本發(fā)明屬于鋁及鋁合金材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，鋁材經(jīng)陽極氧化后因具有抗指紋污染、表面硬度高等特點，在手機外殼上得到了廣泛的使用，但隨著人們對美觀要求的變化，尤其iphone7出產(chǎn)外殼為亮黑鏡面的手機開始，越來越多的手機品牌希望開發(fā)生產(chǎn)類似效果的手機外殼。但由于傳統(tǒng)5系合金經(jīng)陽極氧化后，陽極氧化層上會形成復(fù)雜的、排列無序的六方柱狀微孔，且生長厚度不均，使金屬殼的陽極表面存在凹凸不平的現(xiàn)象，表面粗糙度較大，在影響光線折射角度不同的情況下最終在肉眼觀察時得不到鏡面的效果。
迄今為止，對鋁材經(jīng)陽極氧化使其具有鏡面效果的研究較少，而提出通過控制鋁板基中的化合物和終軋晶粒大小，實現(xiàn)優(yōu)化鋁材經(jīng)陽極氧化后的優(yōu)化區(qū)域異色或陽極氧化膜的均勻性的較多，但即使如此，良好的區(qū)域異色并不能讓鋁基體與陽極氧化膜的界面平直，也不能讓在此界面上形成的陽極氧化膜六方柱高度有序、厚度均勻，致使產(chǎn)品表面不能呈現(xiàn)鏡面效果。故國內(nèi)主要手機品牌廠商在使用經(jīng)陽極氧化后的鋁制品作為手機殼體并加工為鏡面效果或高亮logo時，還需在陽極氧化后使用白蠟、透明漆等堵塞陽極氧化形成的六方柱微孔，再進(jìn)行表面拋光研磨，以降低表面粗糙度，達(dá)到鏡面的效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材及其制備方法，其在陽極氧化后表面可呈鏡面效果，有效克服了傳統(tǒng)5系鋁合金經(jīng)陽極氧化后板面微孔多、無鏡面效果的缺點。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材，其所含成分按重量百分?jǐn)?shù)計為：si≤0.03%，fe≤0.03%，cu0.03~0.08%，mn0.06-0.1%，mg4.0-5.0%，zn0.16-0.25%，zr0.05~0.08%，ti0.02~0.03%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。
所述鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材是以鋁錠、鋁中間合金錠、鎂錠為原料，經(jīng)熔鑄、熱軋、冷軋、熱處理等步驟制得；其制備方法包括以下步驟：
（1）鋁錠、鋁中間合金錠、鎂錠分別經(jīng)過熔煉爐融化后進(jìn)行配料，然后經(jīng)半連續(xù)鑄造制得鑄錠；
（2）將鑄錠經(jīng)鋸切、銑面后送入加熱爐，以≤20℃/h的速率升溫至440~450℃，保溫16~40h，避免低熔點相過燒，然后迅速升溫至530~550℃，保溫1~12h，讓zr充分固溶，從而使鑄造過程中形成的粗大化合物充分?jǐn)U散均勻，再降溫至450~480℃，出爐熱軋，熱軋終軋溫度為250~350℃，熱軋厚度為3.0~10.0mm；
（3）將熱軋后的卷材進(jìn)行50-80%的冷軋，然后以≥60℃/h的速率升溫至360-460℃，保溫2-6h進(jìn)行中間退火（優(yōu)選連續(xù)退火爐生產(chǎn)），以避免緩慢加熱引起晶粒長大和局部晶粒粗大，再冷軋到成品厚度，冷軋壓下率為40~80%，經(jīng)過150-280℃的成品退火后再經(jīng)拉彎矯直制得成品。
本發(fā)明拉彎矯直后所得鋁板帶材的抗拉強度為240~300mpa、屈服強度為205~235mpa（表面硬度hv75~81），滿足沖壓折彎變形后轉(zhuǎn)角處不發(fā)生開裂之需求。
申請人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，晶粒取向不同，鋁合金陽極氧化層上六方柱微孔的生長方向和速度各異；相應(yīng)地，晶粒等軸性越高，其取向越趨于一致。當(dāng)任意1mm2范圍內(nèi)的晶粒大小差異不超過3μm時，晶粒取向的混亂度最低，成膜后微孔的取向一致性很強；而在合金中添加一定量的zn，陽極氧化時的初始成膜速度增加，可進(jìn)一步減少晶粒取向?qū)ξ⒖兹∠虻挠绊懀丛诖藯l件下進(jìn)行陽極氧化時，鋁基體和陽極氧化膜的界面將趨于平直。同時，鋁合金中的金屬間化合物大小會影響電流密度和al離子濃度，進(jìn)而影響陽極氧化微孔孔徑的均勻性和氧化膜的厚度，若有效控制化合物尺寸，將有利于陽極氧化膜的均勻生長。
