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一种手机边框用6系合金板带材及其制备方法

阅读:1050发布:2020-05-20

专利汇可以提供一种手机边框用6系合金板带材及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 铝 及铝 合金 的制备领域,具体涉及一种手机边框用6系合金 轧制 铝板带材及其制备方法。合金的成分为Si:0.550~0.7%,Fe:0.08%,Cu:0.45~0.55%,Mn:0.2~0.4%,Mg:0.9~1.1%,Ti:0.025%;Zn:0.15~0.35%,Mg/Si=1.5~1.7,其余为 制造过程 中产生的其他杂质,每种杂质的重量百分比最高为0.03%,余量为AL。本发明下产品具有高强度和优秀 阳极 氧 化 外观的特点, 屈服强度 超过330mpa,并且其连续卷材 冲压 的制造方法有效替代传统 挤压 型材 单片冲压的生产方式,显著提高加工过程的效率,并可降低生产成本、缩短产出周期;在生产成本和效率上均更有优势。,下面是一种手机边框用6系合金板带材及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种手机边框用6系合金板带材的制备方法,其特征在于,以重量百分含量表示,所述带材的化学合金成分组成为:
Si:0.55 0.7%,Fe:0.08%,Cu:0.45 0.55%,Mn:0.2 0.4%,Mg:0.9 1.1%,Ti:0.025%;Zn:
~ ~ ~ ~
0.15 0.35%,Mg/Si=1.5 1.7,余量为AL以及不可避免的杂质;其中每种杂质的重量百分比~ ~
最高为0.03%;所述带材的制备方法是以铝锭、铝中间合金锭、速溶为原料,经熔化铸造、均热、热轧、固溶热处理、预拉伸、时效热处理制得手机边框用铝合金板带材;具体包括以下步骤:
1)铝锭经过熔炼炉融化,配料后,进行半连续铸造,制得的大板锭;
2)铸锭获得后直接进行均热处理,随后安排锯切和铣面,最后安排热轧;
3)热处理后制得的材料,进行固溶热处理、预拉伸和时效热处理,最后获得厚度4.0-
10.0mm的成品;
均热工艺为金属温度320 380℃保温8 12h,随后升温至550 570℃保温30 40h。
~ ~ ~ ~
2.根据权利要求1所述的手机边框用6系合金铝板带材的制备方法,其特征在于:步骤
1)制得大板锭,其铸锭厚度在200 400mm。
~
3.根据权利要求1所述的手机边框用6系合金铝板带材的制备方法,其特征在于:热轧终轧温度270 300℃,热轧厚度为4.0 10.0mm。
~ ~
4.根据权利要求1所述的手机边框用6系合金铝板带材的制备方法,其特征在于:步骤
3)中的固溶热处理中,固溶热处理工艺为540 570℃/1 2h,淬火时的入水温需控制在15~ ~ ~
40℃,淬火转移时间≤10s。
5.根据权利要求1所述的手机边框用6系合金铝板带材的制备方法,其特征在于:步骤
3)中的时效热处理中,人工时效前的自然时效时间需控制在8h内,时效速度为180℃/8~
24h。
6.根据权利要求1所述的手机边框用6系合金铝板带材的制备方法,其特征在于:步骤
3)制得成品后,带材的抗拉强度≥350mpa、屈服强度≥330mpa,延伸率≥11%。

