本發(fā)明屬于鋁合金領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著當(dāng)前通訊行業(yè)的高度發(fā)達(dá)，高強(qiáng)度鋁合金在此領(lǐng)域應(yīng)用需求越來越大，大尺寸、超輕薄為目前電子產(chǎn)品主流。大尺寸、超薄件對鋁合金強(qiáng)度有著很高的要求，目前市面上有6000系鋁合金材質(zhì)的大尺寸電子產(chǎn)品，但遭到用戶投訴容易彎曲變形，強(qiáng)度不夠。在鋁合金中添加Zn和Mg的7000系列鋁合金顯示出鋁合金中最高強(qiáng)度，已廣泛應(yīng)用于汽車、鐵路、船舶及飛機(jī)制造等重型工業(yè)部門。隨著人們對電子產(chǎn)品的要求，人們開始研究7000系列鋁合金在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用。同時，也希望7000系列鋁合金能夠通過陽極氧化處理后，表面能獲得具有金屬光澤的銀白色，從而帶來高級感和后續(xù)上色的多樣性，但由于成分原因，7000系列鋁合金的陽極氧化膜顏色明顯偏黃色，直接影響外觀和后續(xù)上色效果。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中7000系列鋁合金陽極氧化膜顏色偏黃的問題，提供一種陽極氧化膜顏色呈銀白色、色澤鮮亮的鋁合金及其制備方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋁合金，所述鋁合金各組分的質(zhì)量百分含量為：Zn5.5-10.5%，Mg1.2-3.2%，Zr0.08-0.25%，Ni0.05-0.2%，F(xiàn)e0.05-0.1%，Sc0.01-0.15%，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供一種鋁合金的制備方法，將含有以下質(zhì)量百分含量的鑄錠熔融制備鋁合金鑄錠，然后將鑄錠成型為鋁合金；Zn5.5-10.5%，Mg1.2-3.2%，Zr0.08-0.25%，Ni0.05-0.2%，F(xiàn)e0.05-0.1%，Sc0.01-0.15%，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的鋁合金強(qiáng)度高，且陽極氧化后呈銀白色，色澤鮮亮、均勻，一致性好。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。附圖說明圖1為實施例1得到的鋁合金的金相組織照片；圖2為實施例6得到的鋁合金的金相組織照片；圖3為對比例1得到的鋁合金的金相組織照片。具體實施方式以下對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種鋁合金，所述鋁合金各組分的質(zhì)量百分含量為：Zn5.5-10.5%，Mg1.2-3.2%，Zr0.08-0.25%，Ni0.05-0.2%，F(xiàn)e0.05-0.1%，Sc0.01-0.15%，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鋁合金各組分的質(zhì)量百分含量為：Zn6.4-8.6%，Mg1.2-2.8%，Zr0.08-0.2%，Ni0.05-0.1%，F(xiàn)e0.05-0.1%，Sc0.01-0.12%，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明提供的鋁合金加入了0.01-0.15%的鈧，鈧可以阻礙晶粒長大，具有細(xì)化晶粒及抑制再結(jié)晶作用，可使合金的再結(jié)晶溫度提高到450-550℃。此外，時效處理時以Al3Sc化合物形式析出，非常彌散，且與基體保持完全共格，起到明顯強(qiáng)化作用。合金中添加了0.08-0.25%的鋯，能形成Al(Sc1-xZrx)相，完全保持了Al3Sc的作用，同時降低了鈧的用量。Zr還具有一定抑制再結(jié)晶，細(xì)化晶粒的作用。本發(fā)明提供的鋁合金中Fe含量在0.05-0.1%，Ni含量在0.05-0.2%，形成耐熱相Al9FeNi，起到彌散強(qiáng)化作用，提升合金強(qiáng)度，又能阻礙高溫下的位錯攀移，阻礙晶粒長大，抑制再結(jié)晶。