本发明属于铝合金领域，更具体地，本发明涉及一种铝合金及其制备方法。
背景技术：
铝合金是以铝为基础加入其它元素组成的合金，其具有比重小、强度高、耐腐蚀、导电导热性好、环保、可回收利用等优点，成为日常应用最为广泛的材料之一。20世纪初期，德国人发明了硬铝合金（Al-Cu-Mg合金），使得铝的强度提高两倍，从而开始被大量应用于飞机制造和其他军火工业。此后又陆续开发了Al-Mn、Al-Mg、Al-Mg-Si、Al-Cu-Mg、Al-Zn-Mg等不同成分和热处理状态的铝合金，大大拓展了铝合金的用途，使铝合金在建筑、汽车、铁路、船舶及飞机制造等工业部门的应用得到迅速发展。
随着当前通讯行业的高度发达，高强度铝合金在此领域应用需求越来越大，大尺寸、超轻薄为目前电子产品主流。大尺寸、超薄件对铝合金强度有着很高的要求，目前市面上有6000系铝合金材质的大尺寸电子产品，但遭到用户投诉容易弯曲变形，强度不够。
在铝合金中添加Zn和Mg的7000系列铝合金显示出铝合金中最高强度，已广泛应用于汽车、铁路、船舶及飞机制造等重型工业部门。随着人们对电子产品的要求，人们开始研究7000系列铝合金在电子产品领域的应用。同时，也希望7000系列铝合金能够通过阳极氧化处理后，表面能获得具有金属光泽的银白色，从而带来高级感和后续上色的多样性，但由于成分原因，7000系列铝合金的阳极氧化膜颜色明显偏黄色，直接影响外观和后续上色效果。
技术实现要素：
本发明旨在针对上述高强度铝合金在阳极氧化方面存在的缺陷，提供一种适合阳极氧化的高强度铝合金，不仅具有较高的机械强度，而且阳极氧化性能良好，阳极氧化后呈银白色，色泽鲜亮、均匀，一致性好。
本发明提供一种铝合金，以重量百分含量计，所述铝合金含有5-8%的Zn，1.2-3.2%的Mg，0.001-0.15% 的Ga，0.001-0.1%的V，0.001-0.2% 的Ti，0.2%以下的Si，0.2%以下的Fe，0.2%以下的Cu，余量为Al及和其它不可避免的杂质元素。
本发明还提供了一种铝合金的制备方法，该方法包括将铝合金原料熔融制备铝合金铸锭，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金铸锭的组分及重量含量为：Zn 5-8%，
Mg 1.2-3.2%，
Ga 0.001-0.15%，
V 0.001-0.1%，
Ti 0.001-0.2%，
Si 0.2%以下，
Fe 0.2%以下，
Cu 0.2%以下，
余量为Al及和其它不可避免的杂质元素。
本发明提供的铝合金强度高，屈服极限达440MPa以上，并且其阳极氧化性能良好，经硫酸浴阳极氧化后氧化膜厚度达8-18μm，并且该膜透明度高，呈银白色，色泽鲜亮、均匀，一致性好。本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种铝合金，以重量百分含量计，所述铝合金含有5-8%的Zn，1.2-3.2%的Mg，0.001-0.15% 的Ga，0.001-0.1%的V，0.001-0.2% 的Ti，0.2%以下的Si，0.2%以下的Fe，0.2%以下的Cu，余量为Al及和其它不可避免的杂质元素。
为了增强合金力学性能及阳极氧化表面效果，进一步地优选为：以重量百分含量计，所述铝合金，含有6.3-6.9%的Zn，1.6-2.2%的Mg，0.008-0.1% 的Ga，0.005-0.1%的 V0.01-0.1% 的Ti， 0.1%以下的Si，0.1%以下的Fe，0.1%以下的Cu，余量为Al及和其它不可避免的杂质元素。
本发明系统的研究了各种合金化元素对阳极氧化颜色的影响，如Mn、Cu、Fe、Si、Cr，Zr等，这些元素虽然起到了细化晶粒、固溶强化作用，但若含量控制不得当会严重影响阳极氧化的表面效果。如Mn元素过多使得合金阳极氧化颜色泛棕色（粉色）；Cu、Cr元素均会导致合金阳极氧化后颜色发黄，尤其是Cr对颜色影响极为敏感，0.2wt.%含量即可导致氧化膜明显变色；过量的Fe、Si、Zr能使合金氧化后失去原本鲜亮的银白色，而呈现出暗灰色，严重时发黑。
本发明提供的铝合金属于Zn-Mg强化的7000系变形铝合金范畴，Zn和Mg的加入并不会剧烈降低合金阳极氧化膜的光泽度，更不会导致合金氧化膜变色，合金主要为MgZn2相和Al2Mg3Zn3相沉淀强化。
Ga元素加入合金能够活化铝表面，提高铝阳极氧化效率和氧化膜生成的均匀性，铝合金阳极氧化是一个氧化膜向铝基体扩散生成与表面膜溶解的动态过程，Ga元素能与其他元素形成低共熔混合物，附着在氧化膜阻挡层，破坏表面钝化膜，提高铝氧化的反应活性，从而促进氧化膜的生成均匀向铝基体推进；另外，Ga元素最终溶解于电解溶液中，不会对氧化膜产生任何不利影响。
