阳极化后显示出优异的表面质量的铝合金板及其生产方法
阅读：3发布：2021-01-01
专利汇可以提供阳极化后显示出优异的表面质量的铝合金板及其生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种在 阳极 化处理后显示出优异的表面 质量 的 铝 合金 板，所述 铝合金 板包括至少与铝进行包晶反应的包晶元素，并且需要 阳极 氧 化 物涂层，其特征在于，在所述铝合金板的最外表面区域呈现的 固溶体 状态的包晶元素的浓度以宽度为0.05mm或更大的条带的形式，沿所述铝合金板的宽度方向变化，并且相邻条带的所述包晶元素的浓度之间的差异为0.008质量%或更小。，下面是阳极化后显示出优异的表面质量的铝合金板及其生产方法专利的具体信息内容。
1.一种在阳极化处理后显示出优异的表面质量的铝合金板，所述铝合金板至少包含
0.001质量％至0.1质量％的Ti和0.0001质量％至0.4质量％的Cr中的任一种或两种作为与铝进行包晶反应的包晶元素，并且需要阳极氧化物涂层，
在所述铝合金板的最外表面区域呈现的固溶体状态的所述包晶元素的浓度以宽度为
0.05mm或更大的条带的形式沿所述铝合金板的宽度方向变化，并且相邻条带的所述包晶元素的浓度之间的差异为0.008质量％或更小，
所述铝合金板是在低于铝合金的固相线温度、且等于或高于铝合金的固相线温度减去
50℃而得的温度的温度范围下，进行均化并持续大于3小时而获得铸锭，进而使用该铸锭并进行热轧和冷轧而得到的。
2.如权利要求1所述的铝合金板，包括0.001质量％至0.1质量％的Ti和0.0001质量％至0.4质量％的Cr中的任一种或两种作为所述包晶元素，以及0.3质量％至6.0质量％的Mg、
0.5质量％或更少的Cu、0.5质量％或更少的Mn、0.4质量％或更少的Fe和0.3质量％或更少的Si中的一种或多种元素，剩余部分为Al和不可避免的杂质。
3.一种生产如权利要求1或2所述的铝合金板的方法，所述方法包括对铸锭进行热轧和冷轧以生产所述铝合金板，所述铸锭的轧制侧具有以下结构，位于晶粒的中心区且直径为5μm的区域的包晶元素的浓度与位于距晶粒的晶界2.5μm远且直径为5μm的区域的包晶元素的浓度之间的差异为0.040％或更小，
所述铸锭是在低于铝合金的固相线温度、且等于或高于铝合金的固相线温度减去50℃而得的温度的温度范围下，进行均化并持续大于3小时而获得的。
阳极化后显示出优异的表面质量的铝合金板及其生产方法
背景技术
[0002] 近年来，铝合金板已经越来越多地应用于汽车内饰部件和消费电子产品的外部面板。这些产品要求显示出优异的表面质量，并且经常以阳极化处理后的状态被采用；但是，阳极化处理后，用于消费电子产品的外部面板会显现例如条带状条纹图案。因此，一直希望有阳极化处理后不显示条带状条纹图案的铝合金板。
[0003] 已经进行了各种尝试，以防止这种条带状条纹图案，并且已经提出控制化学组分、最终薄板的晶粒尺寸、沉淀的尺寸和分布密度等的方法。但是，这些方法可能防止不了条带状条纹图案。
[0004] JP-A-2000-273563和JP-A-2006-52436公开了现有技术。
发明内容
[0005] 本发明被认为是以下发现以及基于所述发现进行试验和研究的结果，所述发现是：与铝进行包晶反应并且呈现为固溶体状态的元素影响到阳极化处理后条带状条纹图案的出现。本发明的一个目的在于提供一种在阳极化处理后显示出优异的表面质量(即，阳极化处理后不显现条带状条纹图案)的铝合金板及其生产方法。
[0006] 本发明的第一方面在于提供一种在阳极化处理后显示出优异的表面质量的铝合金板，所述铝合金板包括至少与铝进行包晶反应的包晶元素，并且需要阳极氧化物涂层，在所述铝合金板的最外表面区域呈现的固溶体状态的所述包晶元素的浓度以宽度为0.05mm或更大的条带的形式沿所述铝合金板的宽度方向变化，并且相邻条带的所述包晶元素的浓度之间的差异为0.008质量%或更小。应注意，单位“质量%(mass%)”在下文中可被称为“%”。
