專利名稱：一種冷鍛方法及金屬殼體加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種金屬構件冷鍛方法及金屬殼體加工方法，尤其是鋁合金構件冷鍛方法及鋁合金手機殼體的加工方法。
背景技術：
金屬外殼的電子產品能帶來無以倫比的視覺沖擊感，同時具有手感細膩、耐磨、防摔、抗腐蝕等優(yōu)點，一直以來倍受消費者推崇，代表高端電子產品的發(fā)展方向。目前國內復雜的手機結構件等精密零部件主要采用的是壓鑄方法。但是此類產品有以下幾大缺點(I)壓鑄要求原材料具有極好的流動性，這樣就限制了使用的材料型號； (2)壓鑄件表面粗糙、外觀差；(3)壓鑄件表面有氣泡、砂眼。為了克服上述缺點，現有技術中出現了冷鍛方法。冷鍛是對物料再結晶溫度以下的成型加工，是在回復溫度以下進行的鍛造。生產中習慣把不加熱毛坯進行的鍛造稱為冷鍛。冷鍛材料大都是室溫下變形抗カ較小、塑性較好的鋁及其合金、銅及其合金、低碳鋼、中碳鋼、低合金結構鋼等。冷鍛件表面質量好，尺寸精度高，能代替ー些切削加工。冷鍛能使金屬強化，提高零件的強度。目前在手機結構件冷鍛領域里，采用的潤滑方式主要有直接采用鍛壓油潤滑和皮膜潤滑兩種。直接采用鍛壓油或者采用皮膜的方式，外觀一般，而且由于采用皮膜的和鍛壓油井不能起到保護模具的尖角部位的作用，所以模具壽命并不理想，甚至有些尖角特小的產品，模具只能做少量產品，嚴重影響了產品的量產性；另外，采用這兩種潤滑方式時，基材表面比較軟，很容易在成型過程和素材轉運過程中產生壓花造成產品不良。

發(fā)明內容
為了克服現有技術中冷鍛方法對模具的損傷大，產品外觀不理想的問題，本發(fā)明提供了一種冷鍛方法，通過該方法可大大降低冷鍛過程中對模具的損傷，并且通過該方法制備的產品外觀優(yōu)異，無刮痕。本發(fā)明公開的冷鍛方法包括對金屬材料表面進行陽極氧化處理，得到陽極氧化膜；然后使陽極氧化膜吸附潤滑液，再對吸附潤滑液后的金屬材料進行鍛壓，并退除陽極氧化膜。同時,本發(fā)明還公開了一種金屬殼體的加工方法，包括對金屬材料進行冷鍛處理、拋光和鍍膜，其中，所述冷鍛處理的方法為上述的冷鍛方法。本發(fā)明的發(fā)明人通過大量的實驗發(fā)現，在實際鍛壓過程中，現有技術中的采用皮膜和涂覆鍛壓油的方法進行潤滑時，效果并不好，尤其是當鍛壓過程中金屬材料產生彎折時，尖角部位的潤滑效果差，嚴重的磨損了模具。本發(fā)明中，通過先在金屬材料表面形成多孔的陽極氧化膜，并在該陽極氧化膜中吸附潤滑液。一方面，在鍛壓過程中作用力施加在陽極氧化膜上，大大降低了對金屬材料表面產生刮傷的幾率；重要的是，在鍛壓過程中，金屬材料產生彎折，特別是尖角部位會產生應力集中，而由于陽極氧化膜的存在，應カ被很好的轉移到陽極氧化膜層上，大大降低了磨具開裂的幾率；而且陽極氧化膜中吸附的潤滑液被擠壓滲出，對金屬材料和模具產生二次潤滑，大大降低了對模具的損傷。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一歩詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明公開的冷鍛方法包括對金屬材料表面進行陽極氧化處理，得到陽極氧化膜；然后使陽極氧化膜吸附潤滑液，再對吸附潤滑液后的金屬材料進行鍛壓，并退除陽極氧化膜。上述方法可以用于各種鍛壓過程中的潤滑處理，特別是在對各種電子產品外殼加エ過程中的潤滑效果更好。優(yōu)選情況下，上述鍛壓方法包括對吸附潤滑液后的金屬材料進行粗鍛，得到粗胚；對粗胚進行固溶處理后再進行精鍛，然后進行時效處理。 