V和Ti加入合金中，能生成Al11V和Al3Ti难溶化合物，均具有很好的细化晶粒及提高再结晶温度的作用，提高了合金综合性能；并且，V和Ti不会影响合金阳极氧化膜外观质量。
Si、Fe及Cu含量均在0.2%以下，既起到了很好的强化合金，提高力学性能的作用，又不会影响阳极氧化效果。
本发明中，以重量百分含量计，所述其它不可避免的杂质元素中，Cr的含量少于0.02%，Zr的含量少于0.1%，Mn的含量少于0.1%，其余单个含量少于0.05%，合计含量少于0.15%。
本发明的铝合金强度高，屈服极限达440MPa以上，并且其阳极氧化性能良好，经硫酸浴阳极氧化后氧化膜厚度达8-18μm，并且该膜透明度高，呈银白色，色泽鲜亮、均匀，一致性好。
本发明还提供了一种铝合金的制备方法，该方法包括将铝合金原料熔融制备铝合金铸锭，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金铸锭的组分及重量含量为：Zn 5-8%，
Mg 1.2-3.2%，
Ga 0.001-0.15%，
V 0.001-0.1%，
Ti 0.001-0.2%，
Si 0.2%以下，
Fe 0.2%以下，
Cu 0.2%以下，
余量为Al及和其它不可避免的杂质元素。
在本发明所述的方法中，进一步包括将所述铝合金铸锭进行成型为铝合金件。
本发明中，所述成型的方法没有特别的限制，可以为本领域常用的各种合金成型方法，在本发明中进一步优选所述成型的方法为轧制成型或挤出成型。在本发明中，所述轧制成型的条件为：在475-530℃进行轧制加工，得到轧制板材。所述挤压成型的条件为：485-540℃进行挤出加工，得到挤出型材。
本发明中，在成型之前，还包括对铝合金铸锭进行均匀化处理；均匀化处理可以消除成分、组织偏析等铸造缺陷，使合金成分均质性更好。所述均匀化处理的方法为：将铝合金铸锭在410-430℃保温2-4小时，再加热到460-480℃保温12-16小时。
本发明中，在成型之后还包括对铝合金件进行固溶处理；固溶处理的效果可以使合金元素充分固溶，形成过饱和固溶体，为沉淀（析出）强化做好组织准备。所述固溶处理的温度为465-485℃，时间为0.5-1.5h。
本发明中，在所述固溶处理之后对铝合金件进行人工时效处理；人工时效处理可以使过饱和固溶体分解析出强化相，弥散分布于合金组织，强化合金。所述人工时效处理工艺为：在95-105℃保温4-6小时，然后，再加热到120-130℃保温12-20小时。或人工时效处理工艺为：在110-130℃保温16-28小时。
本发明中所述的铝合金原料可以为包含Al、Zn、Mg、Ga、V、Ti、Si、Fe和Cu的各种纯金属锭或合金锭，没有特别的限制，只要能够得到本发明的含量范围即可。从容易得到和低成本角度考虑，本发明优选采用纯Al锭、Al-V合金、Al-Fe合金、Al-Ti合金、Al-Si合金、Al-Cu合金、纯Mg、纯Zn及纯Ga。
本发明中，所述熔炼制备铝合金铸锭的方法没有特别的限制，可以为本领域常用的各种方法，只要能够将铸锭熔融后形成铝合金铸锭即可，如：
经配料计算后，按量称取纯Al锭、Al-V（10%V）合金、Al-Ti（5%Ti）合金、Al-Si（20%Si）合金，Al-Fe（20%Fe）合金，Al-Cu（50%Cu）合金，纯Mg、纯Zn及纯Ga，再将纯Al锭、Al-V合金、Al-Ti合金、Al-Si合金、Al-Fe合金、Al-Cu合金放入熔炼炉加热至全部熔化，然后依次加入纯Zn、纯Mg、纯Ga（以铝箔包紧）没入熔体中熔化后，搅拌8-15分钟，使成分均匀。在加入0.5%除渣剂除渣，0.5%精炼剂精炼除气，完成后扒渣静置20-35分钟，然后降温至710℃左右开始浇铸成锭；再将铸锭经过挤出或轧制成型后经热处理强化可获得力学性能及阳极氧化性能优异的板材和型材。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
实施例1
经配料计算后，按重量称取各中间合金及金属单质，然后按照上述提供的铝合金熔炼制样过程进行熔炼制得铝合金铸锭，各中间合金及金属单质重量比例如下表1。然后，将铝合金铸锭在415℃保温3.5小时，再加热到470℃温度下保温14小时进行均质化处理；然后，将铝合金铸锭温度设定到435℃进行轧制加工，得到轧制铝合金件，将铝合金件进行475℃/1h固溶处理，采用25-30℃水冷，然后进行拉伸，变形量为1%，最后，进行人工时效处理：在100℃加热5小时，再加热到125℃保温18小时，制备得到铝合金件A1。
实施例2
