一种表面无坑点缺陷的铝材及其制备方法与流程

本发明涉及一种铝合金，具体涉及一种表面无坑点缺陷的铝材及其制备方法。

背景技术：

经阳极氧化处理的铝合金因其具有良好的耐磨和耐蚀性能，着色后外观可以呈现多种颜色应用前景诱人。但是阳极氧化处理后的铝材表面会随机出现形貌为圆形、直径约100μm的坑点缺陷。坑点缺陷严重制约了阳极化铝材在高端工业领域的应用。

经研究发现，所述坑点缺陷的形成因与第二相密切相关，在现有的5000系和6000系阳极化铝材中，Fe、Si、Mn、Mn、Cu等合金元素除了形成固溶体之外，还以单质或金属间化合物的第二相形式存在。在阳极氧化时，第二相的氧化行为取决于其与铝基体电极电位的比较。铝基材如果是阳极，则第二相优先溶解或氧化；如果铝基材是阴极，则第二相可能直接进入氧化膜。根据第二相的本质、形态、数量、尺寸和分布，第二相可能直接掺入氧化膜，也可能以氧化物形式掺入氧化膜，或者不进入氧化膜而直接溶解在电解液中。

因此，急需提供一种在阳极氧化处理后表面不产生坑点缺陷的铝材来满足现有技术的需要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在阳极氧化处理后表面不产生坑点缺陷的铝材及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了采用下述技术方案：

一种表面无坑点缺陷的铝材，所述铝材表面的第二相面积占比＜0.10％，第二相数量＜230个/mm2。

优选的，所述铝材表面的第二相面积占比＜0.08％，，数量＜200个/mm2。

优选的，所述铝材包括按质量百分比计的如下组分：Mg：2.3wt.％～4.8wt.％；Cu：≤0.05wt.％；Mn：0.01wt.％～0.05wt.％；Cr：≤0.05wt.％；Si：≤0.08wt.％；Fe：≤0.10wt.％以及余量的Al。

如上述任一项所述的铝材的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备冷轧铝材：

将均热处理的铸锭加热到480℃热轧成热轧板后，冷轧至1.6mm～3mm厚；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

依次用NaOH溶液和硝酸溶液预处理所得铝材；

(3)阳极化处理：

用硫酸溶液作为电解液阳极氧化处理上述铝材得所述铝合金板材。

优选的，所述步骤(1)的均热处理包括于475℃～540℃下保温8h～24h。

优选的，所述步骤(1)的均热处理包括于480℃～520℃下保温10h。

优选的，所述热轧板厚度为4.0mm～8.0mm。

优选的，所述步骤(1)热终轧温度为240℃～400℃。

优选的，所述步骤(3)中NaOH溶液浓度为10～20％；硝酸浓度为10～30％。

优选的，所述步骤(3)中NaOH溶液浓度为15％；硝酸浓度为20％。

优选的，所述步骤(3)阳极氧化处理包括：于温度0～50℃下、10～25％浓度的硫酸溶液中电解，用1.2～1.8A/dm2电流密度的恒电流处理20～40min。

优选的，所述步骤(3)阳极氧化处理包括：于温度20℃下、18％浓度的硫酸溶液中电解，用1.4A/dm2电流密度的恒电流处理30min。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明提供的铝材在阳极氧化处理后形成的氧化层表面没有坑点缺陷，铝材外观均匀性优良。

2、本发明提供的制备方法通过均匀化热处理调控铝材表面第二相的形状和分布，从而实现阳极氧化处理后形成无坑点缺陷的表面，该法对于变形铝材普遍适用，工业上容易实现。

附图说明：

图1：实施例一的阳极氧化处理后表面没有坑点缺陷的铝材；

图2：实施例一的铝材表面第二相形状和分布的扫描电镜图；

图3：对比例一的阳极氧化处理后表面有坑点缺陷的铝材；

图4：对比例一的铝材表面第二相形状和分布的扫描电镜图；

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

【铝材的制备】

实施例一、

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行520℃×10h的均热处理后，将320℃下热轧成6.0mm厚的热轧板冷轧成2.5mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

将所得铝材浸在15％的NaOH水溶液中消除铝材表面原始氧化膜后用20％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在20℃下的18％浓度的硫酸溶液中以1.4A/dm²的电流密度恒电流阳极氧化处理30min，得到表面覆有厚度为10μm的氧化膜的铝材。

该实施例的表面图示于图1，该实施例的扫描电镜图示于图2。

实施例二、

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行490℃×20h的均热处理后，将400℃下热轧成4.0mm厚的热轧板冷轧成1.6mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