[0007] 所述铝合金板可包括0.001质量%至0.1质量%的Ti和0.0001质量%至0.4质量%的Cr中的任一种或两种作为所述包晶元素。
[0008] 所述铝合金板可包括0.001质量%至0.1质量%的Ti和0.0001质量%至0.4质量%的Cr中的任一种或两种作为所述包晶元素，以及0.3质量%至6.0质量%的Mg、0.5质量%或更少的Cu、0.5质量%或更少的Mn、0.4质量%或更少的Fe和0.3质量%或更少的Si中的一种或更多种元素，剩余部分为Al和不可避免的杂质。
[0009] 本发明的第二方面在于提供一种生产根据本发明第一方面的铝合金板的方法，所述方法包括对铸锭进行热轧和冷轧以生产所述铝合金板，所述铸锭的轧制侧(rolling target side)具有以下结构：即位于晶粒的中心区(center area)且直径为5μm的区域的包晶元素的浓度与位于距晶粒的晶界(grain boundary)2.5μm远且直径为5μm的区域的包晶元素的浓度之间的差异为0.040%或更小。
[0010] 本发明的几个方面可因此提供一种在阳极化处理后显示出优异的表面质量(即，在阳极化处理后不显现条带状条纹图案)的铝合金板及其生产方法。
具体实施方式
[0011] 当采用常用方法通过热轧和冷轧生产包括与铝发生包晶反应的包晶元素(peritectic element)的铝合金板时，固溶体状态的包晶元素在铝合金板的表面呈现为沿铝合金板的长度方向(轧制方向)延伸的条带，并且固溶体状态的包晶元素的浓度根据每个条带的不同而不同(即，沿铝合金板的宽度方向变化)。
[0012] 本发明的一实施例的铝合金板的特征在于：在铝合金板的最外表面区域呈现的固溶体状态的包晶元素的浓度以宽度为0.05mm至大约5mm的条带的形式沿铝合金板的宽度方向变化，并且相邻条带的包晶元素的浓度之间的差异为0.008%或更小。通过阳极化处理具有上述特征的铝合金板，能够获得显示出优异的表面质量并且没有条带状条纹图案的被阳极化处理的铝合金板。如果相邻条带的包晶元素的浓度之间的差异超过0.008%，在阳极化处理后，用肉眼可观察到条纹图案(即，会获得不了优异的表面质量)。
[0013] 由于阳极氧化处理的缘故，包晶元素以固溶体状态被包含在阳极氧化物涂层中。当对具有上述特征的铝合金板进行阳极化处理时，所得到的被阳极化处理的铝合金板也具有以下结构：即已被包含在阳极氧化物涂层中的固溶体状态的包晶元素的浓度以宽度为
0.05mm至大约5mm的条带的形式沿铝合金板的宽度方向变化，并且相邻条带的包晶元素的浓度之间的差异为0.005%或更小。
0.05mm至大约5mm的条带的形式沿铝合金板的宽度方向变化，并且相邻条带的包晶元素的浓度之间的差异为0.005%或更小。
[0014] 利用根据荧光Ｘ射线测量包晶元素的浓度的线性分析来确定固溶体状态的包晶元素的浓度，并且计算相邻条带的包晶元素的浓度之间的差异，所述荧光Ｘ射线是通过使用电子探针微量分析仪(EPMA)以10μm的间距施加电子束来产生的。
[0015] 优选的包晶元素的实例包括Ti和Cr。
[0016] Ti用作抑制铸造结构粗化的元素。Ti的含量优选地为0.001%至0.1%。如果Ti的含量少于0.001%，会抑制不了铸造结构粗化。如果Ti的含量超过0.1%，会产生粗糙的金属间化合物，并且在阳极化处理后，会观察到由于这些金属间化合物而导致的条纹图案。
[0017] Cr用作提高铝合金板的强度且细化晶粒的元素。Cr的含量为0.4%或更少，以获得上述效果。但是，如果Cr的含量少于0.0001%，则因为需要更高纯度的铝材料，所以生产成本增加且难于大批生产铝合金板。Cr的含量优选地为0.0001%至0.4%，且Cr的含量更优选地为0.003%至0.4%。如果Cr的含量超过0.4%，则会产生粗糙的金属间化合物，并且在阳极化处理后，会观察到由于这些金属间化合物而导致的条纹图案。
[0018] 除了包晶元素，本发明的一实施例的铝合金板还可包含下列合金元素中的一种或多种元素：
[0019] Mg
