CN115976377B - 一种电子烟壳体用6061铝合金及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电子烟壳体用6061铝合金及其加工工艺，其铝合金按质量百分数计，包括：Si 0.4‑0.8wt％；Mg 0.8‑1.2wt％；Cu 0.15‑0.4wt％；Cr 0.04‑0.06wt％；Mn≤0.04wt％；Fe≤0.10wt％；Ti≤0.03wt％；其余组分为Al和不可避免的杂质，铸锭进行均质处理，均质后材料进行挤压，挤压材进行时效处理。本发明通过合理调整合金的成分并进行加工工艺控制，可使得6061铝合金具有较好的阳极氧化效果及适合的力学性能，满足电子烟壳体应用的需要。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料领域，尤其涉及一种电子烟壳体用6061铝合金及其加工工艺。
背景技术
在铝合金材料领域，由于6061铝合金具有较高的强度以及适中的阳极氧化效果，因而常常被用于电子烟壳体的制造。由于6061铝合金中含有Fe、Cr、Mn等影响晶粒长大的元素，因此其含量会影响晶粒的尺寸。此外，这些元素的存在形式，如存在于基体中抑或以析出相的形式存在以及析出相的大小皆会影响晶粒大小，当然工艺也会对元素的存在形式产生重要的影响。到目前为止，还未有专门针对电子烟壳体用6061铝合金方面开发的公开数据，因此这限制了电子烟用铝合金的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高电子烟壳体用6061铝合金及其加工工艺，以满足市场的需求。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种电子烟壳体用6061铝合金，按质量百分数计，包括：Si 0.4-0.8wt％；Mg 0.8-1.2wt％；Cu 0.15-0.4wt％；Cr 0.04-0.06wt％；Mn≤0.04wt％；Fe≤0.10wt％；Ti≤0.03wt％；其余组分为Al和不可避免的杂质。
上述电子烟壳体用6061铝合金的加工工艺，包括以下步骤：
按照电子烟壳体用6061铝合金中各元素的质量百分比称取原料并进行熔炼和铸造，得到铸锭；
铸锭进行均质处理，在300-400℃保温6-24h，然后以20-50℃/h的速度冷却；
均质后材料进行挤压，挤压棒温460-500℃，挤压材出口温度500-530℃；
挤压材进行时效处理，在200-250℃保温5-180分钟。
6061合金中含有Si、Mg及Cu主元素，其作用为提供强化元素，提高材料的力学性能，其含量多少并不影响6061铝合金的喷砂阳极效果。为获得较高的力学性能，通常需要提高其含量。但其含量过多，则会在体系中形成难溶的Mg2Si相，从而影响材料的喷砂阳极效果，形成阳极“料纹”。在追求强度的情况下，难溶Mg2Si相的形成在所难免，但可以通过后续的热处理工艺加以改善。此外，6061合金中还存在Cr、Mn、Fe等微量元素，其中Cr是必须添加元素，Fe是杂质元素，而Mn是可添加元素。三者的存在都可以控制材料的晶粒尺寸及粗晶层。理想状态下，Cr、Mn及Fe可控制在最大含量，可极大的控制晶粒尺寸及粗晶层厚度，如材料边缘的再结晶粗晶层厚度较薄，而心部为变形组织。这样在加工过程中，只需要略微将表层切除即可获得均一的心部组织，不会形成阳极异色，但这样会造成喷砂阳极外观发暗。因此本发明限制其含量为较小范围内，如Cr 0.04-0.06wt％，Mn≤0.04wt％，Fe≤0.10wt％，充分促进晶粒的长大，使得组织整体上为再结晶组织(即心部和边缘都为再结晶组织)，从而不用考虑粗晶层的厚度以及未将粗晶层去除是否会影响阳极外观。
在获得以上的材料后，进行均质处理：300-400℃保温6-24h。本发明中采取的均质温度较低，其目的为去除枝晶偏析、成分均匀化、消除应力，而非消除Mg2Si。因为铸态组织中的Mg2Si也有利于后续晶粒的控制。由于均质过程中仍存在较多的Mg2Si，会使得喷砂阳极后表面形成料纹，因此需要在后续的时效过程中进行调整。
对均质后的材料进行挤压，挤压棒温460-500℃，挤压材出口温度500-530℃。控制棒温的目的是为了材料易于成型及避免成型过程中第二相粗化，从而影响其对晶粒的控制效果；控制出口温度是为了保证材料有较高的淬火温度，从而具有过饱和的溶质原子及空位浓度，使得材料具有较高的时效潜力。