将所得铝材浸在10％的NaOH水溶液中消除铝材表面原始氧化膜后用10％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在10℃下的15％浓度的硫酸溶液中以1.2A/dm2的电流密度恒电流阳极氧化处理40min，得到表面覆有厚度为5μm的氧化膜的铝材。

实施例三、

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行480℃×20h的均热处理后，将360℃下热轧成8.0mm厚的热轧板冷轧成3.0mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

将所得铝材浸在20％的NaOH水溶液中消除铝材表面原始氧化膜后用30％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在40℃下的25％浓度的硫酸溶液中以1.8A/dm2的电流密度恒电流阳极氧化处理20min，得到表面覆有厚度为30μm的氧化膜的铝材。

实施例四、

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行480℃×10h的均热处理后，将270℃下热轧成8.0mm厚的热轧板冷轧成3.0mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

将所得铝材浸在20％的NaOH水溶液中消除铝材表面原始氧化膜后用30％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在40℃下的25％浓度的硫酸溶液中以1.8A/dm2的电流密度恒电流阳极氧化处理20min，得到表面覆有厚度为30μm的氧化膜的铝材。

实施例五、

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行490℃×10h的均热处理后，将240℃下热轧成8.0mm厚的热轧板冷轧成3.0mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

将所得铝材浸在20％的NaOH水溶液中，消除铝材表面原始氧化膜后用30％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在40℃下的25％浓度的硫酸溶液中以1.8A/dm2的电流密度恒电流阳极氧化处理20min，得到表面覆有厚度为30μm的氧化膜的铝材。

实施例六、

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行480℃×20h的均热处理后，将240℃下热轧成8.0mm厚的热轧板冷轧成3.0mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材

将所得铝材浸在20％的NaOH水溶液中消除铝材表面原始氧化膜后用30％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在40℃下的25％浓度的硫酸溶液中以1.8A/dm2的电流密度恒电流阳极氧化处理20min，得到表面覆有厚度为30μm的氧化膜的铝材。

比较例一：

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行470℃×10h的均热处理后，将300℃下热轧成6.0mm厚的热轧板冷轧成2.5mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

将所得铝材浸在15％的NaOH水溶液中消除铝材表面原始氧化膜后用20％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在20℃下的18％浓度的硫酸溶液中以1.4A/dm2的电流密度恒电流阳极氧化处理30min，得到表面覆有厚度为10μm的氧化膜的铝材。

该对比例的表面图示于图3，该对比例的扫描电镜图示于图4。

比较例二、

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行470℃×20h的均热处理后，将400℃下热轧成4.0mm厚的热轧板冷轧成1.6mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

将所得铝材浸在10％的NaOH水溶液中消除铝材表面原始氧化膜后用10％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在10℃下的15％浓度的硫酸溶液中以1.2A/dm2的电流密度恒电流阳极氧化处理40min，得到表面覆有厚度为5μm的氧化膜的铝材。

比较例三、

(1)制备冷轧铝材：

用直接冷却法铸造生产化学成本如表1所示的铝合金铸锭，进行460℃×10h的均热处理后，将260℃下热轧成6.0mm厚的热轧板冷轧成2.5mm厚的铝材；

(2)净化处理所得冷轧铝材：

将所得铝材浸在15％的NaOH水溶液中，消除铝材表面原始氧化膜后用20％的硝酸溶液清洁铝材表面；

(3)阳极化处理：

将铝材在20℃下的18％浓度的硫酸溶液中以1.4A/dm2的电流密度恒电流阳极氧化处理30min，得到表面覆有厚度为10μm的氧化膜的铝材。

表1：实施例1～6和比较例1～3的合金成分

【检测本发明的实施例制得的铝材性能】

1、检测铝材表面第二相分布：

将本发明实施例中阳极氧化前的铝材切成8mm×8mm的样块，进行研磨，依次使用120目、360目、800目、1200目和2000目砂纸，在150～500rpm转速的磨样机中研磨后粗抛和精抛处理。采用JSM7800F型场发射电镜的背散射模式观察样中第二相的形貌和分布。通过Image J软件统计铝材表面在放大倍率为500倍时拍摄的9幅EBSD图片中的第二相数量和面积占比等分布情况，统计结果列于下表2。

2、铝材表面的评价：

在自然光条件下，观察阳极氧化处理铝材表面坑点缺陷情况，无坑点缺陷为合格；有坑点缺陷为不合格。

表2：铝材表面第二相分布与阳极化质量

3、结论：

上表列出的数据表明，比较例1～3中铝材的第二相面积占比均＞0.10％，阳极表面质量不合格；本发明实施例1～6中铝材的第二相面积占比均＜0.10％，阳极表面质量合格。与现有技术相比，本发明提供的合金织构分布均匀，表面无坑点缺陷。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等。