说明书全文

一种手机边框用6系合金板带材及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于铝及铝合金带材的制备领域,具体涉及一种手机边框用高强度6系合金阳极化铝板带材及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着电子行业5G网络时代的到来,为避免手机金属外壳对5G信号的干扰,手机外观设计已逐渐由后盖和边框金属一体化,向边框金属、后盖玻璃或塑料的方向发展。为更好的保护整机避免在意外跌落过程损坏,要求手机边框材料具有足够高的强度,考虑到不锈加工成本高,7系合金阳极氧化时氧化膜易于脱落,6系合金逐渐成为各手机终端最为看好的金属材料,一般要求屈服强度≥330mpa,即表面硬度≥HV120。因手机边框均作为外观件使用,外观质量高,即要求不能有料纹等色差缺陷,对铝材的内部晶粒和组织均提出了严格的要求。
[0003] 现有技术中,6系合金手机边框材料一般有两种方法:第一种为使用截面为“一”字型的板片状挤压型材、经全CNC机加工后制得边框,但使用该方法生产时,CNC加工成本高,生产时间长效率低,经了解,目前高强度的6系合金挤压材中可满足高表面阳极氧化质量需求的产品较少;第二种同样通过挤压获得,但挤压获得的截面为“口”字型,即挤出的边缘即为手机边框,但该方法在生产不含Cu的类似6063的合金的低强度产品(经时效热处理后表面硬度HV80左右)时,获得的产品可以满足阳极外观需求,但挤压生产含Cu量超过0.3%含量,经时效后表面硬度超过HV110的产品时,因挤压模具的特殊性,焊合线必然存在,该部位阳极后会出现异色,故该生产方案不适用于高强度6系合金的生产。
[0004] 目前行业内的部分轧制铝板带厂商,通过优化合金成分,实现了铝板带轧制方式生产6063合金,并能满足电子产品外观件的一般需求,但查阅相关标准可知,该合金T6状态下的屈服强度远不及300mpa,专利CN 106868435 A致使该产品不能再手机边框上大量应用;也有部分铝合金厂商通过成分和工艺改良,生产出来的轧制板材屈服强度进一步提高,如专利CN107338375 A提出一种6系铝合金及其加工方法,阳极氧化后外观料纹较好,但屈服强度只接近270mpa,与300mpa的下限需求仍有差距;在挤压材领域开发高强度6系合金阳极氧化铝板带材的相对更多,典型的有由专利CN107385290 A,屈服强度甚至达到380mpa,但无法满足连续冲压生产。另有专利CN103882271A公开了一种高强度高延伸率AL-Mg-Si-Cu合金材料及其制备方法,屈服强度也达到370mpa,但发明中未提到是否符合阳极需求,以及是否可以进行连续冲压生产。而目前手机行业的需求迫在眉睫,需要一款生产成本低、效率高,阳极外观质量好,屈服强度优良的产品。
[0005] 本发明立足于市场的需求,以具有中等强度的6013合金作为切入点,并结合高强度、高阳极外观质量的实际需求,对热阳极料纹的影响因素进行了细致的研究分析,并进行反复试验、检测,结果发现产品内部的化合物的种类、大小和分布、晶粒的大小等与强度和阳极外观关系密切。本发明是基于该发现而完成的,其目的在于提供一种表面硬度高、阳极外观质量优良的手机边框用高强度6系合金铝板带材的制造方法。

发明内容

[0006] 本发明目的是提供一种满足手机边框使用的,屈服强度≥330mpa,经阳极后表面料纹优良、满足连续冲压成型的高效率生产的手机边框用高强度6系合金铝板带材制造方法,该制造方法下生产的厚度在4.0 10.0的铝板带材,可替代传统挤压型材作为手机边框~使用。
[0007] 为了实现上述目的,本发明采取以下的技术方案:
[0008] 所述一种手机边框用高强度6系合金阳极氧化铝板带材,其成分包括:Si:0.550~0.7%,Fe:0.08%,Cu:0.45 0.55%,Mn:0.2 0.4%,Mg:0.9 1.1%,Ti:0.025%;Zn:0.15 0.35%,~ ~ ~ ~