本發(fā)明公開的方法可對各種金屬材料進行處理。優(yōu)選情況下，用于制備電子產品殼體，可米用招合金。所述陽極氧化處理的方法可以為現有技術中公知的，只需在金屬材料表面形成一層多孔的陽極氧化膜。本發(fā)明中，優(yōu)選情況下，所述陽極氧化方法為在20-25°C的溫度下，于電解液中以電壓20-25V，電流密度為l-2A/dm2處理5_10min。上述方法中，通過較高的電壓，金屬材料表面形成一層更加適合潤滑液吸附的致密多孔的陽極氧化膜。更好的保證在鍛壓過程中，由于壓カ的作用使?jié)櫥簭年枠O氧化膜的孔隙中滲出，起到潤滑的作用。上述陽極氧化處理中，電解液可以選用現有的各種電解液，優(yōu)選情況下，所述電解液選自硫酸、磷酸、鉻酸和草酸的水溶液中的ー種或多種。更優(yōu)選為所述電解液為硫酸和磷酸的水溶液，所述硫酸濃度為13-16wt%，磷酸濃度為2-10wt%。通過上述處理，即可在金屬材料表面形成有效的陽極氧化膜，優(yōu)選情況下，通過控制陽極氧化時間，使在金屬材料表面形成的陽極氧化膜的厚度為5-15um，更有利于潤滑液的吸附和滲出。根據本發(fā)明，經過陽極氧化處理后，需要使得到的陽極氧化膜中吸附上潤滑液。其中，在陽極氧化膜中吸附潤滑液的方法沒有要求，可以采用各種常規(guī)的方法，例如可以將表面具有陽極氧化膜的金屬材料浸沒于潤滑液中或在陽極氧化膜表面涂覆潤滑液。本發(fā)明中，所述潤滑液可以采用現有技術中的各種潤滑液，優(yōu)選情況下，所述潤滑液為鍛壓油或皂化液；所述鍛壓油包括85-95wt%的礦物油、2-5wt%的植物油、2. 5_13wt%的極壓添加剤、O. 01-0. 05wt%的抗泡沫添加剤。通常，上述極壓添加劑包括改性脂類極壓添加齊U、硫化脂肪極壓添加剤、合成酷類極壓添加剤，作為本領域技術人員所公知的，所述改性脂類極壓添加劑可以為氯代或溴代烷烴，所述硫化脂肪極壓添加劑可以為硫化烷烴，所述合成酷類極壓添加劑可以為硫化脂肪酸酷。上述鍛壓油可以通過商購得到，例如深圳奧科寶特種油有限公司公司生產的科伸力系列鍛壓油。所述皂化液為硬脂酸和磷酸三鈉的水溶液，其中，所述硬脂酸的濃度為50_60g/L，所述磷酸三鈉的濃度為60-80g/L。所述硬脂酸和磷酸三鈉的重量比為I :1-1. 5。對于上述浸泡的時間，沒有太大限制，只需使陽極氧化膜吸附上潤滑液。優(yōu)選情況下，所述浸泡的時間為5-lOs。亦可用涂擦的方式。在金屬材料表面的陽極氧化膜上吸附潤滑液后，即可進行后續(xù)的粗鍛處理。經過所述粗鍛處理，得到粗胚。所述粗鍛エ藝為本領域技術人員所常用的，優(yōu)選情況下，所述粗鍛的壓カ為200-250噸。經過粗鍛后，需對粗胚進行固溶處理，所述固溶處理的溫度為525_535°C，時間為2_3h。然后用冷水進行冷卻處理。為了更好的控制產品的性能，所述金屬材料從固溶處理的高溫爐到完全入水的時間控制在30秒以內。為了保證金屬材料的冷卻速度，一般水溫不大于30°C。將金屬材料鍛壓成型為結構件移至固熔淬火之后，由于高溫固熔消除了應力，降低了因加工硬化而造成的產品硬度，將產品的平面度提高至O. Imm以下；該エ藝的使用，減 少了 1/2以上鍛壓模具數量，降低了成本，提高了生產效率。根據本發(fā)明，還需對經過固溶處理的金屬材料進行精鍛。優(yōu)選情況下，所述精鍛的壓カ為300-350噸。根據本發(fā)明，所述時效處理的溫度為170_180°C，時間為7_8h。所述時效處理是固溶的后處理工藝，可以使產品到達要求硬度。經過上述處理，金屬材料已基本被加工成型。但對于金屬材料表面的陽極氧化膜，需退除。