一種6xxx系鋁合金及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種6XXX系鋁合金，尤其涉及一種電子產(chǎn)品外觀件用高強(qiáng)鋁合金及 其加工方法，屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 6XXX系鋁合金（如6063、6061)由于具有輕質(zhì)、散熱性良好、陽極氧化性能良好等 特性，因而被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品部件的制造中。其中，雖然6063鋁合金的屈服強(qiáng)度（~ 220MPa)低于6061的屈服強(qiáng)度（~280MPa)，但前者的陽極氧化性能優(yōu)于后者的陽極氧化 性能。因而6063合金被應(yīng)用于對陽極氧化效果要求較苛刻的高端電子產(chǎn)品部件的制造中。
[0003] 材料的強(qiáng)度及陽極氧化性能是由合金成分所決定的，但現(xiàn)有技術(shù)（如，CN 103131904A、US4589932、US20140017116)往往注重通過成分調(diào)整來提高材料的強(qiáng)度，而 忽視成分對陽極氧化性能的影響，因而具有局限性。
[0004] 為擴(kuò)大6063鋁合金的應(yīng)用范圍（如應(yīng)用于對強(qiáng)度性能要求較高的電子部件制造 中），有必要開發(fā)新合金，使材料的強(qiáng)度性能大于6063鋁合金，且陽極氧化性能與6063鋁合 金一致，以滿足不斷發(fā)展的電子產(chǎn)品應(yīng)用的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種6XXX系鋁合金及其加工方 法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種6XXX系鋁合金，其成分及質(zhì)量百分含量為：Si:0. 7~1. 3wt%、Mg: 0. 7 ~1. 3wt%、Cu:0. 5 ~1. 2wt%、Μη< 0. 10wt%、Cr< 0. 10wt%、Ti< 0. 10wt%、 Zr< 0. 10wt%、Zn< 0. 50wt%、Fe< 0. 20wt%，其余組分為A1和不可避免的雜質(zhì)。其中， Mn+Cr< 0· 15wt%，或，Mn+Cr< 0· 10wt%;Zr< 0· 05wt%，或，Zr< 0·Olwt%。
[0007] 前述6XXX系鋁合金的加工方法為：
[0008] ①半連續(xù)鑄棒：按照合金配比，通過半連續(xù)饒鑄鑄棒；
[0009] ②均勻化熱處理：從室溫以20~300°C/h的升溫速率升至500~540°C，并保溫 10~20小時(shí)；再以10~100°C/h的速度升到545~570°C，并保溫6~30小時(shí)；
[0010] ③快速冷卻：冷卻速率彡100°C/h;
[0011] ④得到的合金材料預(yù)熱后進(jìn)行擠壓，擠壓錠的加熱溫度為490~540°C，擠壓筒溫 度為440~510°C，模具溫度為460~520°C，擠壓桿速度為0. 5~6mm/s，擠壓材出口溫度 ^ 530°C；
[0012] ⑤在線水冷淬火+矯直，最后進(jìn)行人工時(shí)效。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟③當(dāng)中，冷卻速率多150°C/h。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟④當(dāng)中，擠壓材出口溫度多540 °C。
[0015] 本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：
[0016] (1)本發(fā)明通過合理調(diào)整6XXX系鋁合金中主合金元素Mg、Si、Cu及微量元素的含 量，在保證材料具有較高強(qiáng)度的同時(shí)也具有較佳的陽極氧化性能；
[0017] (2)本發(fā)明所述的6XXX系鋁合金材料是制造電子產(chǎn)品用外觀件的理想材料，市場 應(yīng)用前景廣闊。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明通過合金成分優(yōu)化及工藝的改善，克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限，提出一種能夠 綜合提高鋁合金材料的力學(xué)性能和陽極氧化性能的6XXX系鋁合金及其加工方法。本發(fā)明 的發(fā)明人根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)造性的思考，得到以下優(yōu)選的6XXX系鋁合金的成分含量：Si: 0· 7 ~1. 3wt%、Mg:0· 7 ~1. 3wt%、Cu:0· 5 ~1. 2wt%、Μη< 0· 10wt%、Cr< 0· 10wt%、 Ti< 0· 10wt%、Zr< 0· 10wt%、Zn< 0· 50wt%、Fe< 0· 20wt%，其余組分為A1 和不可避 免的雜質(zhì)。以下是其中主合金組分的詳述：