[0020] Mg提高铝合金板的强度。Mg的含量优选地为0.3%至6.0%。如果Mg的含量少于0.3%，则会实现不了强度的提高。如果Mg的含量超过6.0%，则在热轧期间会出现裂纹。
[0021] Cu
[0022] Cu提高铝合金板的强度，且确保整个阳极氧化物涂层具有均匀的色调。Cu的含量优选地为0.5%或更少。如果Cu的含量超过0.5%，则会形成Al-Cu沉淀(金属间化合物)，并且会出现条纹图案，或者由于这些金属间化合物的缘故，阳极氧化物涂层会变得浑浊。
[0023] Mn
[0024] Mn提高铝合金板的强度且细化晶粒。Mn的含量优选地为0.5%或更少。如果Mn的含量超过0.5%，则会形成Al-Mn-Si结晶产品或沉淀(金属间化合物)，并会出现条纹图案，或者由于这些金属间化合物的缘故，阳极氧化物涂层会变得浑浊。
[0025] Fe
[0026] Fe提高铝合金板的强度且细化晶粒。Fe的含量优选地为0.4%或更少。如果Fe的含量超过0.4%，则会形成Al-Fe-Si或Al-Fe结晶产品或沉淀(金属间化合物)，并会出现条纹图案，或者由于这些金属间化合物的缘故，阳极氧化物涂层会变得浑浊。
[0027] Si
[0028] Si提高铝合金板的强度且细化晶粒。Si的含量优选地为0.3%或更少。如果Si的含量超过0.3%，则会形成Al-Fe-Si结晶产品或Si沉淀(金属间化合物)，并会出现条纹图案，或者由于这些金属间化合物的缘故，阳极氧化物涂层会变得浑浊。
[0029] 作为不可避免的杂质，诸如Zn的元素必然被包括在铝合金中。例如，不大于0.25%的Zn并不影响本发明的效果。
[0030] 具体地，本发明的实施例可应用于包括诸如Ti和Cr的包晶元素的纯铝(1000系列)铝合金、Al-Mn(3000系列)铝合金、Al-Mg(5000系列)铝合金以及Al-Mg-Si(6000系列)铝合金。
[0031] 以下描述生产根据本发明的一实施例的铝合金板的方法。生产根据本发明的一实施例的铝合金的方法包括对铸锭进行热轧和冷轧以生产铝合金板，铸锭的轧制侧具有以下结构，位于晶粒的中心区且直径为5μm的区域的包晶元素的浓度与位于距晶粒的晶界2.5μm远且直径为5μm的区域的包晶元素的浓度之间的差异为0.040%或更小。采用这种铸锭生产的铝合金板在阳极化处理后显示出优异的表面质量(即，在阳极化处理后，不呈现条带状的条纹图案)。
[0032] 经采用通常的半连续铸造方法铸造然后被均化的铸锭，其轧制侧具有以下铸造结构：在铸造中形成的晶粒具有50μm至500μm的平均晶粒尺寸。例如，在铸锭的每一(上和下)轧制侧的几处对以下区域中的晶粒进行根据荧光Ｘ射线测量包晶元素的浓度的点分析，即位于晶粒的中心区且直径为5μm的区域和位于距晶粒的晶界2.5μm远且直径为5μm的区域，所述荧光X射线是通过采用EPMA施加电子束产生的。当包晶元素的浓度的差异为0.040%或更小时，采用所述铸锭生产待阳极化处理的铝合金板。
[0033] 优选的在比铝合金的固相线温度低的温度下，更优选的在比固相线温度低50°C的温度下均化铸锭并持续大于3小时，以获得这样的铸锭：即所述铸锭是通过铸造和均化包括包晶元素的铝合金熔融金属获得的,并且所述铸锭的轧制侧具有以下结构，即位于晶粒的中心区且直径为5μm的区域的包晶元素的浓度与位于距晶粒的晶界2.5μm远且直径为5μm的区域的包晶元素的浓度之间的差异为0.040%或更小。
[0034] 实例
[0035] 以下，通过实例和比较例的方式进一步描述本发明以说明本发明的有利效果。应注意的是，以下实例仅说明本发明的几个实施例，且本发明并不限于以下实例。
[0036] 实例1和比较例1
[0037] 采用DC(直接冷硬)铸造法铸造具有表1所示组成的铝合金的铸锭。在表1所示的条件下均化所得的铸锭(厚：500mm、宽：1000mm(横向截面尺寸))，并冷却至室温。将铸锭的上侧(轧制侧)、下侧(轧制侧)、右侧和左侧削剥(scalp)20mm。采用EPMA对铸锭的轧制侧的晶粒进行点分析(五点)以确定固溶体状态的Ti和Cr的分布状态。计算以下区域之间的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值的差异，即位于晶粒的中心区且直径为5μm的区域与位于距晶粒的晶界2.5μm远且直径为5μm的区域。