如本領域技術人員所公知的，本發(fā)明中，所述退除陽極氧化膜的方法為堿蝕，所述堿蝕的方法是本領域技術人員所公知的，例如，可將金屬材料置于堿液(如氫氧化鈉或氫氧化鉀等堿液)中浸泡。本發(fā)明中，為了便于后續(xù)的加工處理，優(yōu)選情況下，可在陽極氧化之前先將金屬材料進行退火處理，所述退火的方法為將金屬材料在405-425°C下保溫l_2h。退火后常溫空氣冷卻至室溫。所述退火處理是將金屬材料的強度降至最低，塑性最好，便于后面的塑性成型。進ー步的，將金屬材料進行退火處理后，將其表面進行拋光，例如機械拋光或化學拋光，以便后續(xù)陽極氧化的進行。將金屬材料表面的陽極氧化膜退除后，即可得到基本成型的構件。根據本發(fā)明，還提供了ー種金屬殼體的加工方法，包括對金屬材料進行冷鍛處理、拋光和鍍膜，所述冷鍛處理的方法為前文所述的冷鍛方法。作為本領域常用的方法，提高產品加工的精度，優(yōu)選情況下，所述拋光之前還包括對冷鍛處理后的金屬材料進行數控切割(CNC)。并對拋光后的金屬材料表面鍍膜，形成一層裝飾層，提高電子產品外殼的光亮度、色澤等表觀性能。所述鍍膜的方法也是本領域公知的，例如可以采用陽極氧化形成裝飾/保護性的膜。下面通過實施例對本發(fā)明進行進一步的說明。實施例I
本實施例用于說明本發(fā)明公開的冷鍛方法及金屬殼體的加工方法。取厚度為3mm的6063招合金作為金屬基材。對招合金表面進行機械拋光。將拋光后的鋁合金鍛坯放入電解液(硫酸濃度為16wt%，磷酸濃度為2wt%)中，在20°C下，以電壓20V，電流密度為lA/dm2處理lOmin，在鋁合金表面形成IOum厚的陽極氧化膜。
將表面具有陽極氧化膜的鋁合金放入皂化液(50g/l的硬脂酸，60g/l的磷酸三鈉)中浸泡5s。采用油壓機以250噸的壓カ對鋁合金進行粗鍛處理，形成具有基本輪廓的粗胚。將粗胚在525°C固溶處理3h，然后水淬。再以300噸的壓カ對粗胚進行精鍛處理。然后將精鍛后的鋁合金在170°C時效處理8h，得到前體。將前體置于氫氧化鈉溶液中浸泡5s。得到冷鍛產品SI。通過肉眼觀察SI表面，無刮痕，表面平整。對冷鍛產品SI進行數控切割并機械拋光，并通過陽極氧化在SI表面形成陽極氧化膜，得到金屬殼體Al。
模具在制作5萬個產品后開裂。實施例2
本實施例用于說明本發(fā)明公開的冷鍛方法及金屬殼體的加工方法。取厚度為3mm的6063鋁合金作為金屬基材。將鋁合金在405°C下退火處理2h。對招合金表面進行機械拋光。將拋光后的鋁合金鍛坯放入電解液(磷酸濃度為15wt%)中，在20°C下，以電壓25V,電流密度為2A/dm2處理lOmin，在鋁合金表面形成15um厚的陽極氧化膜。將表面具有陽極氧化膜的鋁合金放入鍛壓油(95wt%的礦物油、2wt%的植物油、2. 95wt%的極壓添加剤、O. 05wt%的抗泡沫添加剤)中浸泡10s。采用油壓機以200噸的壓カ對鋁合金進行粗鍛處理，形成具有基本輪廓的粗胚。將粗胚在535°C固溶處理2h，然后水淬。再以350噸的壓カ對粗胚進行精鍛處理。然后將精鍛后的鋁合金在180°C時效處理7h，得到前體。將前體置于氫氧化鈉溶液中浸泡5s。得到冷鍛產品S2。通過肉眼觀察S2表面，無刮痕，表面平整。對冷鍛產品S2進行數控切割并機械拋光，并通過陽極氧化在S2表面形成陽極氧化膜，得到金屬殼體A2。模具在制作4萬個產品后開裂。實施例3