经配料计算后，按重量称取各中间合金及金属单质，然后按照上述提供的铝合金熔炼制样过程进行熔炼制得铝合金铸锭，各中间合金及金属单质重量比例如下表1。然后，将铝合金铸锭在425℃保温4小时，再加热到475℃温度下保温15小时进行均质化处理；然后，将铝合金铸锭温度设定到445℃进行轧制加工，得到轧制铝合金件，将铝合金件进行485℃/1.5h固溶处理，采用25-30℃水冷，然后进行拉伸，变形量为1.5%，最后，进行人工时效处理：在105℃加热6小时，再加热到130℃保温20小时，制备得到铝合金件A2。
实施例3
经配料计算后，按重量称取各中间合金及金属单质，然后按照上述提供的铝合金熔炼制样过程进行熔炼制得铝合金铸锭，各中间合金及金属单质重量比例如下表1。然后，将铝合金铸锭在410℃保温4小时，再加热到460℃温度下保温12小时进行均质化处理；然后，将铝合金铸锭温度设定到450℃进行轧制加工，得到轧制铝合金件，将铝合金件进行465℃/1h固溶处理，采用25-30℃水冷，然后进行拉伸，变形量为1.5%，最后，进行人工时效处理：加热到120℃保温24小时，制备得到铝合金件A3。
实施例4
按照实施例1的方法制备铝合金件A4，区别在于各中间合金及金属单质的重量比例如下表1。
实施例5
经配料计算后，按重量称取各中间合金及金属单质，然后按照上述提供的铝合金熔炼制样过程进行熔炼制得铝合金铸锭，各中间合金及金属单质重量比例如下表1。然后，将铝合金铸锭在425℃保温4小时，再加热到475℃温度下保温15小时进行均质化处理；然后，将铝合金铸锭温度设定到450℃进行挤出加工，得到挤出铝合金件，将铝合金件进行485℃/1.5h固溶处理，采用25-30℃水冷，然后进行拉伸，变形量为1%，最后，进行人工时效处理：在105℃加热6小时，再加热到130℃保温20小时，制备得到铝合金件A5。
实施例6
按照实施例5的方法制备铝合金件A6，区别在于各中间合金及金属单质的重量比例如下表1。
实施例7
按照实施例5的方法制备铝合金件A7，区别在于各中间合金及金属单质的重量比例如下表1。
实施例8
按照实施例5的方法制备铝合金件A8，区别在于各中间合金及金属单质的重量比例如下表1。
实施例9
按照实施例5的方法制备铝合金件A9，区别在于各中间合金及金属单质的重量比例如下表1。
实施例10
按照实施例5的方法制备铝合金件A10，区别在于各中间合金及金属单质的重量比例如下表1。
对比例1
按照实施例1的方法制备铝合金件B1，区别在于各中间合金及金属单质的重量比例如下表1。
对比例2
按照实施例5的方法制备铝合金件B2，区别在于各中间合金及金属单质的重量比例如下表1。
表1
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表2
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性能测试
一、铝合金成分能测试
将铝合金件A1-A10及B1-B2用ICP光谱仪（美国热电的Thermo ICAP 6300）测试其组成及含量，结果见表2。
二、铝合金力学性能测试
将铝合金件A1-A8及B1-B2进行如下测试：
根据GB／T228-2002金属材料室内拉伸试验方法测量铝合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率，结果见表3。
三、阳极氧化的性能测试
阳极氧化的条件：分别将铝合金件A1-A10及B1-B2进行如下的阳极氧化，得到阳极氧化产品CA1-CA10及CB1-CB2。
采用硫酸直流阳极氧化工艺：氧化槽液温度19℃，电流密度1.6A•dm-2，氧化时间30min。
1、阳极氧化膜的效果
将CA1-CA10及CB1-CB2放在自然光下，肉眼观察其表面的阳极氧化膜，结果见表4。
2、阳极氧化的厚度
用TIME2818覆层测厚仪测试CA1-CA10及CB1-CB2表面的阳极氧化膜的厚度，结果见表4。
表3
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表4
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从表3-表4的性能测试数据中可以看出，实施例1-10，铝合金件均保持高的屈服强度，达440MPa以上，并且随着主强化元素Mg、Zn含量的增加而增加，同时，所有合金均保持良好的阳极氧化性能，氧化膜呈银白色，色泽均匀、鲜亮。
对比例1中，合金含有较多的Fe和Si，虽然其机械性能不差，但已不适合于光亮阳极氧化处理，阳极氧化后整体色泽较暗，偏灰色，并且局部有灰斑，同时氧化膜生成效率也降低，膜厚仅6μm；对比例2中，合金含有较多的Cu、Cr、Mn，其机械性能良好，但阳极氧化性能下降明显，阳极氧化后，整个样件色泽较暗，且偏黄色，已不适合于光亮阳极氧化处理。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。