本發(fā)明以鋁錠、鋁中間合金錠、鎂錠為原料，經(jīng)熔鑄、熱軋、冷軋及必要的熱處理后生產(chǎn)的鋁板帶材中，其金屬間化合物最大長度不超過6μm，中間退火后的晶粒呈等軸狀、大小均不超過30μm，且任意1mm2范圍內(nèi)的任意晶粒的大小差異≤3μm，使其在進(jìn)行陽極氧化時，可保證氧化膜厚度均勻且氧化微孔高度有序化，從而呈現(xiàn)鏡面效果；而經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，在相同條件下，即使將金屬間化合物大小控制到6μm以下，5系合金經(jīng)陽極氧化后仍不能形成具有鏡面效果的陽極氧化膜。
本發(fā)明所得鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材與傳統(tǒng)5系相比，在化學(xué)成分、鑄造、熱軋加熱制度和冷軋加工工藝上進(jìn)行了改良，使其在具有一般6063t6表面硬度、滿足沖壓變形不開裂的同時，還具有鋁基體與氧化膜界面平直、陽極氧化膜厚度均勻的特點，從而使其經(jīng)陽極氧化后所得陽極氧化膜具有一般5系合金所不具備的鏡面效果。
具體實施方式
一種鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材，其所含成分按重量百分?jǐn)?shù)計為：si≤0.03%，fe≤0.03%，cu0.03~0.08%，mn0.06-0.1%，mg4.0-5.0%，zn0.16-0.25%，zr0.05~0.08%，ti0.02~0.03%，余量為al及不可避免的雜質(zhì)（每種雜質(zhì)的含量不超過0.03%）；其鋁合金中的金屬間化合物最大長度不超過6μm，中間退火后的晶粒呈等軸狀、大小均不超過30μm，且任意1mm2范圍內(nèi)的任意晶粒的大小差異≤3μm，且在力學(xué)性能上能滿足屈服強度205~235mpa，沖壓變形不開裂之需求。
以下對各成分的含量進(jìn)行數(shù)值限定的理由加以說明：
mg：合金中的mg是保證合金板材強度所必須的添加元素，若含量低于4.0%，則成品屈服強度指標(biāo)將不能滿足，若含量超過5.0%，一方面在熔鑄過程影響fe、si、cu、mn的擴散，使在凝固時含fe相形成粗大化合物，進(jìn)而影響成品陽極氧化膜厚度均勻性，不利于成品獲得低粗糙度的陽極氧化表面，另一方面mg含量增加將提高鋁材強度，引起軋制困難；
fe：fe有利于抑制熱處理過程晶粒的粗化，并提供部分強化效果，但fe含量超過0.03%時，會形成β（alfesi）相，超過0.2%時甚至促進(jìn)al6fe相的增多，該類化合物呈棒狀或條狀，在后續(xù)軋制變形過程不易破碎，并在陽極氧化過程阻礙氧化膜的形成，加劇區(qū)域異色。
si：合金中的si主要為雜質(zhì)，該組成的含量化合物的數(shù)量和大小成正比，使陽極氧化后的表面渾濁，故需嚴(yán)格控制在0.03%以內(nèi)。
ti：ti是抑制鑄造組織粗化的主要元素，優(yōu)選含量為0.025%，含量偏高時會形成粗大化合物，促進(jìn)形成區(qū)域異色。
cu、mn：cu、mn均有利于提高材料的強度，且在一定范圍內(nèi)的添加可固溶入alfe相，改善alfe相的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)鑄錠均勻化高溫段保溫時化合物的溶解；而添加過量cu時，將形成al2cu化合物，使氧化膜變得渾濁而不再透白，需嚴(yán)格控制在0.08%以下。
zn：zn添加量超過0.16%后，可提高陽極氧化過程中六方柱微孔的成孔效率，減少因晶粒取向不同引起的成孔效率差異，避免后續(xù)生長后微孔厚度不均，而添加量超過0.25%，將影響氧化膜的抗腐蝕性，因此需嚴(yán)格控制在0.25%以下。
zr：少量添加zr將有利于提高再結(jié)晶溫度，抑制晶粒長大，保證晶粒的均勻性；而添加超過0.08%時，將繼續(xù)提高再結(jié)晶溫度，易引起箱式爐退火過程晶粒不均。
為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