Mg/Si=1.5 1.7,制造过程中产生的杂质,每种杂质的重量百分比最高为0.03%,余量为AL和~
不可避免的杂质。
[0009] 所述一种手机边框用高强度6系合金阳极氧化铝板带材的制备方法,包括以下步骤:
[0010] 1)铝锭经过熔炼炉融化,配料后,进行半连续铸造,制得的大板锭;
[0011] 2)铸锭获得后直接进行均热处理,随后安排锯切和铣面,最后安排热轧
[0012] 3)热处理后制得的成品,进行固溶热处理、预拉伸和时效热处理,最后获得厚度4.0-10.0mm的成品。
[0013] 步骤1)制得大板锭,其铸锭厚度在200 400mm。~
[0014] 均热工艺为金属温度320 380℃保温8 12小时,随后升温至550 570℃保温30 40~ ~ ~ ~小时。
[0015] 热轧终轧温度270 300℃,热轧厚度为4.0 10.0mm。~ ~
[0016] 步骤3)中的固溶热处理中,固溶速度为540 570℃/1 2小时,淬火时的入水温需~ ~控制在15 40℃,淬火转移时间≤10S。
~
[0017] 步骤3)中的时效热处理中,人工时效前的自然时效时间需控制在8小时内,时效速度为180℃/8 24小时。~
[0018] 步骤3)制得成品后,带材的抗拉强度≥350mpa、屈服强度≥330mpa,延伸率≥11%。
[0019] 铸锭中的粗生相主要为含Fe的Al3Fe、MnFeAl6等粗大相,通过合理控制成分含量配比,一方面减少难以在均匀化过程溶解的含相,另一方面有意让不可避免的含铁相尽可能多的以MnFeAl6的形式存在,以便在均匀化过程中部分溶解,实现细化组织的目的,为保证最终成品的阳极氧化外观质量提供保障。而通过控制镁比以及Mg、Si、Cu、Zn含量,增加了6系合金中的时效强化析出相,达到提高显著提高6系合金强度的目的。
[0020] 铸造过程中,距离铸锭中心的距离越近,化合物越粗大,相因的板锭厚度越厚,粗生相的尺寸也就越大,故本发明下的铸锭厚度选择200-400mm,并通过合理的铸造参数,有效避免粗大棒状化合物的产生,而为了避免铸造过程中的粗生相在均匀化过程中过烧,又能最大限度的实现可溶第二相化合物全部溶解,在均匀化过程先安排双极均匀化,促进低熔点相的充分溶解,随后将均匀化温度提高到570℃左右,并做30小时以上的长时保温,有效改善铸锭宽度和厚度方面的宏观偏析,以便保证成品的化合物尺寸。
[0021] 通过良好的热轧工艺,让热轧卷产出后内部组织成纤维状,以便在固溶过程晶粒更加等轴,避免终轧温度过高后晶粒转变为再结晶形态,该组织难于在后续的固溶过程获得尺寸 的组织。通过保证淬火入水水温和淬火转移时间,提高合金的固溶度,从而时效析出后获得的化合物分布均匀、尺寸细小,使具有阳极氧化后氧化膜质量优良的特点,因产品固溶过程充分,冷却工艺合适,产品在经时效热处理后,屈服强度≥330mpa,完全满足手机边框用铝的需求。
[0022] 本发明的显著优点为:
[0023] (1)本发明下的6系合金轧制板带材,具有高强度和优秀阳极氧化外观的特点,产品经时效热处理后,屈服强度超过330mpa,因为条带式生产,且厚度进度高,非常适和通过卷材连续冲压的方式,直接获得“口”字型产品,通过大幅减少CNC节省成本、提高生产效率。
[0024] (2)本发明下生产的阳极氧化用高强度6系合金铝板带产品,与传统阳极氧化用6系合金相比,在屈服强度更高,并可使用轧制方式生产,大幅提高生产效率;制得的6系合金板带材,可实现手机壳体制作过程实现连续冲压,有效替代传统挤压型材单片冲压的生产方式,显著提高加工过程的效率,并可降低生产成本、缩短产出周期;在生产成本和效率上均更有优势。附图说明
[0025] 图1为合金铸锭经均匀化后的组织形貌图。

