手機(jī)部件用高強(qiáng)6xxx系鋁合金及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金，尤其涉及一種手機(jī)部件用6ΧΧΧ系鋁合金及其制造方法， 屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能手機(jī)的輕、薄化，對(duì)手機(jī)部件，如中框及外殼，其性能提出了更高的要求：即在 陽(yáng)極氧化性能良好的情況下，具有更高的強(qiáng)度。使用鋁合金制造智能手機(jī)的中框及外殼是 目前手機(jī)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。鋁合金材料應(yīng)用于手機(jī)產(chǎn)品的最大優(yōu)勢(shì)在于良好的導(dǎo)熱性能和 較高的機(jī)械性能：鋁合金的硬度是傳統(tǒng)塑料部件的幾倍；鋁合金的散熱性能遠(yuǎn)優(yōu)于塑料， 可較快的將智能手機(jī)內(nèi)應(yīng)用處理芯片在高負(fù)荷運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的大量熱量及時(shí)傳導(dǎo)至外界；同 時(shí)相比工程塑料，鋁合金在表面處理中，更易上色，從而使得手機(jī)產(chǎn)品更加美觀。因而鋁合 金在手機(jī)部件制造中的用量逐年增加。
[0003] 目前鋁合金手機(jī)部件主要通過(guò)6χχχ系鋁合金（6063及6061)制造加工而成。6063 鋁合金相對(duì)于6061鋁合金具有更為優(yōu)良的陽(yáng)極氧化性能，但6063鋁合金的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于 6061鋁合金，且現(xiàn)有的6061鋁合金的性能也越來(lái)越難以滿(mǎn)足智能手機(jī)發(fā)展的需要。擠壓是 生產(chǎn)手機(jī)中框及外殼用原板的主要生產(chǎn)方式之一。擠壓材的表面通常存在表面粗晶層。粗 晶層在手機(jī)部件的加工過(guò)程中，必須完全去除，否則部件在陽(yáng)極氧化后，將出現(xiàn)"花斑"，嚴(yán) 重影響材料作為外觀件的使用。另一方面，為提高材料的強(qiáng)度，除合金成分調(diào)整外，還必須 提高擠壓材的擠壓出口溫度，但這往往會(huì)造成較嚴(yán)重的表層粗晶現(xiàn)象，甚至在材料內(nèi)部也 出現(xiàn)粗晶組織，并最終造成材料在陽(yáng)極氧化后，出現(xiàn)嚴(yán)重的表面缺陷。因此有必要開(kāi)發(fā)一種 6χΧΧ系鋁合金及其相應(yīng)的工藝，使得材料具有較高的強(qiáng)度且表面粗晶層得到控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，通過(guò)成分優(yōu)化及工藝的改善，提供一 種手機(jī)部件用高強(qiáng)6ΧΧΧ系鋁合金及其加工方法。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種手機(jī)部件用高強(qiáng)6χχχ系鋁合金，其 成分的質(zhì)量百分含量如下： Si 0· 6 ~1. 3 wt%， Mg 0. 6 ~1. 3 wt% Cu 0· 1 ~1· 0 wt%， Μη 0. 1 ~1. 2 wt%， Cr 0. 1 ~0. 50wt%， Zr < 0. 25 wt%， Ti < 0. 20 wt%， Zn < 0. 50 wt%， Fe < 0. 40 wt%， 其余組分為A1和不可避免的雜質(zhì)。
[0006] 進(jìn)一步地，上述手機(jī)部件用高強(qiáng)6XXX系鋁合金，其中，所述Si的質(zhì)量百分含量為 0· 7~1· 1wt%，Mg的含量為 0· 7~1· 1wt%，且Si:Mg比為 0· 9~L2，Cu的含量為 0· 3~0· 6wt%， Μη的含量為0· 30~0· 80wt%，Cr的含量為0· 15~0· 40wt%。
[0007] 更進(jìn)一步地，上述手機(jī)部件用高強(qiáng)6XXX系鋁合金，其中，所述Si的質(zhì)量百分含量 為1. 0~1. 2w%，Mg的含量為0. 9~1. 1wt%，Cu的含量為0. 5~0. 9wt%，Μη的含量為0. 30~ 0· 80wt%，Cr的含量為 0· 15 ~0· 40wt%。