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的試驗發(fā)現(xiàn)Zn、Mg、Zr、Ni及Sc都不會影響合金陽極氧化膜的顏色和透明度，只有Fe元素會降低氧化膜透明度使得合金表面變灰，但本發(fā)明提供的鋁合金Fe含量控制在0.05-0.1%，影響可以忽略。另外Cu、Cr、Mn等元素使得氧化膜顏色偏黃色，Si則降低氧化膜透明度，但這些雜質(zhì)元素含量均嚴(yán)格控制在0.03%以下，影響可以忽略。因此，本發(fā)明提供的鋁合金，采用硫酸陽極氧化后氧化膜透明度高，呈銀白色，色澤鮮亮，金屬質(zhì)感強(qiáng)，均一性好，氧化膜厚度達(dá)10-25μm。另外，本發(fā)明提供的鋁合金，晶粒細(xì)化效果較好，晶粒大小勻稱，避免了因晶粒大小差距過大而導(dǎo)致合金氧化膜產(chǎn)生色差及斑點等缺陷。本發(fā)明中提供的鋁合金可以在后續(xù)制造工藝上均采用較常規(guī)高強(qiáng)鋁合金更高的處理溫度，如560-590℃的均質(zhì)化處理、520-550℃的固溶處理，提升了均質(zhì)效果和固溶效果，使得合金性能得以充分發(fā)揮。同時，由于上述Al3Sc、Al(Sc1-xZrx)及Al9FeNi強(qiáng)化相作用，阻礙晶粒生長，提升了合金再結(jié)晶溫度，因此，高溫處理并不會大幅度引起合金晶粒粗大。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述不可避免的雜質(zhì)單個質(zhì)量含量小于0.03%，不可避免的雜質(zhì)的總質(zhì)量含量小于0.1%。在本發(fā)明中，所述鋁合金的屈服極限大于480MPa。本發(fā)明還提供了一種鋁合金的制備方法，該方法包括將含有以下質(zhì)量百分含量的鑄錠熔融制備鋁合金鑄錠，然后將鑄錠成型為鋁合金；Zn5.5-10.5%，Mg1.2-3.2%，Zr0.08-0.25%，Ni0.05-0.2%，F(xiàn)e0.05-0.1%，Sc0.01-0.15%，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明中，所述成型的方法沒有特別的限制，可以為本領(lǐng)域常用的各種合金成型方法，在本發(fā)明中進(jìn)一步優(yōu)選所述成型的方法為軋制成型或擠出成型。在本發(fā)明中，所述軋制成型的條件為：在475-530℃進(jìn)行軋制加工，得到軋制板材。所述擠壓成型的條件為：485-540℃進(jìn)行擠出加工，得到擠出型材。本發(fā)明中，在成型之前，還包括對鑄錠進(jìn)行均勻化處理；均勻化處理可以消除成分、組織偏析等鑄造缺陷，使合金成分均質(zhì)性更好。所述均勻化處理的方法為：將鑄錠在480-520℃保溫4-6小時，再加熱到560-590℃保溫10-20小時。本發(fā)明中，在成型之后還包括對鋁合金進(jìn)行固溶處理；固溶處理的效果可以使合金元素充分固溶，形成過飽和固溶體，為沉淀（析出）強(qiáng)化做好組織準(zhǔn)備。所述固溶處理的溫度為520-550℃，時間為0.5-1h。固溶處理后采用25-30℃水冷，然后進(jìn)行拉伸，變形量為1%-3%。本發(fā)明中，在所述固溶處理之后對鋁合金進(jìn)行人工時效處理；人工時效處理可以使過飽和固溶體分解析出強(qiáng)化相，彌散分布于合金組織，強(qiáng)化合金。所述人工時效處理工藝為：在100-120℃加熱4-8小時，然后，再加熱到150-220℃保溫8-18小時?；蛉斯r效處理工藝為：在175-235℃保溫12-30小時。本發(fā)明中所述的鑄錠可以為包含Zn、Mg、Zr、Ni、Fe和Sc的各種純金屬錠或合金錠，沒有特別的限制，只要能夠得到本發(fā)明的含量范圍即可。從容易得到和低成本角度考慮，本發(fā)明優(yōu)選采用純Al錠、Al-Ni合金、Al-Fe合金、Al-Sc合金、純Mg、純Zn及純Zr。本發(fā)明中，所述熔煉制備鋁合金鑄錠的方法沒有特別的限制，可以為本領(lǐng)域常用的各種方法，只要能夠?qū)㈣T錠熔融后形成鋁合金鑄錠即可，如：經(jīng)配料計算后，按量稱取純Al錠、Al-Ni合金、Al-Fe合金、Al-Sc合金、純Mg、純Zn及純Zr，再將純Al錠、Al-Ni合金、Al-Fe合金和Al-Sc合金放入熔煉爐加熱至全部熔化，然后依次加入純Zr、純Mg、純Zn沒入熔體中熔化后，攪拌8-15分鐘，使成分均勻。在加入0.5%除渣劑除渣，0.5%精煉劑精煉除氣，完成后扒渣靜置20-35分鐘，然后降溫至700℃左右開始澆鑄水冷成錠。