熔炼温度为720℃，精炼温度为730℃，精炼时间为30min，静置时间为30min。
(3)将铝合金圆铸锭进行均质处理；
其中，均质处理温度为560℃，时间为10h；均质处理后强风冷却至室温；
(4)将均质处理后铝合金圆柱锭进行挤压，得到铝型材半成品；
其中，模具温度为480℃，铝合金圆柱锭温度为500℃，挤压速度为8.5m/min；
(5)将铝型材半成品冷却；
其中，采用强风冷却，风压力为400kPa。
(6)将铝型材半成品进行时效处理，得到用于3C电子设备的铝型材成品。
其中，时效处理温度为185℃，时效处理时间为6h。
实施例2
本实施例提供一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其包括：
(1)按照比例准备各种原料备用；
其中，以重量百分比计的原料配方如下：
Si 0.56％，Fe 0.2％，Cu 0.08％，Mn 0.1％，Mg 0.45％，Cr 0.06％，Ti 0.07％，Zn 0.08％，其他杂质合计0.15％，余量为Al；
(2)将原料熔炼，经打渣、精炼、静置后铸造为铝合金圆铸锭；
其中，熔炼温度为720℃，精炼温度为730℃，精炼时间为30min，静置时间为30min。
(3)将铝合金圆铸锭进行均质处理；
其中，均质处理温度为560℃，时间为10h；均质处理后强风冷却至室温；
(4)将均质处理后铝合金圆铸锭进行挤压，得到铝型材半成品；
其中，模具温度为480℃，铝合金圆铸锭温度为490℃，挤压速度为8.5m/min；
(5)将铝型材半成品冷却；
其中，采用雾化冷却，雾化压力为0.5MPa。
(6)将铝型材半成品进行时效处理，得到用于3C电子设备的铝型材成品。
其中，时效处理温度为185℃，时效处理时间为6h。
实施例3
本实施例提供一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其包括：
(1)按照比例准备各种原料备用；
其中，以重量百分比计的原料配方如下：
Si 0.85％，Fe 0.15％，Cu 0.08％，Mn 0.1％，Mg 0.45％，Cr 0.06％，Ti 0.08％，Zn 0.08％，其他杂质合计0.15％，余量为Al；
(2)将原料熔炼，经打渣、精炼、静置后铸造为铝合金圆铸锭；
其中，熔炼温度为720℃，精炼温度为730℃，精炼时间为35min，静置时间为20min。
(3)将铝合金圆铸锭进行均质处理；
其中，均质处理温度为560℃，时间为10h；均质处理后强风冷却至室温；
(4)将均质处理后铝合金圆铸锭进行挤压，得到铝型材半成品；
其中，模具温度为480℃，铝合金圆铸锭温度为500℃，挤压速度为10.5m/min；
(5)将铝型材半成品冷却；
其中，将所述铝型材半成品雾化冷却。其中，雾化冷却中雾化压力为0.55MPa。
(6)将铝型材半成品进行时效处理，得到用于3C电子设备的铝型材成品。
其中，时效处理温度为180℃，时效处理时间为8h。
实施例4
本实施例提供一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其包括：
(1)按照比例准备各种原料备用；
其中，以重量百分比计的原料配方如下：
Si 0.85％，Fe 0.15％，Cu 0.03％，Mn 0.0046％，Mg 0.5％，Cr 0.041％，Ti0.03％，Zn 0.023％，其他杂质合计0.1％，余量为Al；
(2)将原料熔炼，经打渣、精炼、静置后铸造为铝合金圆铸锭；
其中，熔炼温度为720℃，精炼温度为730℃，精炼时间为35min，静置时间为30min。
(3)将铝合金圆铸锭进行均质处理；
其中，均质处理温度为560℃，时间为10h；均质处理后强风冷却至室温；
(4)将均质处理后铝合金圆铸锭挤压，得到铝型材半成品；
其中，模具温度为480℃，铝合金圆铸锭温度为480℃，挤压速度为14.5m/min；
(5)将铝型材半成品冷却；
其中，将所述铝型材半成品雾化冷却。其中，雾化冷却中雾化压力为0.5MPa。
(6)将铝型材半成品进行时效处理，得到用于3C电子设备的铝型材成品。
其中，时效处理温度为180℃，时效处理时间为8h。
对比例1