[0008] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種手機(jī)部件用高強(qiáng)6xxx系鋁合金的加工方法，包括以下步驟： (1) 獲得上述成分的鑄錠后，進(jìn)行均勻化熱處理：將鑄錠從室溫以20~300°C/h的升 溫速率升到410~470°C，保溫2~10小時(shí)，然后再以10~100°C/h的速度升到540~ 570°C，并保溫2~30小時(shí)； (2) 強(qiáng)制空冷：冷卻速率大于50°C/h，將材料冷卻至室溫； (3) 對(duì)材料進(jìn)行擠壓，擠壓工藝需在適當(dāng)范圍內(nèi)，擠壓錠的加熱溫度為460~540°C，擠壓 筒溫度為430~500°C，模具溫度為460~520°C，擠壓桿速度為0. 2~5mm/s; (4) 獲得的擠壓板材后進(jìn)行在線(xiàn)淬火和矯直后，進(jìn)行人工時(shí)效。
[0009] 進(jìn)一步地，上述手機(jī)部件用高強(qiáng)6xxx系鋁合金的加工方法，其中，所述步驟（2)中 冷卻速率大于100°c/h。
[0010] 更進(jìn)一步地，上述手機(jī)部件用高強(qiáng)6XXX系鋁合金的加工方法，其中，所述步驟（1) 中鑄錠進(jìn)行均勻化熱處理，從室溫以40~70°C/h的升溫速率升到410~470°C，保溫3~ 8小時(shí)，然后再以40~70°C/h的速度升到550-565°C，并保溫2-10小時(shí)。。
[0011] 上述的合金，通過(guò)以上的加工工藝，可獲得較高的強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度大于320MPa，抗 拉強(qiáng)度大于340MPa，塑性大于12%。
[0012] 本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在： 本發(fā)明通過(guò)合理調(diào)整6xxx系錯(cuò)合金中主合金元素Mg、Si及微量元素的含量，在提高材 料強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，控制材料的晶粒結(jié)構(gòu)以滿(mǎn)足陽(yáng)極氧化性能的需要。同時(shí)對(duì)材料的加工工 藝進(jìn)行優(yōu)化，使材料獲得了較好的綜合性能，是制造手機(jī)部件的理想材料，較好滿(mǎn)足手機(jī)行 業(yè)的使用要求，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1示意了實(shí)施例4橫截面的低倍組織 圖2示意了比較例2橫截面的低倍組織。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種手機(jī)部件用高強(qiáng)6XXX系鋁合金及其制 造方法，控制材料的晶粒結(jié)構(gòu)以滿(mǎn)足陽(yáng)極氧化性能的需要。同時(shí)對(duì)材料的加工工藝進(jìn)行優(yōu) 化，使材料獲得了較好的綜合性能。
[0015] 本發(fā)明根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)的分析總結(jié)發(fā)現(xiàn)，得到以下優(yōu)選的鋁合金的成分含 量： Si 0· 6 ~1. 3wt%， Mg 0. 6 ~1. 3 wt%， Cu 0· 1 ~1. 0 wt%， Μη 0. 1 ~1. 2 wt%， Cr 0. 1 ~0. 50wt%， Zr ^ 0. 25 wt%? Ti < 0. 20 wt%， Zn ^ 0. 50 wt%? Fe ^ 0. 40 wt%? 其余組分為A1和不可避免的雜質(zhì)。
[0016] 優(yōu)選地，Si的質(zhì)量百分含量為0· 7~1· 1wt%，Mg的含量為0· 7~1· 1wt%，且Si: Mg比為(λ9~L2,Cu的含量為(λ3~(λ6wt%，Μη的含量為(λ30~(λ80wt%，Cr的含量為 0· 15~0· 40wt% ;更優(yōu)選地，Si的質(zhì)量百分含量為1· 0~1· 2w%，Mg的含量為0· 9~1· 1wt%， Cu的含量為(λ5~0· 9wt%，Mn的含量為(λ30~(λ80wt%，Cr的含量為（λ15~(λ40wt%。