[0038] 被均化的铸锭被加热至480°C，并被热轧至5.0mm的厚度。热轧结束温度被设定为250°C。然后铸锭被冷轧至1.0mm的厚度，并在400°C下软化1小时。
[0039] 采用EPMA对所得的板材进行线性分析(在沿宽度方向一共具有10mm长度的任意五个区域)，以确定固溶体状态的Ti和Cr的分布状态，计算相邻条带的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值之间的差异。通过线性分析(长度：10mm)测量多条条带，并且获得多个浓度差值。将相邻条带的浓度之间的最大差值作为代表值。计算五个代表值的平均值。
[0040] 通过喷丸处理将板材料表面粗糙化，采用磷酸和硫酸化学抛光,并采用硫酸阳极化处理以形成厚度为10μm的阳极氧化涂层。肉眼确定被阳极化处理的板上存在不存在条带状条纹图案。采用EPMA对被阳极化处理的板(在沿宽度方向具有10mm长度的五个区域(当观察到条纹图案时，在条纹区))进行线性分析以确定固溶体状态的Ti和Cr的分布状态。计算相邻条带的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值之间的差异。通过线性分析(长度：10mm)测量多条条带，并且获得多个浓度差值。将相邻条带的浓度之间的最大差值作为代表值。计算五个代表值的平均值。
[0041] 结果在表2和3中示出。如表2所示，当采用本发明的样品1至10时，被均化的铸锭具有以下结构：即位于晶粒的中心区且直径为5μm的区域中的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值与位于距晶粒的晶界2.5μm远且直径为5μm的区域中的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值之间的差异为0.040%或更小，且未被阳极化处理的板材具有以下结构：即相邻条带的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值之间的差异为0.008%或更小。
[0042] 如表3所示，在阳极化处理后，样品1至10显示出优异的表面质量且不呈现条带状条纹图案。被阳极化处理的板材具有以下结构：即相邻条带的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值之间的差异为0.005%或更小。
[0043] 如表2所示，当采用在低温下均化的样品11至15时，被均化的铸锭具有以下结构：即位于晶粒的中心区且直径为5μm的区域中的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值与位于距晶粒的晶界2.5μm远且直径为5μm的区域中的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值之间的差异超过0.040%；并且未被阳极化处理的板材具有以下结构：即相邻条带的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值之间的差异超过0.008%。如表3所示，在阳极化处理后，被阳极化处理的板材呈现条带状的条纹图案，并且具有以下结构：即相邻条带的固溶体状态的Ti和Cr的总浓度的平均值之间的差异超过0.005%。
[0044] 表1
[0045]
[0046] 表2
[0047]
[0048] 表3
[0049]
[0050] 虽然上文仅对本发明的一些示例性实施例和/或实例进行了详细地描述，本领域技术人员将容易理解的是，对示例性实施例和/或实例的许多修改是可能的，且本质上不偏离本发明的新颖的教导和优点。因此，认为所有这样的修改都被包括在本发明的范围内。
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