下面通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施例1經(jīng)配料計算后如表1所述的各物質(zhì)含量稱取各中間合金及金屬單質(zhì)，然后按照上述提供的鋁合金熔煉過程進(jìn)行熔煉澆鑄成錠，將鑄錠在480℃保溫6小時，再加熱到560℃溫度下保溫20小時進(jìn)行均質(zhì)化處理；然后，將鑄錠溫度設(shè)定到475℃進(jìn)行軋制加工，得到軋制板材，將板材進(jìn)行520℃/1h固溶處理，采用25℃水冷，然后進(jìn)行拉伸，變形量為1%，最后，進(jìn)行人工時效處理：在100℃加熱8小時，再加熱到150℃保溫18小時，制備得到鋁合金A1。用光學(xué)金相顯微鏡（OLYMPUS公司的GX51）測試鋁合金A1的金相組織，結(jié)果如圖1。實施例2經(jīng)配料計算后如表1所述的各物質(zhì)含量稱取各中間合金及金屬單質(zhì)，然后按照上述提供的鋁合金熔煉過程進(jìn)行熔煉澆鑄成錠，將鑄錠在520℃保溫4小時，再加熱到590℃溫度下保溫10小時進(jìn)行均質(zhì)化處理；然后，將鑄錠溫度設(shè)定到530℃進(jìn)行軋制加工，得到軋制板材，將板材進(jìn)行550℃/0.5h固溶處理，采用30℃水冷，然后進(jìn)行拉伸，變形量為1.5%，最后，進(jìn)行人工時效處理：在120℃加熱4小時，再加熱到220℃保溫8小時，制備得到鋁合金A2。實施例3經(jīng)配料計算后如表1所述的各物質(zhì)含量稱取各中間合金及金屬單質(zhì)，然后按照上述提供的鋁合金熔煉過程進(jìn)行熔煉澆鑄成錠，將鑄錠在500℃保溫5小時，再加熱到580℃溫度下保溫15小時進(jìn)行均質(zhì)化處理；然后，將鑄錠溫度設(shè)定到510℃進(jìn)行軋制加工，得到軋制板材，將板材進(jìn)行530℃/0.6h固溶處理，采用28℃水冷，然后進(jìn)行拉伸，變形量為1%，最后，進(jìn)行人工時效處理：在110℃加熱6小時，再加熱到190℃保溫12小時，制備得到鋁合金A3。實施例4按照實施例3的方法制備鋁合金A4，區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。實施例5按照實施例3的方法制備鋁合金A5，區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。實施例6按照實施例1的方法制備鋁合金A6，區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。用光學(xué)金相顯微鏡（OLYMPUS公司的GX51）。測試鋁合金A6的金相組織，結(jié)果如圖2。實施例7按照實施例2的方法制備鋁合金A7，區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。實施例8按照實施例3的方法制備鋁合金A8，區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。實施例9按照實施例3的方法制備鋁合金A9區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。實施例10經(jīng)配料計算后如表1所述的各物質(zhì)含量稱取各中間合金及金屬單質(zhì)，然后按照上述提供的鋁合金熔煉過程進(jìn)行熔煉澆鑄成錠，將鑄錠在500℃保溫5小時，再加熱到580℃溫度下保溫15小時進(jìn)行均質(zhì)化處理；然后，將鑄錠溫度設(shè)定到520℃進(jìn)行擠出加工，得到擠出板材，將板材進(jìn)行530℃/0.6h固溶處理，采用25℃水冷，然后進(jìn)行拉伸，變形量為1.5%，最后，進(jìn)行人工時效處理：205℃保溫22小時，制備得到鋁合金A10。實施例11按照實施例3的方法制備鋁合金A11區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量不同。實施例12按照實施例3的方法制備鋁合金A12區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。對比例1按照實施例1的方法制備鋁合金CA1區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。用光學(xué)金相顯微鏡（OLYMPUS公司的GX51）。測試鋁合金CA1的金相組織，結(jié)果如圖3。