[0017] 本發(fā)明提出以上鋁合金的成分含量的具體理由如下：高強(qiáng)6xxx系鋁合金的主要 合金元素為Mg、Si，它們形成主要時(shí)效強(qiáng)化相βMg和Si元素總量以及Mg/Si比控制材料 的強(qiáng)度水平，具體而言：Mg+Si含量總和越大，材料強(qiáng)度越高。但Mg+Si含量過(guò)高，將在組織 中形成難溶的過(guò)剩Mg2Si。過(guò)剩Mg2Si的存在，不僅不能提高材料強(qiáng)度，而且有可能對(duì)材料 的陽(yáng)極氧化性能帶來(lái)不利的影響。因此Mg+Si總量宜保持在1. 2~2. 6wt%為宜；同時(shí)Si/ Mg質(zhì)量比接近0. 9~1. 2時(shí)，有利于強(qiáng)化相的析出。
[0018] 此外，6xxx系鋁合金中通常添加Cu元素，以提高材料的強(qiáng)度。但添加過(guò)多的Cu元 素易造成材料耐蝕性能的下降，Cu的含量在0. 1~1.0wt%為佳。Mn、Cr、Zr為微量元素，其 添加目的是為了控制材料的晶粒尺寸，其含量分別為0. 1~1. 2,0. 1~0. 5,彡0.25為宜。Ti 在合金中起細(xì)化鑄態(tài)晶粒的作用，以不超過(guò)0.20wt%為宜。若是Ti含量過(guò)高，則容易在組 織中形成粗大的含Ti相，降低材料的斷裂韌性。Zn、Fe元素為材料中的雜質(zhì)元素，需分別 控制在〇· 50wt%以及0· 4wt%以下。
[0019] 另外，本發(fā)明還提供該一種手機(jī)部件用鋁合金制造方法，包括以下步驟： (1)獲得上述成分的鑄錠后，進(jìn)行均勻化熱處理，即將鑄錠從室溫以20~300°C/h的 升溫速率升到410~470°C，保溫2~10小時(shí)，然后再以10~100°C/h的速度升到540~ 570°C，并保溫2~30小時(shí)。均勻化退火的目的為：溶解共晶組織，為后續(xù)的時(shí)效析出提供 足夠的過(guò)飽和度，以及提高材料的熱加工性能；使含Mn、Cr或Zr相均勻彌散的析出，以控制 擠壓制品的粗晶層厚度。
[0020] (2)強(qiáng)制空冷：冷卻速率大于50°C/h，優(yōu)選為冷卻速率大于100°C/h，將材料冷卻 至室溫。冷卻均勻化結(jié)束后，需對(duì)材料進(jìn)行強(qiáng)制空冷，以避免粗大的Mg2Si相在冷卻過(guò)程中 形成，從而對(duì)性能帶來(lái)不利的影響?？刂凭鶆蚧嘶鸬纳郎厮俾手饕且?yàn)?，Mn、Cr或Zr 元素在鋁合金中的擴(kuò)散速度較慢，以緩慢升溫的方式能夠促進(jìn)這些合金元素的擴(kuò)散，從而 形成彌散分布的含Zr或Cr、Mn相。當(dāng)溫度升到410~470°C時(shí)，保溫2~10個(gè)小時(shí)，主要 是為了進(jìn)一步促進(jìn)彌散相的形成。然后再緩慢的升到540~570°C并保溫2~30小時(shí)，目 的是促進(jìn)共晶組織的溶解。該保溫溫度不宜過(guò)低，否則達(dá)不到溶解共晶組織的目的；溫度不 宜過(guò)高，否則容易發(fā)生組織過(guò)燒，降低材料性能。
[0021] (3)對(duì)材料進(jìn)行擠壓，擠壓工藝需在適當(dāng)范圍內(nèi)，擠壓錠的加熱溫度為460~540°C， 擠壓筒溫度為430~500°C，模具溫度為460~520°C，擠壓桿速度為0. 2~5mm/s，兼顧強(qiáng)度和 粗晶控制。
[0022] (4)獲得的擠壓板材后可進(jìn)行在線(xiàn)淬火和矯直后，進(jìn)行人工時(shí)效，從而獲得更佳的 力學(xué)性能。
[0023] 進(jìn)一步地，上述步驟（1)中鑄錠進(jìn)行均勻化熱處理，從室溫以40~70°C/h的升溫 速率升到410~470°C，保溫3~8小時(shí)，然后再以40~70°C/h的速度升到550-565°C，并 保溫2-10小時(shí)。
[0024] 通過(guò)以上的加工工藝，可獲得較高的強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度大于320MPa，抗拉強(qiáng)度大于 340MPa，塑性大于12%，可獲得兼顧強(qiáng)度及陽(yáng)極氧化性能的手機(jī)部件用鋁合金。以下對(duì)比 說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例和比較例，根據(jù)這些實(shí)施例和比較例可以進(jìn)一步印證本發(fā)明的技術(shù)效 果。但是，所列舉的實(shí)施例僅為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，不應(yīng)將其理解為本發(fā)明上述主題的 范圍僅限于此，凡基于本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思所形成的技術(shù)方