[0019] Mg、Si為6XXX系鋁合金的主要合金元素，它們形成主要時(shí)效強(qiáng)化相β"。Mg和 Si元素總量控制材料的強(qiáng)度水平，具體而言：Mg+Si含量總和越大，材料強(qiáng)度越高，但Mg+Si 含量過高，將在組織中形成難溶的過剩Mg2Si。過剩Mg2Si的存在，不僅不能提高材料強(qiáng)度， 而且有可能對材料的陽極氧化性能帶來不利的影響。為保證較高的有效強(qiáng)化水平，Mg+Si總 量宜保持在1. 4~2. 6wt%為宜。
[0020] 6XXX系鋁合金中通常添加Cu元素，以提高材料的強(qiáng)度以及加工硬化性能。但添加 過多的Cu元素易造成材料耐蝕性能及陽極氧化性能下降（如陽極氧化膜生成率低、氧化膜 缺陷較多、銀色色澤差等）。為保證較高的強(qiáng)化水平且不顯著降低材料的陽極氧化性能，Cu 的含量需控制在〇. 5~1. 2wt%為佳。
[0021] Mn、Cr為微量元素，其添加目的是為了控制材料的晶粒尺寸，但這些元素的添加會 對材料陽極氧化膜的色澤產(chǎn)生不利的影響（如氧化膜偏黃，光澤度差）；另一方面，過多添 加Mn、Cr元素容易使材料擠壓后的晶粒組織由再結(jié)晶組織向纖維狀變形組織轉(zhuǎn)變，從而增 大陽極氧化缺陷"花斑"的出現(xiàn)。因此其含量需分別控制在：Mn彡0. 10wt%、Cr彡0. 10wt%， 且優(yōu)選地，Mn+Cr< 0· 15wt%，更優(yōu)選地，Mn+Cr< 0· 10wt%。
[0022] Zr為微量元素，添加Zr會對材料陽極氧化膜的色澤產(chǎn)生不利的影響（如氧化膜偏 黃，光澤度差），需要限制到〇.lwt%以下，優(yōu)選0. 05wt%以下，更優(yōu)選0.Olwt%以下。
[0023] Ti在合金中起細(xì)化鑄態(tài)晶粒的作用，以不超過0. 10wt%為宜，優(yōu)選0. 05wt%以 下。Zn、Fe元素為材料中的雜質(zhì)元素，需分別控制在0. 5wt%以及0. 2wt%以下。
[0024] 另外，前述6XXX系鋁合金的加工方法為：
[0025] (1)半連續(xù)鑄棒：按照上述合金配比，通過半連續(xù)澆鑄鑄棒。
[0026](2)均勻化熱處理：將鑄棒從室溫以20~300°C/h的升溫速率升至500~540°C， 并保溫10~20小時(shí)；再以10~100°C/h的速度升到545~570°C，并保溫6~30小時(shí)。 均勻化熱處理的目的是：溶解共晶組織，為后續(xù)的時(shí)效析出提供足夠的過飽和度，以及提高 材料的熱加工性能。
[0027] (3)快速冷卻：冷卻速率大于100°C/h，優(yōu)先大于150°C/h。均勻化結(jié)束后，需對材 料進(jìn)行快速冷卻，以避免粗大的Mg2Si相在冷卻過程中形成，從而對性能帶來不利的影響。
[0028] (4)得到的合金材料預(yù)熱后進(jìn)行擠壓，擠壓錠的加熱溫度為490~540°C，擠壓筒 溫度為440~510 °C，模具溫度為460~520 °C，擠壓桿速度為0. 5~6mm/s，且擠壓材出口 溫度大于530°C，優(yōu)先大于540°C。擠壓工藝需在適當(dāng)范圍內(nèi)，才能兼顧高強(qiáng)和良好的晶粒 控制。
[0029] (5)在線水冷淬火+矯直，最后進(jìn)行人工時(shí)效。
[0030] 通過以上的加工工藝，可獲得兼顧強(qiáng)度及陽極氧化性能的高性能電子產(chǎn)品外觀件 用新型鋁合金。以下對比說明本發(fā)明的實(shí)施例和比較例，根據(jù)這些實(shí)施例和比較例可以進(jìn) 一步印證本發(fā)明的技術(shù)效果。但是，所列舉的實(shí)施例僅為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，不應(yīng)將其 理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于此，凡基于本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思所形成的技術(shù)方案，均落 入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 半連續(xù)鑄棒：直徑178mm，鑄棒成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Mg:1.12wt %、Si: 1. 05wt%、Cu:0· 95wt%、Μη:0· Olwt%、Cr :0· Olwt%、Fe:0· 13wt%、Zn:0· lwt%、Ti: 0· 04wt%、Zr :0· 002wt%，余量為A1。
[0033]對合金鑄棒均勻化熱處理：從室溫以90°C/h的升溫速率升至530°C，并保溫15小 時(shí)，然后以50°C/h的速度升到550°C，并保溫20小時(shí)，然后以160°C/h快速冷卻。對材料 進(jìn)行擠壓（擠壓錠的加熱溫度為520°C，擠壓筒溫度為470°C，模具溫度為500°C，擠壓桿速 度為2. 8mm/s，擠壓材出口溫度540°C)，在線淬火、矯直后進(jìn)行人工時(shí)效（175°CX8h)。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 半連續(xù)鑄棒：直徑178mm，鑄棒成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Mg :0. 97wt %、Si : 1. 03wt %、Cu :0· 88wt %、Μη :0· 005wt %、Cr :0· 005wt %、Fe :0· 12wt %、Zn :0· 02wt %、Ti : 0· 02wt %、Zr