电子产品外观件用高性能6xxx系铝合金及其加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝合金，尤其涉及一种电子产品外观件用高性能铝合金及其加工 方法，属于有色金属技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，电子产品外观件制造用铝合金主要为6XXX系铝合金，如6063、6061铝合金。 6063铝合金具有较好的阳极氧化性能。通过6063合金制造的外观件阳极氧化后，表面光 泽感强，颜色亮丽。但6063铝合金的屈服强度较低（~210MPa) ;6061铝合金的屈服强度 (~280MPa)比6063铝合金的高，但材料的阳极氧化效果比6063铝合金的略差（如阳极氧 化后，表面颜色相对偏黄）。
[0003] 6XXX系铝合金的强度与阳极氧化性能由材料成分决定，并受加工工艺影响。在某 种程度上，成分对两种性能的影响大相径庭：如提高强度的成分调整措施，可能会对材料的 阳极氧化效果带来不利的影响。在工艺调整方面，也存在同样的问题。同时现有技术往往 只注重强度的提高（如，CN103131904A、US4589932、US20140017116)，而忽视强度和阳 极氧化效果综合性能的提高。另一方面，阳极氧化工艺的改善（如CN103668383A)，也能带 来阳极氧化效果的改善，但并不能从根本保证材料具有较好的阳极氧化效果。
[0004] 在实际操作上，为满足电子产品外观件用铝合金高强以及阳极氧化性能良好的 需要，各挤压厂（挤压为电子产品外观件用6XXX系铝合金的主要加工方式）不断尝试在 606U6063合金的基础上，调整挤压工艺和和合金成分。但他们的尝试往往陷入强度与阳极 氧化效果不能兼顾的困局。因而到目前为止，电子产品外观件用6XXX系铝合金还是以6061 和6063铝合金为主。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术存在的不足，通过成分优化及工艺调整，提供一种 适用于电子产品外观件的高性能6XXX系铝合金，以及该铝合金的加工方法。
[0006] 本发明的技术解决方案是：一种电子产品外观件用高性能6XXX系铝合金，其成分 的质量百分含量如下，
[0007] Si:0· 5 ~1. 2wt%、Mg:0· 5 ~1. 2wt%、Cu< 0·lwt%、Μη< 0· 10wt%、 Cr<0· 10wt%、Zr<0· 10wt%、Ti<0· 10wt%、Zn<0· 10wt%、Fe<0· 20wt%，其余组 分为A1和不可避免的杂质。
[0008] 进一步地，所述合金成分当中，Si/Mg的质量比彡0.8。
[0009] 进一步地，所述合金成分当中，Cu的含量< 0· 05wt%。
[0010] 进一步地，所述合金成分当中，Μη和Cr的总含量< 0. 15wt% ;优选地，Μη和Cr的 总含量彡〇·l〇wt%。
[0011] 进一步地，所述合金成分当中Zr的含量彡0. 05wt% ;优选地，Zr的含量 < 0.Olwt%。
[0012] 另外，前述高性能6XXX系铝合金的加工方法为：
[0013] (1)对铸棒进行均匀化热处理：从室温以30~200°C/h的升温速率升至540~ 570°C，并保温10~30小时；
[0014] (2)快速冷却：冷却速率彡100°C/h;
[0015] (3)材料预热后进行挤压：挤压锭的加热温度为480~540°C，挤压筒温度为 460~500 °C，模具温度为460~510 °C，挤压杆速度为1~5mm/s，挤压比大于30 ;
[0016] (4)在线水冷淬火+矫直后，进行人工时效。
[0017] 更进一步地，步骤（2)所述冷却速率彡150°C/h。
[0018] 本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
[0019] (1)本发明通过合理调整6XXX系铝合金中主合金元素Mg、Si含量并控制微量元 素的含量，使材料兼顾较高强度及较佳的阳极氧化效果；
[0020] (2)本发明所述材料是制造电子产品用外观件的理想材料，市场应用前景广阔。
【具体实施方式】
[0021] 基于现有技术，本发明的发明人通过反复实验和研究，创造性地提出一种能够兼 顾强度与阳极氧化效果的6XXX系铝合金，以及该铝合金的具体加工方法，所述6XXX系铝合 金能够显著提高电子产品外观件的性能。
[0022] 本发明涉及的6XXX系铝合金的含量选择如下所述：
[0023] Mg、Si为6XXX系铝合金的主要合金元素，它们形成主要时效强化相β"。Mg和 Si元素总量以及Si/Mg比控制材料的强度水平，具体而言：Mg+Si含量总和越大，材料强度 越高，但Mg+Si含量过高，将在组织中形成难溶的过剩Mg2Si。过剩Mg2Si的存在，不仅不能 提高材料强度，而且有可能对材料的阳极氧化性能带来不利的影响（如阳极氧化后形成材 料纹）。因此，Mg+Si总量宜保持在1. 0~2. 4wt%为宜；若Si/Mg质量比彡0. 8时，则更有 利于强化相的析出，使材料获得较高的强度。