本實施例用于說明本發(fā)明公開的冷鍛方法及金屬殼體的加工方法。取厚度為3mm的6063鋁合金作為金屬基材。將鋁合金在425°C下退火處理lh。對招合金表面進行機械拋光。將拋光后的鋁合金鍛坯放入電解液(硫酸濃度為13wt%，磷酸濃度為9wt%)中，在25°C下，以電壓22V，電流密度為lA/dm2處理8min，在鋁合金表面形成IOum厚的陽極氧化膜。將表面具有陽極氧化膜的鋁合金放入鍛壓油(85wt%的礦物油、5wt%的植物油、9. 9wt%的極壓添加剤、O. 01wt%的抗泡沫添加剤)中浸泡6s。采用油壓機以250噸的壓カ對鋁合金進行粗鍛處理，形成具有基本輪廓的粗胚。將粗胚在530°C固溶處理2. 5h，然后水淬。再以330噸的壓カ對粗胚進行精鍛處理。然后將精鍛后的鋁合金在175°C時效處理7. 5h，得到前體。將前體置于氫氧化鈉溶液中浸泡5s。得到冷鍛產品S3。
通過肉眼觀察S3表面，無刮痕，表面平整。對冷鍛產品S3進行數控切割并機械拋光，并通過陽極氧化在S3表面形成陽極氧化膜，得到金屬殼體A3。模具在制作5萬個產品后開裂。實施例4
本實施例用于說明本發(fā)明公開的冷鍛方法及金屬殼體的加工方法。取厚度為3mm的6063鋁合金作為金屬基材。將鋁合金在420°C下退火處理lh。對招合金表面進行機械拋光。將拋光后的鋁合金鍛坯放入電解液(硫酸濃度為15wt%，磷酸濃度為4wt%)中，在25°C下，以電壓24V，電流密度為lA/dm2處理8min，在鋁合金表面形成12um厚的陽極氧化 膜。將表面具有陽極氧化膜的鋁合金放入鍛壓油(90wt%的礦物油、4wt%的植物油、5. 95wt%的極壓添加剤、O. 05wt%的抗泡沫添加剤)中浸泡8s。采用油壓機以250噸的壓カ對鋁合金進行粗鍛處理，形成具有基本輪廓的粗胚。將粗胚在530°C固溶處理2. 5h，然后水淬。再以330噸的壓カ對粗胚進行精鍛處理。然后將精鍛后的鋁合金在175°C時效處理7. 5h，得到前體。將前體置于氫氧化鈉溶液中浸泡5s。得到冷鍛產品S4。通過肉眼觀察S4表面，無刮痕，表面平整。對冷鍛產品S4進行數控切割并機械拋光，并通過陽極氧化在S4表面形成陽極氧化膜，得到金屬殼體A4。模具在制作5萬個產品后開裂。實施例5
本實施例用于說明本發(fā)明公開的冷鍛方法及金屬殼體的加工方法。取厚度為3mm的6063鋁合金作為金屬基材。將鋁合金在410°C下退火處理2h。對招合金表面進行機械拋光。將拋光后的鋁合金鍛坯放入電解液(硫酸濃度為15wt%，磷酸濃度為4wt%)中，在25°C下，以電壓24V，電流密度為lA/dm2處理5min，在鋁合金表面形成8um厚的陽極氧化膜。將表面具有陽極氧化膜的鋁合金放入鍛壓油(90wt%的礦物油、5wt%的植物油、4. 95wt%的極壓添加剤、O. 05wt%的抗泡沫添加剤)中浸泡7s。采用油壓機以250噸的壓カ對鋁合金進行粗鍛處理，形成具有基本輪廓的粗胚。將粗胚在530°C固溶處理2. 5h，然后水淬。再以330噸的壓カ對粗胚進行精鍛處理。然后將精鍛后的鋁合金在175°C時效處理7. 5h，得到前體。將前體置于氫氧化鈉溶液中浸泡5s。得到冷鍛產品S5。通過肉眼觀察S5表面，無刮痕，表面平整。對冷鍛產品S5進行數控切割并機械拋光，并通過陽極氧化在S5表面形成陽極氧化膜，得到金屬殼體A5。模具在制作4萬個產品后開裂。對比例I本對比例用于說明現有技術中的冷鍛方法及金屬殼體的加工方法。金屬殼體的制備方法與實施例5相同，不同的是，未對鋁合金進行陽極氧化處理，即對鋁合金進行退火處理后，直接將鋁合金進入鍛壓油中進行潤滑處理。得到冷鍛產品D1。通過肉眼觀察Dl表面，存在明顯刮痕，表觀性能差。對冷鍛產品Dl進行數控切割并機械拋光，并通過陽極氧化在Dl表面形成陽極氧化膜，得到金屬殼體DAl。模具在制作1000個產品后開裂。通過以上實施例和對比例的結果可以看出，采用本發(fā)明公開的冷鍛方法進行加工 可以避免產品表面出現刮痕，提高了產品的表觀性能。同時，該方法可以減少對模具的損傷，大大増加了模具的使用壽命。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種冷鍛方法，包括對金屬材料表面進行陽極氧化處理，得到陽極氧化膜；然后使陽極氧化膜吸附潤滑液，再對吸附潤滑液后的金屬材料進行鍛壓，并退除陽極氧化膜。
