高强度高流动性可阳极氧化Al-Mn系压铸合金及其制备方法与流程

本发明涉及压铸合金领域，尤其涉及高强度高流动性可阳极氧化al-mn系压铸合金及其制备方法。

背景技术：

1、铝合金材料由于其质量轻、比强度高、硬度高、导热率好，易于满足外壳需具备的支撑、保护、轻便、散热的功能，特别是经过阳极氧化加染色后的铝合金外观件，其美观性和质感大大提升，因此在3c产品外观件材料中占有重要地位。

2、目前，铝合金外壳的主流加工工艺是cnc加工工艺，cnc加工工艺选用变形铝合金做材料，因此其阳极氧化效果佳，易于得到色彩丰富的外壳。但是cnc加工工艺仍然存在对原材料的浪费较大、加工工序复杂、生产周期和成本高的技术缺陷。

3、压铸是一种精密成型、近净成型技术，可直接快速成型复杂形状，使用压铸件生产铝合金外观件，可大大减少机械加工量和原材料浪费，经济效益显著，有重要的应用价值。

4、3c产品外壳压铸属于薄壁压铸，由于壁厚小存在激冷作用，因此要求合金具有较大的流动性。目前薄壁压铸中应用最多的是al-si系合金，此类合金的共晶温度低、潜热大、强化相多，具有极佳的流动性和较高的力学性能。但此类合金中si元素的含量≥6％，由于其含量较高，只适用于颜色要求较低的黑色阳极外观，无法满足3c产品多彩阳极外观的要求。

5、为了满足3c产品多彩阳极外观的要求，现有技术采用al-mn系合金，al-mn系合金共晶成分低，具有较好的高温流动性，可满足压铸成型工艺要求，且阳极效果亮度高，但其强度低，压铸态屈服强度只有约70mpa左右，只能满足对强度要求不高的装饰类场景，市场应用潜力严重受限。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提出高强度高流动性可阳极氧化al-mn系压铸合金，在确保高强度的前提下，提高压铸合金的高温流动性以及阳极氧化效果，满足3c产品多彩高亮阳极的外观要求，以克服现有技术中的不足之处。

2、本发明的第二目的在于提出高强度高流动性可阳极氧化al-mn系压铸合金的制备方法，制备方法简单，操作性强，确保得到的压铸合金具有高强度的前提下，提高压铸合金的高温流动性以及阳极氧化效果。

3、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

4、高强度高流动性可阳极氧化al-mn系压铸合金，按照质量百分比计算，包括以下组分：mn 0.85～2.1％、mg 0.30～4.3％、zn 0～3.6％、sm 0.08～1.0％、nb 0～0.6％、ce 0～0.5％、si 0～0.15％、cu 0～0.5％、fe 0～0.25％和ti 0～0.1％，余量为al和杂质，且所述杂质的含量≤0.2％；

5、其中，所述mg和所述zn的总含量为1.2～7％。

6、进一步地，按照质量百分比计算，包括以下组分：mn 1.2～1.6％、mg 1.8～3.2％、zn 1.2～2.0％、sm 0.32～0.67％、nb 0.18～0.35％、ce 0.10～0.23％、si 0～0.05％、cu0.15～0.25％、fe 0～0.10％和ti 0.02～0.07％，余量为al和杂质，且所述杂质的含量≤0.05％。

7、进一步地，包括以下原料：纯al锭、纯mg锭、纯zn锭和si单质。

8、进一步地，包括以下原料：纯al锭、纯mg锭、纯zn锭、si单质、al-10％mn中间合金、al-5％sm中间合金、al-5％nb中间合金、al-10％ce中间合金、al-70％cu中间合金、al-10％fe中间合金和al-10％ti中间合金。

9、高强度高流动性可阳极氧化al-mn系压铸合金的制备方法，用于制备上述的高强度高流动性可阳极氧化al-mn系压铸合金，包括以下步骤：

10、a、按配比称取纯al锭，并放入熔炼炉，加热至纯al锭完全熔化；

11、b、将温度调至720～750℃保温1～2h，按配比加入纯zn锭、al-10％mn中间合金、al-5％sm中间合金、al-5％nb中间合金、al-10％ce中间合金、si单质、al-70％cu中间合金、al-10％fe中间合金和al-10％ti中间合金，在720～750℃保温0.5～1h，直至上述原料全部熔化；

12、c、按配比加入纯mg锭，在720～750℃保温0.2～0.5h，直至纯mg锭完全熔化，得到第一合金熔液；

13、d、向第一合金熔液中加入精炼剂和细化剂，搅拌除气，静置后扒渣过滤，得到第二合金熔液；

14、e、将第二合金熔液加热至浇注温度，在压铸机上采用模具挤压铸造成型，得到压铸合金。

15、进一步地，步骤d中，按照质量百分比，所述精炼剂的添加量为所述第一合金熔液的总质量的0.1～0.3％；

16、按照质量百分比，所述细化剂的添加量为所述第一合金熔液的总质量的0.01～0.05％。

17、进一步地，步骤e中，所述浇注温度为720～750℃；

18、所述模具温度为200～230℃；

19、所述压铸机的喷射速度为2～3m/s，喷射压力为90～100mpa。

20、进一步地，步骤e中，所述压铸机的喷射速度为2.5～3m/s，喷射压力为95～100mpa。

21、进一步地，步骤d中，所述精炼剂包括na2sif6、kcl、na3alf6和c2cl6中的至少一种；

22、所述细化剂包括al-ti-b细化剂和al-ti-c细化剂中的至少一种。

23、进一步地，步骤e中，所述压铸合金的压铸态屈服强度＞180mpa。

24、本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

25、1.在al-mn合金体系中加入sm元素和nb元素，sm元素在al基体中的溶解度极低，在凝固过程中，由于sm元素被排出富集在合金体系中液-固界面前沿，造成成分过冷，促进晶粒均质形核，从而细化晶粒，细化的晶粒大幅提升压铸合金的高温流动性，确保最终压铸合金的均匀性，避免阳极氧化时易产生异色不良，提高阳极氧化效果，满足3c产品多彩高亮阳极的外观要求。除此以外，sm元素可以降低合金熔液的共晶温度，共晶温度的降低，使得mg、zn等元素的溶解度增加，合金熔液共晶凝固特性增加，也可使得合金体系的高温流动性得以改善。另外，sm元素的扩散速度慢，已经析晶成为固相的mg、zn等元素无法溶解穿过液-固界面有效地到达液相中，液相中mg、zn等元素的含量降低，导致结晶后期，晶界处的mg、zn析出相含量减少，从而使晶相尺寸细化，从而得到细化和均匀的晶体组织结构，而细化的晶粒可以增加压铸合金的高温流动性，进一步确保压铸合金的均匀性，提高阳极氧化效果，满足3c产品多彩高亮阳极的外观要求。

26、2.采用高添加量的mg元素和高添加量的zn元素，其中mg和zn的添加总量为1.2～7％，结合sm元素和nb元素及其添加量，改善了由于高添加量的mg元素和高添加量的zn元素导致的al-mn合金体系高温流动性低、合金均匀性差的问题，在确保压铸合金高强度的前提下，提高压铸合金的高温流动性和阳极氧化效果，满足3c产品多彩高亮阳极的外观要求。