具体实施方式

[0026] 本发明的铝合金板带,在Mg含量为0.9 1.1%、镁硅比1.5-1.7的6系铝合金中,配以~特定范围的Cu、Mn、Zn等合金元素后进行熔炼,制得的板锭经均热、铣面、热轧和必要的热处理后,将化合物大小、晶粒尺寸控制到设定范围,获得物理性能优良的6系合金轧制板材。
[0027] 以下对各成分的含量进行数值限定的理由加以说明:
[0028] Mg和Si:形成的Mg2Si是6系合金固溶和时效强化的主要成分,镁硅比若高于1.7,容易出现Mg过剩,阳极氧化过程容易形成较多的腐蚀坑,影响产品的外观质量,而如果镁硅比低于1.5,则Si过剩明显,将会在粗生相中形成AlFeSi相,抑制MnFeAl6相的优先形成,不利于均匀化过程化合物的溶解和细化。另一方面,若Mg含量低于0.9%,则成品屈服强度将不能满足,若Mg含量超过1.1%,将引起Mg2Si化合物的过量阻碍电子跃迁影响阳极氧化膜的均匀性;
[0029] Fe:可提供部分强化效果,Fe含量超过0.08%时粗大含Fe相将增多,该类化合物呈棒状或条状,在后续轧制变形过程不易破碎,在阳极氧化过程中,含铁化合物电极电位高于金属铝,故在阳极氧化过程将加速周边铝基体的腐蚀,并最终导致该含铁化合物的脱落,引起阳极氧化膜不均匀,并最终形成料纹缺陷,该杂质越少越好。
[0030] Ti:Ti元素能细化晶粒,均匀组织,但含量超过0.025%时,过度细化金立,而晶粒的尺寸减小将増加了晶界面积,容易引起固溶过程晶粒不均匀。
[0031] Cu:Cu有利于提高材料的强度,在铝合金材料中固溶,在时效过程中,析出相为一种沿着铝基体方向生长的板条状的析出相,以有效地提高材料的性能。不过当含量超过0.55%后易于在晶界聚集,会显著地降低材料的耐腐蚀性能和成形性能。
[0032] Mn:在均热化处理中生成弥散颗粒,这个颗粒可以妨碍再结晶后的晶粒长大,以起到细化晶粒的效果。同时,当含量在0.3%左右时,可使含铁的粗生相中富含Mn,而含Mn的化合物在铸锭的均匀化过程以及固溶处理过程,均会得到明显溶解,进一步减少铁的有害作用,含Mn与不含Mn的6系合金,经相同均匀化制度处理后的组织差异如图1所示(从图中可以看出,添加适量的Mn后,均热过程条状的含铁化合物发生熔断)。但是,若含量超过0.4%,容易加大宏观偏析,影响阳极氧化膜的均匀性。
[0033] Zn:与Cu、Mg等合金同时添加时,可形成Al-Zn-Mg-Cu析出强化相,进一步增加合金的强度,含量低于0.15%时强化效果不明显,而含量超过0.35%后,会形成低熔点相,并容易在均热温度超过500℃时出现过烧,制约均匀化温度的升高。
[0034] 实施例1
[0035] 一种高强高导热手机中板用铝板带材,其成分为Si 0.70wt%,Fe 0.06wt%,Cu 0.48wt%,Mn0.25wt%,Mg 1.05wt%,Zn0.22wt%,Ti 0.02wt%;余量为Al及不可避免的杂质。
[0036] 制备方法,包括以下步骤:
[0037] 1)铝锭经过熔炼炉融化,配料后,进行半连续铸造,制得壁厚380mm厚的大扁锭;
[0038] 2)铸锭获得后直接进行均匀化退火,金属温度360℃下保温10h,然后升温至560℃保温30h,随后安排锯切和铣面,最后安排热轧,热轧终轧温度为270℃,热轧厚度为4.0mm;
[0039] 3)热处理后制得的成品,抗拉强度351mpa,屈服强度为332mpa,延伸率11.2%,经阳极氧化后,满足手机边框高强度、无料纹的质量要求。
[0040] 实施例2
[0041] 一种高强高导热手机中板用铝板带材,其成分为:Si 0.55wt%,Fe 0.08wt%,Cu 0.50wt%,Mn0.4wt%,Mg 0.9 wt%,Zn0.15wt%,Ti 0.011wt%;余量为Al及不可避免的杂质。
[0042] 制备方法,包括以下步骤:
[0043] 1)铝锭经过熔炼炉融化,配料后,进行半连续铸造,制得壁厚为260mm的大扁锭;
[0044] 2)铸锭获得后直接进行均匀化退火,金属温度320℃下保温12h,然后升温至550℃保温40h,随后安排锯切和铣面,最后安排热轧,热轧终轧温度为300℃,热轧厚度为10.0mm;
[0045] 3)热处理后制得的成品,抗拉强度357mpa,屈服强度为331mpa,延伸率13.0%,经阳极氧化后,满足手机边框高强度、无料纹的质量要求。
[0046] 实施例3
[0047] 一种高强高导热手机中板用铝板带材,其成分为:Si 0.7wt%,Fe 0.05wt%,Cu 0.48 wt%,Mn0.2wt%,Mg1.1 wt%,Zn0.35 wt%,Ti 0.003wt%;余量为Al及不可避免的杂质。
[0048] 制备方法,包括以下步骤:
[0049] 1)铝锭经过熔炼炉融化,配料后,进行半连续铸造;制得壁厚为200mm的大扁锭;
[0050] 2)铸锭获得后直接进行均匀化退火,金属温度380℃下保温10h,然后升温至570℃保温35h,随后安排锯切和铣面,最后安排热轧,热轧终轧温度为280℃,热轧厚度为6.0mm;
[0051] 3)热处理后制得的成品,抗拉强度360mpa,屈服强度为338mpa,延伸率12.4%,经阳极氧化后,满足手机边框高强度、无料纹的质量要求。
[0052] 图1中a图为不添加Mn的一般6系合金铸锭经均匀化后,芯部位置的化合物的典型形貌;b图为本发明下铸锭经均匀化后(添加0.2wt%Mn),相同位置的化合物形貌。其中标记A处为含Fe相,可以看出,在本发明下的铸锭,经相应的均匀化后,粗大化合物发生部分溶解,有利于后续热轧和冷轧过程组织的细小均匀。
[0053] 本发明设计的手机边框用高强度6系合金铝板带材与传统挤压型材和一般6系合金轧系合金相比,它在生产工艺、化学成分等方面进行改良,使产品具有良好的强度和阳极外观质量,并可适应卷材连续冲压成型的方式生产,实现降本提效,是目前挤压材和一般6系合金轧制铝板带材产品在所不具备的。
[0054] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
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