本發(fā)明涉及一種6XXX系鋁合金，尤其涉及一種智能手機(jī)外觀件用的鋁合金及其加工方法，屬于有色金屬加工
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：6XXX系鋁合金（6063及6061合金）由于具有較高的強(qiáng)度及良好的陽極氧化效果，因而被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)外觀件的制造中。其中，由于6063鋁合金的陽極氧化效果比6061更佳，因而6063鋁合金被應(yīng)用于大面積陽極氧化外觀件產(chǎn)品（如手機(jī)背板），而6061鋁合金被應(yīng)用于手機(jī)中框的制造。通常，6063鋁合金的典型屈服強(qiáng)度為210MPa，而6061鋁合金的屈服強(qiáng)度為280MPa。隨著智能手機(jī)向大屏化、輕薄化的發(fā)展，對外觀件的力學(xué)性能要求也趨于苛刻，現(xiàn)有6063鋁合金的力學(xué)性能已經(jīng)難以滿足這一要求。因此，有必要在現(xiàn)有鋁合金手機(jī)背板用6063合金的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步研究，在不改變材料陽極氧化效果的基礎(chǔ)上，提高材料的綜合力學(xué)性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種智能手機(jī)外觀件用6XXX系鋁合金及其加工方法，以獲得適合用于手機(jī)背板制造的高性能鋁合金板材。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種智能手機(jī)外觀件用6XXX系鋁合金的成分及含量如下：Si：0.20～0.70wt％、Mg：0.20～0.70wt％、Cu≤0.10wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、Zn≤0.10wt％、Fe≤0.12wt％，其余組分為Al和不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一步地，所述鋁合金成分當(dāng)中，Si與Mg的質(zhì)量關(guān)系為Si=（0.5～1.4）*Mg+0.12。進(jìn)一步地，所述鋁合金成分當(dāng)中，Mn的含量≤0.05wt％。更進(jìn)一步地，所述鋁合金成分當(dāng)中，Cu的含量≤0.05wt％。前述智能手機(jī)外觀件用6XXX系鋁合金的加工方法，其加工步驟為：按所述各合金成分及含量加工成鋁合金鑄棒，然后將鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫以40～70℃/h的升溫速率升到540～570℃，保溫6～12h；接著，空冷到500～540℃，進(jìn)行擠壓、在線淬火；最后進(jìn)行人工時效，人工時效參數(shù)為（160～190℃）×（6～20h）。優(yōu)選地，上述加工步驟當(dāng)中：人工時效的參數(shù)優(yōu)選為（170～180℃）×（10～15h）。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：（1）本發(fā)明通過合理調(diào)整6XXX系鋁合金中各元素的含量及比例，在保證材料的陽極氧化性能的基礎(chǔ)上，提高材料的強(qiáng)度；（2）本發(fā)明對材料的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，使材料獲得了較好的綜合性能，是制造手機(jī)背板的理想材料，較好滿足手機(jī)行業(yè)的使用要求，市場應(yīng)用前景廣闊；（3）采用本發(fā)明鋁合金加工成的板材：屈服強(qiáng)度大于215MPa，抗拉強(qiáng)度大于230MPa，塑性大于14％，且材料的陽極氧化效果不低于傳統(tǒng)6063鋁合金。具體實施方式針對智能手機(jī)外觀件的實際使用需求，本發(fā)明通過合理調(diào)整6XXX系鋁合金中各元素的含量及比例，在保證材料的陽極氧化性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了材料的強(qiáng)度性能。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究得出結(jié)論，智能手機(jī)外觀件用6XXX系鋁合金成分的質(zhì)量百分含量為：Si：0.20～0.70wt％、Mg：0.20～0.70wt％、Cu≤0.10wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、Zn≤0.10wt％、Fe≤0.12wt％，其余組分為Al和不可避免的雜質(zhì)。從合金成分的角度分析，6XXX系鋁合金的主要合金元素為Mg、Si，它們形成主要時效強(qiáng)化相β?。Mg+Si總量及Mg/Si比值，決定了材料的強(qiáng)度水平，具體而言：Mg+Si總量越大，材料的強(qiáng)度越高；但是，Mg+Si含量越高，材料陽極氧化后顏色越暗，因此Mg+Si含量總和應(yīng)保持在0.4～1.4wt%。同時，Mg/Si比例越小，即Si含量越高，材料的強(qiáng)度越大；但Si含量不宜比Mg含量相差太多，否則會降低材料屈服強(qiáng)度，且造成陽極氧化后顏色偏暗。綜合考慮，Si=（0.5～1.4）*Mg+0.12為宜。另外，6XXX系鋁合金中通常會添加Cu元素，以提高材料的強(qiáng)度，但添加過多的Cu元素，容易造成材料耐蝕性能及陽極氧化效果的下降，如：陽極氧化膜生成率低、缺陷多；因此，Cu的含量以控制在≤0.10wt％為佳。為了控制材料的晶粒尺寸，6XXX系鋁合金中還添加Mn、Cr微量元素，其含量以≤0.10wt％為宜。Ti在合金中起著細(xì)化鑄態(tài)晶粒的作用，以不超過0.10wt%為宜。此外，Zn、Fe元素為材料中的雜質(zhì)元素，需分別控制在0.1wt%及0.12wt%以下。另一方面，本發(fā)明的發(fā)明人對材料的加工工藝也進(jìn)行了優(yōu)化，使鋁合金材料獲得了較好的綜合性能。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案，智能手機(jī)外觀件用6XXX系鋁合金的加工方法步驟為：首先，按前面所述各種成分的質(zhì)量百分含量之要求調(diào)配各原料并加工成鑄棒，然后將鑄棒進(jìn)行均勻化退火，以溶解共晶組織，為后續(xù)的時效析出提供足夠的過飽和度，并且提高材料的熱加工性能。操作時，從室溫以40～70℃/h的升溫速率升到540～570℃，保溫6～12小時；接著，空冷至500～540℃，進(jìn)行擠壓、在線淬火，并進(jìn)行人工時效（160～190℃，6～20小時）處理。進(jìn)一步地，若擠壓材在170～180℃保溫10～15小時，可以獲得較佳的強(qiáng)度。以下通過具體實例及對比例，對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。實施例1鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.3wt％、Si：0.4wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.016wt％、Cr：0.001wt％、Fe：0.10wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.02wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以50℃/h的升溫速率升到560℃，保溫10小時，然后空冷；接著在535℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（160℃，16小時）。