對比例2按照實施例1的方法制備鋁合金CA2區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。對比例3按照實施例1的方法制備鋁合金CA3區(qū)別在于各標(biāo)準(zhǔn)中間合金及金屬單質(zhì)的含量如表1。表1FeMgZnZrNiSc實施例10.081.426.860.110.090.1實施例20.091.468.670.150.10.1實施例30.12.429.660.120.120.11實施例40.071.826.960.210.090.08實施例50.081.857.160.190.10.13實施例60.061.526.760.100.070.09實施例70.081.668.790.160.090.1實施例80.082.539.730.140.10.12實施例90.091.887.060.220.110.09實施例100.081.957.360.20.10.13實施例110.052.85.50.080.050.01實施例120.073.210.50.250.20.15對比例10.081.446.830.040.090.002對比例20.31.546.720.110.320.1對比例30.081.125.160.110.090.08性能測試一、鋁合金力學(xué)性能測試將鋁合金A1-A12級CA1-CA3進(jìn)行如下測試：根據(jù)GB／T228-2002金屬材料室內(nèi)拉伸試驗方法測量鋁合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率，結(jié)果見表2。二、陽極氧化的性能測試陽極氧化的條件：分別將鋁合金鋁合金A1-A12級CA1-CA3進(jìn)行如下的陽極氧化，得到陽極氧化產(chǎn)品B1-B12及CB1-CB3。采用硫酸直流陽極氧化工藝：氧化槽液溫度19℃，電流密度1.4A?dm-2，氧化時間30min。1、陽極氧化膜的效果將B1-B12及CB1-CB3放在自然光下，肉眼觀察其表面的陽極氧化膜，結(jié)果見表3。2、陽極氧化的厚度用TIME2818覆層測厚儀測試B1-B12及CB1-CB3表面的陽極氧化膜的厚度，結(jié)果見表3。表2抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPa延伸率/%A154648510.5A25645028.5A36055255A45584969A55785147A654048310.5A75845098A86145334A95684998.5A105985215.5A116325452.5A125755007.5CA14974515CA25514949CA342138214.5表3陽極氧化效果陽極氧化膜厚/μmB1銀白色，色澤均勻、鮮亮13B2銀白色，色澤均勻、鮮亮14B3銀白色，色澤均勻、鮮亮16B4銀白色，色澤均勻、鮮亮15B5銀白色，色澤均勻、鮮亮15B6銀白色，色澤均勻、鮮亮12B7銀白色，色澤均勻、鮮亮15B8銀白色，色澤均勻、鮮亮16B9銀白色，色澤均勻、鮮亮14B10銀白色，色澤均勻、鮮亮14B11銀白色，色澤均勻、鮮亮11B12銀白色，色澤均勻、鮮亮13CB1銀白色，不均勻、局部有色差13CB2色澤較暗，偏灰色10CB3銀白色，色澤均勻、鮮亮11從表2-表3的性能測試數(shù)據(jù)中可以看出，實施例1~12，鋁合金均保持高的屈服強(qiáng)度，達(dá)480MPa以上，并且隨著主強(qiáng)化元素Mg、Zn含量的增加而增加，同時，所有合金均保持良好的陽極氧化性能，氧化膜呈銀白色，色澤均勻、鮮亮。對比例1合金減少了元素Zr和Sc含量，其他合金元素及制樣條件與實施例1相同，但其強(qiáng)度和塑性下降明顯，并且陽極氧化膜色澤不均勻，局部有色差。同時從圖1-圖3可以得出，對比例1鋁合金組織晶粒（圖3）尺寸比實施例1的鋁合金組織晶粒（圖1）及實施例6的鋁合金組織晶粒（圖2）大2-3倍。這說明Zr和Sc在彌散強(qiáng)化及細(xì)化晶粒方面作用顯著。對比例2與實施例6相比，增加了Fe和Ni含量，其他元素及制樣條件相同，相比之下，對比例2合金強(qiáng)度有所提高，但陽極氧化性能下降，氧化膜偏灰色，這主要是因為Fe和Ni含量增加，起到了一定的強(qiáng)化作用，但Fe元素會導(dǎo)致陽極氧化膜偏灰色。對比例3合金降低了強(qiáng)化元素Zn和Mg含量，屈服強(qiáng)度下降至382MPa。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁1 2 3