[0024] 该铝合金中还添加有Cu元素，以提高材料的强度以及加工硬化能力。但通常Cu 元素对6XXX系铝合金屈服强度的提高有限（~15MPa);且，目前电子产品外观件主要通 过切、削、铣的方式制造，这些加工方式对材料加工硬化能力基本无要求；另一方面，Cu的 添加容易造成阳极氧化膜生成率低、氧化膜缺陷增多，即降低阳极氧化效果。因此，在本 发明中，对Cu元素的含量限定为< 0.lwt% ;为保证更佳的阳极氧化效果，Cu的含量需 < 0. 05wt%。
[0025] 本发明铝合金中添加有微量元素Mn、Cr，其目的是为了控制材料的晶粒尺寸，但这 些元素的添加会对材料阳极氧化膜的色泽产生不利的影响（如氧化膜偏黄，光泽度差）；另 一方面，过多添加Mn、Cr元素容易使挤压材心部晶粒组织由再结晶组织向纤维状变形组织 转变，从而增大阳极氧化缺陷"花斑"的出现。因此，为保证较佳的阳极氧化效果并使材料 对晶粒尺寸具有一定的控制能力，本发明中限定Μη< 0. 10wt%，Cr< 0. 10wt%。为保证 更佳的阳极氧化效果，Mn+Cr< 0· 15wt%，更优选地，Mn+Cr< 0· 10wt%。
[0026] Zr亦为微量元素，添加Zr会对材料阳极氧化膜的色泽产生不利的影响（如氧化膜 偏黄，光泽度差），需要限制到〇. 1 %以下，优选〇. 05 %以下，更优选0. 01 %以下。
[0027] Ti在合金中起细化铸态晶粒的作用，以不超过0. 10wt%为宜，优选不超过 0. 05wt%。Zn、Fe元素为材料中的杂质元素，需分别控制在0.lwt%以及0. 2wt%以下。
[0028] 根据以上所述，本发明的6XXX系铝合金成分为：Si:0. 5~1. 2wt%、Mg:0. 5~ 1. 2wt%、Cu< 0.lwt%、Mn< 0. 10wt%、Cr< 0. 10wt%、Zr< 0. 10wt%、Ti< 0. 10wt%、 Zn< 0· 10wt%、Fe< 0· 20wt%，其余组分为A1和不可避免的杂质。其中，Si/Mg的质量比 多 0· 8,Cu< 0· 05wt%，Mn+Cr< 0· 15wt%，更优选Mn+Cr< 0· 10wt%，Zr< 0· 05wt%，更 优选Zr< 0· 0lwt%。
[0029] 根据本发明技术方案，上述高性能6XXX系铝合金可以通过以下步骤进行加工：
[0030] (1)对铸棒进行均匀化热处理：从室温以30~200°C/h的升温速率升至540~ 570°C，并保温10~30小时；均匀化热处理的目的：溶解共晶组织，为后续的时效析出提供 足够的过饱和度，以及提高材料的热加工性能。
[0031] (2)快速冷却：冷却速率大于100°C/h，更优先于150°C/h;均匀化结束后，需对材 料进行强制空冷，以避免粗大的Mg2Si相在冷却过程中形成，从而对性能带来不利的影响。
[0032] (3)材料预热后进行挤压：挤压锭的加热温度为480~540°C，挤压筒温度为 460~500°C，模具温度为460~510°C，挤压杆速度为1~5mm/s，挤压比大于30;挤压参 数的选择应保证型材具有较高出口温度，以获得较高的强度。
[0033] (4)在线水冷淬火+矫直后，进行人工时效。
[0034] 通过以上的加工工艺，可以获得兼顾强度及阳极氧化性能的高性能电子产品外观 件用新型铝合金。以下对比说明本发明的实施例和比较例，根据这些实施例和比较例可以 进一步印证本发明的技术效果；但是，所列举的实施例仅为本发明优选的实施方式，不应将 其理解为本发明上述主题的范围仅限于此，凡基于本发明技术构思所形成的技术方案，均 落入本发明的保护范围之内。
[0035] 实施例1
[0036] 半连续铸棒：直径178_，成分以质量百分比计为：Mg:0· 62wt%、Si:0· 65wt%、 Cu:0. 005wt%、Mn:0. 005wt%、Cr:0. 006wt%、Fe:0. 12wt%、Zn:0. 01wt%、Ti:0. 02wt%、 Zr:0·OOlwt%，余量为Al。
[0037] 对合金铸棒均匀化热处理：以120°C/h的速度升到560°C保温10小时，然后快速 冷却（冷却速度大于160°C/h)。对材料进行挤压（挤压锭的加热温度为520°C，挤压筒温 度为460°C，模具温度为495°C，挤压杆速度为3mm/s)，产品尺寸：7X100mm(挤压比36)，在 线淬火、矫直（1% )并人工时效：175°C/8h。
[0038] 实施例2
[0039] 半连续铸棒：直径178mm，错合金成分以质量百分比计为：Mg:0. 75wt%、Si: 0· 61wt%、Cu:0· 05wt%、Μη:0· 07wt%、Cr:0·Olwt%、F