智慧型手機外觀件用6XXX系鋁合金及其加工方法與流程
2024-02-19 01:31:15
本發明涉及一種6XXX系鋁合金，尤其涉及一種智慧型手機外觀件用的鋁合金及其加工方法，屬於有色金屬加工
技術領域：
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背景技術：
：6XXX系鋁合金（6063及6061合金）由於具有較高的強度及良好的陽極氧化效果，因而被廣泛應用於智慧型手機外觀件的製造中。其中，由於6063鋁合金的陽極氧化效果比6061更佳，因而6063鋁合金被應用於大面積陽極氧化外觀件產品（如手機背板），而6061鋁合金被應用於手機中框的製造。通常，6063鋁合金的典型屈服強度為210MPa，而6061鋁合金的屈服強度為280MPa。隨著智慧型手機向大屏化、輕薄化的發展，對外觀件的力學性能要求也趨於苛刻，現有6063鋁合金的力學性能已經難以滿足這一要求。因此，有必要在現有鋁合金手機背板用6063合金的基礎上作進一步研究，在不改變材料陽極氧化效果的基礎上，提高材料的綜合力學性能。技術實現要素：本發明的目的是為了克服現有技術存在的不足，提供一種智慧型手機外觀件用6XXX系鋁合金及其加工方法，以獲得適合用於手機背板製造的高性能鋁合金板材。本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種智慧型手機外觀件用6XXX系鋁合金的成分及含量如下：Si：0.20～0.70wt％、Mg：0.20～0.70wt％、Cu≤0.10wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、Zn≤0.10wt％、Fe≤0.12wt％，其餘組分為Al和不可避免的雜質。進一步地，所述鋁合金成分當中，Si與Mg的質量關係為Si=（0.5～1.4）*Mg+0.12。進一步地，所述鋁合金成分當中，Mn的含量≤0.05wt％。更進一步地，所述鋁合金成分當中，Cu的含量≤0.05wt％。前述智慧型手機外觀件用6XXX系鋁合金的加工方法，其加工步驟為：按所述各合金成分及含量加工成鋁合金鑄棒，然後將鑄棒進行均勻化退火，從室溫以40～70℃/h的升溫速率升到540～570℃，保溫6～12h；接著，空冷到500～540℃，進行擠壓、在線淬火；最後進行人工時效，人工時效參數為（160～190℃）×（6～20h）。優選地，上述加工步驟當中：人工時效的參數優選為（170～180℃）×（10～15h）。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：（1）本發明通過合理調整6XXX系鋁合金中各元素的含量及比例，在保證材料的陽極氧化性能的基礎上，提高材料的強度；（2）本發明對材料的加工工藝進行優化，使材料獲得了較好的綜合性能，是製造手機背板的理想材料，較好滿足手機行業的使用要求，市場應用前景廣闊；（3）採用本發明鋁合金加工成的板材：屈服強度大於215MPa，抗拉強度大於230MPa，塑性大於14％，且材料的陽極氧化效果不低於傳統6063鋁合金。具體實施方式針對智慧型手機外觀件的實際使用需求，本發明通過合理調整6XXX系鋁合金中各元素的含量及比例，在保證材料的陽極氧化性能的基礎上，進一步提高了材料的強度性能。本發明的發明人經過深入研究得出結論，智慧型手機外觀件用6XXX系鋁合金成分的質量百分含量為：Si：0.20～0.70wt％、Mg：0.20～0.70wt％、Cu≤0.10wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、Zn≤0.10wt％、Fe≤0.12wt％，其餘組分為Al和不可避免的雜質。從合金成分的角度分析，6XXX系鋁合金的主要合金元素為Mg、Si，它們形成主要時效強化相βʺ。Mg+Si總量及Mg/Si比值，決定了材料的強度水平，具體而言：Mg+Si總量越大，材料的強度越高；但是，Mg+Si含量越高，材料陽極氧化後顏色越暗，因此Mg+Si含量總和應保持在0.4～1.4wt%。同時，Mg/Si比例越小，即Si含量越高，材料的強度越大；但Si含量不宜比Mg含量相差太多，否則會降低材料屈服強度，且造成陽極氧化後顏色偏暗。綜合考慮，Si=（0.5～1.4）*Mg+0.12為宜。另外，6XXX系鋁合金中通常會添加Cu元素，以提高材料的強度，但添加過多的Cu元素，容易造成材料耐蝕性能及陽極氧化效果的下降，如：陽極氧化膜生成率低、缺陷多；因此，Cu的含量以控制在≤0.10wt％為佳。為了控制材料的晶粒尺寸，6XXX系鋁合金中還添加Mn、Cr微量元素，其含量以≤0.10wt％為宜。Ti在合金中起著細化鑄態晶粒的作用，以不超過0.10wt%為宜。此外，Zn、Fe元素為材料中的雜質元素，需分別控制在0.1wt%及0.12wt%以下。另一方面，本發明的發明人對材料的加工工藝也進行了優化，使鋁合金材料獲得了較好的綜合性能。根據本發明技術方案，智慧型手機外觀件用6XXX系鋁合金的加工方法步驟為：首先，按前面所述各種成分的質量百分含量之要求調配各原料並加工成鑄棒，然後將鑄棒進行均勻化退火，以溶解共晶組織，為後續的時效析出提供足夠的過飽和度，並且提高材料的熱加工性能。操作時，從室溫以40～70℃/h的升溫速率升到540～570℃，保溫6～12小時；接著，空冷至500～540℃，進行擠壓、在線淬火，並進行人工時效（160～190℃，6～20小時）處理。進一步地，若擠壓材在170～180℃保溫10～15小時，可以獲得較佳的強度。以下通過具體實例及對比例，對本發明技術方案作進一步闡述。實施例1鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.3wt％、Si：0.4wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.016wt％、Cr：0.001wt％、Fe：0.10wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.02wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以50℃/h的升溫速率升到560℃，保溫10小時，然後空冷；接著在535℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（160℃，16小時）。實施例2鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.4wt％、Si：0.4wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.02wt％、Cr：0.001wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.018wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到565℃，保溫8小時，然後空冷；接著在520℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（175℃，10小時）。