2.根據權利要求I所述的冷鍛方法，其特征在于，所述鍛壓方法為對吸附潤滑液后的金屬材料進行粗鍛，得到粗胚；對粗胚進行固溶處理后再進行精鍛，然后進行時效處理。
3.根據權利要求I或2所述的冷鍛方法，其特征在于，所述陽極氧化方法為在20-25°C的溫度下，于電解液中以電壓20-25V，電流密度為l_2A/dm2處理5_10min ;所述電解液選自硫酸、磷酸、鉻酸和草酸的水溶液中的ー種或多種。
4.根據權利要求3所述的冷鍛方法，其特征在于，所述電解液為硫酸和磷酸的水溶液，所述硫酸濃度為13-16wt%，磷酸濃度為2-10wt% ;得到的陽極氧化膜的厚度為5-15um。
5.根據權利要求I所述的冷鍛方法，其特征在于，使陽極氧化膜吸附潤滑液的方法為將表面具有陽極氧化膜的金屬材料浸沒于潤滑液中或在陽極氧化膜表面涂覆潤滑液。
6.根據權利要求I或5所述的冷鍛方法，其特征在于，所述潤滑液為鍛壓油或皂化液；所述鍛壓油包括85-95wt%的礦物油、2-5wt%的植物油、2. 5-13wt%的極壓添加剤、O.01-0. 05wt%的抗泡沫添加劑；所述皂化液為硬脂酸和磷酸三鈉的水溶液，其中，所述硬脂酸的濃度為50-60g/L，所述磷酸三鈉的濃度為60-80g/L，所述硬脂酸和磷酸三鈉的重量比為 I 1-1. 5。
7.根據權利要求6所述的冷鍛方法，其特征在于，所述浸泡的時間為5-lOs。
8.根據權利要求2所述的冷鍛方法，其特征在于，所述粗鍛的壓カ為200-250噸；所述精鍛的壓カ為300-350噸。
9.根據權利要求2所述的冷鍛方法，其特征在于，所述固溶處理的溫度為525-535°C，時間為2-3h ;所述時效處理的溫度為170-180°C，時間為7-8h。
10.根據權利要求I所述的冷鍛方法，其特征在于，所述退除陽極氧化膜的方法為堿蝕。
11.根據權利要求I所述的冷鍛方法，其特征在于，所述金屬材料為鋁合金。
12.根據權利要求I所述的冷鍛方法，其特征在于，在所述陽極氧化處理之前還包括對金屬基材進行退火，然后拋光；所述退火的方法為將金屬材料在405_425°C下保溫l_2h。
13.ー種金屬殼體的加工方法，包括對金屬材料進行冷鍛處理、拋光和鍍膜，其特征在于，所述冷鍛處理的方法為權利要求1-12中任意一項所述的冷鍛方法。
14.根據權利要求13所述的加工方法，其特征在于，所述拋光之前還包括對冷鍛處理后的金屬材料進行數控切割；所述鍍膜的方法為陽極氧化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種冷鍛方法及金屬殼體加工方法。該冷鍛方法包括對金屬材料表面進行陽極氧化處理，得到陽極氧化膜；然后使陽極氧化膜吸附潤滑液，再對吸附潤滑液后的金屬材料進行鍛壓，并退除陽極氧化膜。通過該方法可大大降低冷鍛過程中對模具的損傷，并且通過該方法制備的產品外觀優(yōu)異，無刮痕。
文檔編號B21J3/00GK102688966SQ201110071348
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權日2011年3月24日
發(fā)明者段水亮, 鄒云飛, 郭強, 陳梁 申請人:比亞迪股份有限公司