實施例2鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.4wt％、Si：0.4wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.02wt％、Cr：0.001wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.018wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到565℃，保溫8小時，然后空冷；接著在520℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（175℃，10小時）。實施例3鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.5wt％、Si：0.4wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.022wt％、Cr：0.001wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.02wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到570℃，保溫10小時，然后空冷；接著在520℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（180℃，8小時）。實施例4鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.6wt％、Si：0.45wt％、Cu：0.08wt％、Mn：0.03wt％、Cr：0.01wt％、Fe：0.10wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.02wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以70℃/h的升溫速率升到560℃，保溫9小時，然后空冷；接著在510℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（185℃，6小時）。實施例5鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.55wt％、Si：0.45wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.02wt％、Cr：0.01wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.002wt％、Ti：0.03wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到555℃，保溫10小時，然后空冷；接著在516℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（190℃，4小時）。實施例6鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.58wt％、Si：0.46wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.06wt％、Cr：0.07wt％、Fe：0.10wt％、Zn：0.001wt％、Ti：0.02wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到555℃，保溫10小時，然后空冷；接著在500℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（190℃，4小時）。比較例1鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.9wt％、Si：0.74wt％、Cu：0.12wt％、Mn：0.08wt％、Cr：0.13wt％、Fe：0.10wt％、Zn：0.01wt％、Ti：0.02wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到555℃，保溫10小時，然后空冷；接著在510℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（180℃，8小時）。比較例2鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.55wt％、Si：0.45wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.02wt％、Cr：0.01wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.002wt％、Ti：0.03wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到530℃，保溫7小時，然后空冷；接著在490℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（180℃，6小時）。比較例3鋁合金成分以質(zhì)量百分比計為：Mg：0.55wt％、Si：0.45wt％、Cu：0.001wt％、Mn：0.13wt％、Cr：0.25wt％、Fe：0.11wt％、Zn：0.002wt％、Ti：0.03wt％，余量為Al；按以上各成分及配比加工成鋁合金鑄棒。對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以60℃/h的升溫速率升到540℃，保溫10小時，然后空冷；接著在515℃進(jìn)行擠壓，在線淬火，并進(jìn)行人工時效（180℃，8小時）。表1：鋁合金板材性能對比材料抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）塑性（%）陽極氧化效果實施例123021718白、顏色鮮艷實施例224123716白、顏色鮮艷實施例324523215白、顏色鮮艷實施例424323517白、顏色鮮艷實施例525123914白、顏色鮮艷實施例625322815白、顏色鮮艷比較例131528710暗灰比較例222520918白、顏色鮮艷比較例325624815暗灰606322721017白、顏色鮮艷表1示意了采用各實施例、比較例與傳統(tǒng)6063鋁合金加工成的鋁合金板材的性能對比。對比結(jié)果表明，采用本發(fā)明技術(shù)方案獲得的鋁合金，其綜合性能比傳統(tǒng)6063鋁合金有明顯提升，實施例1～6所得鋁合金，屈服強(qiáng)度都大于215MPa，抗拉強(qiáng)度都大于230MPa，塑性都大于14％，且材料的陽極氧化效果不低于傳統(tǒng)6063鋁合金；而比較例1～3所得鋁合金，不能同時滿足上述四個方面的性能要求，這進(jìn)一步佐證了本發(fā)明技術(shù)方案的合理性。綜上所述，本發(fā)明通過合理調(diào)整鋁合金中各元素的含量并控制加工工藝，在保證材料強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，控制組織中過剩相的含量，提高材料的斷裂韌性，材料獲得了更好的綜合力學(xué)性能，較好地滿足智能手機(jī)外觀件的使用要求。當(dāng)然，以上所列舉的實施例僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制；凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3