本对比例提供一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其包括：
(1)按照比例准备各种原料备用；
Si 0.5％，Fe 0.15％，Cu 0.15％，Mn 0.08％，Mg 0.65％，Cr 0.2％，Zn 0.03％，Ti 0.1％，其他杂质合计0.1％，余量为铝；
(2)将原料熔炼，经打渣、精炼、静置后铸造为铝合金圆铸锭；
其中，熔炼温度为720℃，精炼温度为730℃，精炼时间为35min，静置时间为30min。
(3)将铝合金圆铸锭进行均质处理；
其中，均质处理温度为560℃，时间为10h；均质处理后强风冷却至室温；
(4)将均质处理后铝合金圆铸锭挤压，得到铝型材半成品；
其中，模具温度为480℃，铝合金圆铸锭温度为480℃，挤压速度为7m/min；
(5)将铝型材半成品冷却；
其中，将所述铝型材半成品雾化冷却，其中，雾化冷却中雾化压力为0.5MPa。
(6)将铝型材半成品进行时效处理，得到用于3C电子设备的铝型材成品。
其中，时效处理温度为180℃，时效处理时间为8h。
需要说明的是，实施例1-实施例4、对比例1中的铝型材结构相同，具体结构可参见图1。其中，铝型材截面积(不包括空腔)为19230.126mm2，圆柱形内壁的内径为163.5mm，方形外壁的外侧宽度为235.3mm，内壁壁厚为6.3mm，外壁壁厚为9.5mm，筋板厚度为7.5mm。
对实施例1-实施例4、对比例1得到的铝型材进行测试；具体如下：
(1)按照GB/T 6892-2015的方法测定力学性能；
(2)圆形度：采用游标卡尺测定圆柱形壳体的最大内径Dmax和最小内径Dmin，则尺寸精确度＝Dmin/Dmax×100％
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其特征在于，包括：
(1)按照比例准备各种原料备用；其中，以重量百分比计的原料配方如下：
Si 0.74-0.88％，Fe 0.1-0.25％，Cu 0.01-0.05％，Mn 0.001-0.03％，Mg0.48-0.53％，Cr 0.001-0.05％，Zn 0.001-0.05％，Ti 0.02-0.05％，其他杂质合计≤0.1％，余量为铝；
(2)将原料熔炼，经打渣、精炼、静置后铸造为铝合金圆铸锭；
(3)将所述铝合金圆铸锭进行均质处理；
(4)将均质处理后铝合金圆铸锭挤压，得到铝型材半成品；其中，挤压速度为8-15m/min；
(5)将所述铝型材半成品采用雾化冷却方式冷却；
(6)将冷却后的铝型材半成品进行时效处理，得到用于3C电子设备的铝型材成品；
其中，所述用于3C电子设备的铝型材包括外壁和内壁，所述内壁呈圆柱形，所述外壁呈方形，所述外壁、内壁之间设有多个筋板，所述内壁通过所述筋板支撑；
圆柱形内壁的内径占所述方形外壁外侧宽度的比例≥65％，所述内壁的厚度≤7.5mm。
2.如权利要求1所述的用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，雾化压力为0.5～0.8MPa。
3.如权利要求1所述的用于3C电子设备的铝型材的制备方法，步骤(4)中，挤压时，模具温度为450-490℃，铝合金圆铸锭的温度为480-520℃，挤压出口铝型材半成品的温度为520-540℃。
4.如权利要求1所述的用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，时效处理的温度为180-190℃，时效处理时间为5-8h。
5.如权利要求1所述的用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，均质处理温度为555-565℃，均质处理时间为10-15h。
6.如权利要求1所述的用于3C电子设备的铝型材的制备方法，其特征在于，圆柱形内壁与方形外壁之间设有6～8个筋板，以在内壁和外壁之间形成6～8个空腔。
7.一种用于3C电子设备的铝型材，其特征在于，其由如权利要求1-6任一项所述的制备方法制备而得。
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