實施例3鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.5wt％、Si：0.4wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.022wt％、Cr：0.001wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.02wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到570℃，保溫10小時，然後空冷；接著在520℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（180℃，8小時）。實施例4鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.6wt％、Si：0.45wt％、Cu：0.08wt％、Mn：0.03wt％、Cr：0.01wt％、Fe：0.10wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.02wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以70℃/h的升溫速率升到560℃，保溫9小時，然後空冷；接著在510℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（185℃，6小時）。實施例5鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.55wt％、Si：0.45wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.02wt％、Cr：0.01wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.002wt％、Ti：0.03wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到555℃，保溫10小時，然後空冷；接著在516℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（190℃，4小時）。實施例6鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.58wt％、Si：0.46wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.06wt％、Cr：0.07wt％、Fe：0.10wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.02wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到555℃，保溫10小時，然後空冷；接著在500℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（190℃，4小時）。比較例1鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.9wt％、Si：0.74wt％、Cu：0.12wt％、Mn：0.08wt％、Cr：0.13wt％、Fe：0.10wt％、Zn：0.01wt％、Ti：0.02wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到555℃，保溫10小時，然後空冷；接著在510℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（180℃，8小時）。比較例2鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.55wt％、Si：0.45wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.02wt％、Cr：0.01wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.002wt％、Ti：0.03wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到530℃，保溫7小時，然後空冷；接著在490℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（180℃，6小時）。比較例3鋁合金成分以質量百分比計為：Mg：0.55wt％、Si：0.45wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.13wt％、Cr：0.25wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.002wt％、Ti：0.03wt％，餘量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到540℃，保溫10小時，然後空冷；接著在515℃進行擠壓，在線淬火，並進行人工時效（180℃，8小時）。表1：鋁合金板材性能對比材料抗拉強度（MPa）屈服強度（MPa）塑性（%）陽極氧化效果實施例123021718白、顏色鮮豔實施例224123716白、顏色鮮豔實施例324523215白、顏色鮮豔實施例424323517白、顏色鮮豔實施例525123914白、顏色鮮豔實施例625322815白、顏色鮮豔比較例131528710暗灰比較例222520918白、顏色鮮豔比較例325624815暗灰606322721017白、顏色鮮豔表1示意了採用各實施例、比較例與傳統6063鋁合金加工成的鋁合金板材的性能對比。對比結果表明，採用本發明技術方案獲得的鋁合金，其綜合性能比傳統6063鋁合金有明顯提升，實施例1～6所得鋁合金，屈服強度都大於215MPa，抗拉強度都大於230MPa，塑性都大於14％，且材料的陽極氧化效果不低於傳統6063鋁合金；而比較例1～3所得鋁合金，不能同時滿足上述四個方面的性能要求，這進一步佐證了本發明技術方案的合理性。綜上所述，本發明通過合理調整鋁合金中各元素的含量並控制加工工藝，在保證材料強度的基礎上，控制組織中過剩相的含量，提高材料的斷裂韌性，材料獲得了更好的綜合力學性能，較好地滿足智慧型手機外觀件的使用要求。當然，以上所列舉的實施例僅是本發明的具體應用範例，對本發明的保護範圍不構成任何限制；凡採用等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本發明權利保護範圍之內。當前第1頁1 2 3