實施例1
一種鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材，其所含成分按重量百分?jǐn)?shù)計為：si0.024%，fe0.025%，cu0.05%，mn0.07%，mg4.5%，zn0.18%，zr0.05%，ti0.023%，余量為al及不可避免的雜質(zhì)。
其制備方法包括以下步驟：
（1）鋁錠、鋁中間合金錠、鎂錠分別經(jīng)過熔煉爐融化后進(jìn)行配料，然后經(jīng)低液位半連續(xù)鑄造制得鑄錠；
（2）將鑄錠經(jīng)鋸切、銑面后送入加熱爐，以≤20℃/h的速率升溫至440℃，保溫40h，然后迅速升溫至550℃，保溫1h，再降溫至480℃，出爐熱軋，熱軋終軋溫度為350℃，熱軋厚度為8.0mm；
（3）將熱軋后的卷材進(jìn)行60%的冷軋，然后以≥60℃/h的速率升溫至400℃，保溫2h進(jìn)行中間退火，再冷軋到成品厚度，冷軋壓下率為60%，經(jīng)過270℃的成品退火后再經(jīng)拉彎矯直制得成品。
所得鋁合金帶材厚度1.0mm，抗拉強度270mpa，屈服強度為220mpa，延伸率10.8%，其內(nèi)部所含的金屬間化合物最大長度為5.6μm；中火后取樣對縱截面的晶粒進(jìn)行分析比較，其每1mm2范圍內(nèi)的任意晶粒的大小差異為2.2μm，表面經(jīng)拋光后陽極氧化后，成品板面呈鏡面效果。
實施例2
一種鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材，其所含成分按重量百分?jǐn)?shù)計為：si0.02%，fe0.02%，cu0.03%，mn0.06%，mg4.0%，zn0.16%，zr0.06%，ti0.025%，余量為al及不可避免的雜質(zhì)。
其制備方法包括以下步驟：
（1）鋁錠、鋁中間合金錠、鎂錠分別經(jīng)過熔煉爐融化后進(jìn)行配料，然后經(jīng)低液位半連續(xù)鑄造制得鑄錠；
（2）將鑄錠經(jīng)鋸切、銑面后送入加熱爐，以≤20℃/h的速率升溫至440℃，保溫20h，然后迅速升溫至540℃，保溫3h，再降溫至460℃，出爐熱軋，熱軋終軋溫度為300℃，熱軋厚度為3.0mm；
（3）將熱軋后的卷材進(jìn)行80%的冷軋，然后以≥60℃/h的速率升溫至360℃，保溫6h進(jìn)行中間退火，再冷軋到成品厚度，冷軋壓下率為40%，經(jīng)過150℃的成品退火后再經(jīng)拉彎矯直制得成品。
所得鋁合金帶材厚度0.36mm，抗拉強度240mpa，屈服強度為205mpa，延伸率12.8%，其內(nèi)部所含的金屬間化合物最大長度為5.5μm；中火后取樣對縱截面的晶粒進(jìn)行分析比較，其每1mm2范圍內(nèi)的任意晶粒的大小差異為2.7μm，表面經(jīng)拋光后陽極氧化后，成品板面呈鏡面效果。
實施例3
一種鏡面狀陽極氧化用鋁板帶材，其所含成分按重量百分?jǐn)?shù)計為：si0.027%，fe0.027%，cu0.08%，mn0.1%，mg5.0%，zn0.25%，zr0.08%，ti0.028%，余量為al及不可避免的雜質(zhì)。
其制備方法包括以下步驟：
（1）鋁錠、鋁中間合金錠、鎂錠分別經(jīng)過熔煉爐融化后進(jìn)行配料，然后經(jīng)低液位半連續(xù)鑄造制得鑄錠；
（1）將鑄錠經(jīng)鋸切、銑面后送入加熱爐，以≤20℃/h的速率升溫至450℃，保溫16h，然后迅速升溫至530℃，保溫12h，再降溫至450℃，出爐熱軋，熱軋終軋溫度為250℃，熱軋厚度為10.0mm；
（3）將熱軋后的卷材進(jìn)行50%的冷軋，然后以≥60℃/h的速率升溫至460℃，保溫2h進(jìn)行中間退火，再冷軋到成品厚度，冷軋壓下率為80%，經(jīng)過280℃的成品退火后再經(jīng)拉彎矯直制得成品。
所得鋁合金帶材厚度1.0mm，抗拉強度300mpa，屈服強度為235mpa，延伸率10.2%，其內(nèi)部所含的金屬間化合物最大長度為5.3μm；中火后取樣對縱截面的晶粒進(jìn)行分析比較，其每1mm2范圍內(nèi)的任意晶粒的大小差異為2.0μm，表面經(jīng)拋光后陽極氧化后，成品板面呈鏡面效果。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。