铝合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金材料领域，尤其涉及一种铝合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，电子设备(如手机、平板电脑、笔记电脑、电子手表、电子播放器、电子阅读器、电子显示器等)呈现轻薄化的发展趋势，这对电子设备的机身外壳材料的性能提出了更高的要求，其机身外壳材料不仅要强度高，同时也要具有良好的表面外观。众所周知，铝合金具有比强度高、加工性能好、成本低等优点，并且铝合金通过阳极氧化表面处理，能够获得良好的表面外观。相比于电子设备机身外壳材料中常用的塑料和不锈钢，阳极氧化铝合金材料具有色泽亮丽、比强度高、轻薄、耐腐蚀性强、耐磨、不易划伤、金属质感出色、耐污、防指纹等优点，具有显著的优势。因此，商用铝合金(如商用6063合金)成为电子设备的新一代机身外壳材料。但是，商用6063合金的强度相对较低(屈服强度约为210Mpa)，作为电子设备机身外壳材料易产生弯曲、凹陷等变形。在目前的各类型商用铝合金中，7XXX系(Al-Zn-Mg-Cu系)铝合金中的7075、7050、7055等高强度铝合金具有最高的强度，广泛应用于航空航天领域、交通运输领域，是该领域中极其重要的轻质高强材料。
[0003]但是，商用7χχχ系高强铝合金(如7075、7050、7055等)在阳极氧化处理过程中存在纤维状组织条纹、表面发黄、黑线、黑点等现象，影响表面外观。因此，直接将商用7ΧΧΧ系铝合金阳极氧化后作为电子设备的机身外壳材料，其表面外观达不到要求。
[0004]因此，有必要进一步开展研究工作，对商用7χχχ系铝合金的成分、相组成、显微组织结构及制备工艺进行改进优化，使7ΧΧΧ系铝合金集高强度与良好的阳极氧化处理表面外观于一身，以满足电子设备机身外壳材料的性能要求。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是通过对商用7ΧΧΧ系(Al-Zn-Mg-Cu系)高强铝合金(如7075、7050、7055等)的成分、相组成、组织结构、制备工艺进行创新改进，改善其在阳极氧化处理过程中存在的纤维状组织条纹、表面发黄、黑线等缺陷问题，开发出一种具有高强度，且同时具有良好的阳极氧化处理表面外观的铝合金及其制备方法。
[0006]本发明提供的招合金，该招合金的组分及重量百分数为:Ζη = 4.0?11.0% ,Mg =2.0?3.0%，Si = 0?0.3%，Ti = 0?0.04%，Cu = 0?0.2%，Zr = 0?0.01%，Cr = 0?0.01%，Μη = 0?0.01%，Fe〈0.1%，余量为Al及附带的杂质，其中Zn、Mg重量比为:Zn/Mg = 2
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[0007]上述的铝合金，该铝合金的组分及重量百分数为:Ζη = 5.5?8.6%，Mg = 2.0?2.6%，Si = 0?0.2%，Ti = 0?0.03%，Cu = 0?0.15%，Zr = 0?0.01 %，Cr = 0?0.01 %，Mn=0?0.01%，Fe〈0.08%，余量为Al及附带的杂质，其中Zn、Mg重量比为:Zn/Mg = 2?6。
[0008]上述的铝合金，所述杂质中，单种杂质含量不超过0.01 %。
[0009]上述的铝合金，所述铝合金的抗拉强度大于420Mpa。
[0010]上述的铝合金，所述铝合金的硬度大于140HV。
[0011 ]本发明还提供一种上述铝合金的制备方法，包括:
[0012]称取原料，根据各组分的重量百分数进行配料；
[0013]将所述原料在740?760 °C下熔炼后，采用半连续铸造方法在710?730 °C下浇注获得铸锭；
[0014]对所述铸锭进行双级均匀化处理，第一级均匀化的温度为420°C?440°C，时间为12?24h;第二级均匀化的温度为460°C?475°C均匀化时间为24?36h;
[0015]对经过均匀化处理的铸锭进行剥皮、切锯得到坯料，然后对坯料进行热变形加工处理得到合金制品；
[0016]将所述合金制品进行固溶处理，然后淬火冷却至室温；固溶温度为460?480°C，时间为I?4h;
[0017]对固溶处理后的制品进行时效热处理，以获取上述铝合金产品。
[0018]上述的铝合金制备方法，所述原料包括纯度之99.99%的铝锭、纯度2 99.99%的锌、纯度2 99.99 %的镁及晶粒细化剂Al-T1-B。
[0019]上述的铝合金制备方法，所述时效热处理工艺为T6单级时效、T73双级时效和T77多级时效中的任意一种。
[0020]上述的铝合金制备方法，所述热变形加工处理采用挤压工艺，挤压温度为410?440°(:，保温时长为2?411。
[0021]本发明的有益效果在于:解决了商用7xxx系(如7075、7050、7055等)高强铝合金在阳极氧化处理过程中存在纤维状组织条纹、表面发黄等表面外观缺陷问题，使铝合金集高强度和良好的阳极氧化处理表面外观于一身，进一步提高了现有电子设备机身外壳用铝合金的强度，有效满足电子设备轻薄化发展对机身外壳用铝合金材料的性能要求，同时也能拓展7XXX系高强铝合金的应用领域。本发明提供的铝合金的总体特征为:抗拉强度>420Mpa;硬度> 140HV;具有均匀细小的再结晶等轴晶粒;能够通过阳极氧化处理获得良好的表面外观。
【附图说明】
[0022]图1是商用7050铝合金的金相组织形貌图；
[0023]图2是本发明提供的铝合金的金相组织形貌图。
【具体实施方式】
[0024]下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]本发明提供的铝合金的组分及重量百分数为:Zn = 4.0?11.0%，Mg = 2.0?3.0%，Si = O?0.3%，Ti = 0?0.04%，Cu = 0?0.2%，Zr = 0?0.01 %，Cr = 0?0.01 %，Mn=0?0.01%，Fe〈0.1%，余量为Al及附带的杂质，其中Zn、Mg重量比为:Zn/Mg = 2?6。
[0026]优选的，所述铝合金的组分及重量百分数为:Zn = 5.5?8.6%，Mg = 2.0?2.6%，Si = O?0.2%，Ti = 0?0.03%，Cu = 0?0.15%，Zr = 0?0.01 %，Cr = 0?0.01 %，Mn = 0?0.01%^〈0.08%，余量为41及附带的杂质，其中211、1%重量比为:211/% = 2?6。
[0027]其中，Zn、Mg元素为主要强化元素，固溶时效热处理后在合金中形成细小的V(MgZn2)相，可以提高合金的强度。
[0028]Cu元素在传统商用7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)高强铝合金中(如7075、7050、7055等)的重量百分比含量为2%左右，能起到强化作用和提高抗腐蚀性能的作用，但Cu元素含量高使合金在阳极氧化处理后表面发黄，影响表面外观，因而，本发明铝合金中严格控制Cu元素的添加量，不添加Cu或将Cu的含量严格控制在O?0.2%范围以改善本发明合金的表面性能，同时使合金保持较高的抗腐蚀性能。
[0029]Si元素是商用7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)铝合金中普遍存在的元素，但在本发明一些合金中添加有一定量的Si元素形成Mg2Si相以强化合金，Si元素的添加量为O?0.3%范围内。
[°03°] Zr元素是商用7xxx系招合金中重要的微量元素，在传统商用7xxx系招合金中形成Al3Zr粒子，抑制合金在热加工与固溶处理过程的再结晶，形成亚晶粒