对挤压材进行时效处理，200-250℃保温5-180分钟。在此时效过程中采用了过时效的热处理方式，其目的是使得材料中形成较大的Mg2Si纳米相，从而规避由于均质温度较低在组织中残留的粗大Mg2Si相对阳极效果的不良影响，即是在组织中形成大量的不同尺寸的Mg2Si相，使得基体整体腐蚀均匀，从而改善阳极料纹的不良影响。
本发明通过合理调整合金的成分并进行加工工艺控制，可使得6061铝合金具有较好的阳极氧化效果及适合的力学性能，满足电子烟壳体应用的需要，因而具有广泛的市场应用价值。
附图说明
图1实施例1 100x金相图；
图2比较例1 100x金相图；
图3实施例1 50x边缘金相图；
图4比较例2 50x边缘金相图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
铝合金按照质量百分比称取如下原料：Si 0.6wt％，Mg 1.0wt％，Cu0.18wt％，Cr0.04wt％；Mn 0.04wt％；Fe 0.10wt％；Ti 0.03wt％；其余组分为Al和不可避免的杂质，进行熔炼和铸造，得到铸锭；
铸锭进行均质处理，在300℃保温24h，然后以20℃/h的速度冷却。
对均质后的材料进行挤压，挤压棒温500℃，挤压材出口温度500℃。
对挤压材进行时效处理，250℃保温5分钟。
实施例2
铝合金成分与实施例1一致。
铸锭进行均质处理，在400℃保温6h，然后以50℃/h的速度冷却；
对均质后的材料进行挤压，挤压棒温460℃，挤压材出口温度530℃。
对挤压材进行时效处理，200℃保温180分钟。
实施例3
铝合金成分与实施例1一致。
铸锭进行均质处理，在350℃保温18h，然后以30℃/h的速度冷却；
对均质后的材料进行挤压，挤压棒温480℃，挤压材出口温度510℃。
对挤压材进行时效处理，220℃保温100分钟。
实施例4
铝合金按照质量百分比称取如下原料：Si 0.6wt％；Mg 1.2wt％；Cu 0.3wt％；Cr0.06wt％；Mn 0.01wt％；Fe 0.05wt％；Ti 0.02wt％；其余组分为Al和不可避免的杂质。
其加工工艺与实施例1一致。
实施例5
铝合金按照质量百分比称取如下原料：Si 0.7wt％；Mg 1.2wt％；Cu 0.18wt％；Cr0.05wt％；Mn 0.01wt％；Fe 0.05wt％；Ti 0.02wt％；其余组分为Al和不可避免的杂质。
其加工工艺与实施例1一致。
比较例1
铝合金成分与实施例1一致，但采用以下加工工艺：
铸锭进行均质处理，在560℃保温24h，然后以50℃/h的速度冷却。
对均质后的材料进行挤压，挤压棒温560℃，挤压材出口温度550℃。
对挤压材进行时效处理，178℃保温540分钟。
比较例2
铝合金按照质量百分比称取如下原料：Si 0.6wt％；Mg 1.0wt％；Cu0.18wt％；Cr0.21wt％；Mn 0.08wt％；Fe 0.40wt％；Ti 0.02wt％；其余组分为Al和不可避免的杂质。
其加工工艺与实施例1一致。
按照GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》标准，检测本发明实施例1-5和比较例1-2制备得到的铝合金型材的力学性能，检测结果如表1所示。表1给出了实施例1-5及比较例1-2中合金的性能。
表1
本发明通过合理调整合金的成分并进行加工工艺控制，可使得6061铝合金具有较好的阳极氧化效果及适合的力学性能，满足电子烟壳体应用的需要，因而具有广泛的市场应用价值。
根据上述说明书的揭示，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (2)
1.一种电子烟壳体用6061铝合金，其特征在于：按质量百分数计，包括：Si 0.4-0.8wt%，Mg 0.8-1.2wt％，Cu 0.15-0.4wt％，Cr 0.04-0.06wt％，Mn ≤0.04wt％，Fe ≤0.10wt％，Ti ≤0.03wt％，其余组分为Al和不可避免的杂质；
所述电子烟壳体用6061铝合金的加工工艺，包括以下步骤：
按照电子烟壳体用6061铝合金中各元素的质量百分比称取原料并进行熔炼和铸造，得到铸锭；
铸锭进行均质处理，在300-400℃保温6-24h，冷却；
均质后材料进行挤压，挤压棒温460-500℃，挤压材出口温度500-530℃；
挤压材进行时效处理，在200-250℃保温5-180分钟。
2.根据权利要求1所述的电子烟壳体用6061铝合金，其特征在于：所述铸锭进行均质处理过程中，冷却速度是20-50℃/h。
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