本發(fā)明涉及一種鋁合金，尤其涉及一種智能手機(jī)外觀件用7xxx系鋁合金及其加工方法，屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

6063鋁合金由于具有較好的陽(yáng)極氧化外觀效果，因而被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)外觀件的制造。但6063鋁合金的強(qiáng)度較低(屈服強(qiáng)度約220MPa)，不利于手機(jī)耐壓或跌落性能的提升，因而限制了采用6063鋁合金作為外觀件的智能手機(jī)的輕薄化設(shè)計(jì)需求。

另一方面，7xxx系鋁合金具有較高的強(qiáng)度，可應(yīng)用于有較高強(qiáng)度要求的智能手機(jī)外觀件的制造。但是，7xxx系鋁合金的耐腐蝕性能較差，而且陽(yáng)極氧化之后比6063合金更容易出現(xiàn)“料紋”缺陷(一種沿?cái)D壓方向分布的纖維狀缺陷)，這就限制了7xxx系鋁合金在智能手機(jī)外觀件制造方面的廣泛應(yīng)用。

因此，有必要開發(fā)一種兼顧強(qiáng)度、耐腐蝕性能及陽(yáng)極氧化效果的智能手機(jī)外觀件用7xxx系鋁合金。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，通過(guò)成分優(yōu)化及工藝的改善，提供一種適合用于智能手機(jī)外觀件制造的兼顧強(qiáng)度、耐腐蝕性與陽(yáng)極氧化效果的7xxx系鋁合金及其加工方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種智能手機(jī)外觀件用7xxx系鋁合金，其成分及質(zhì)量百分含量如下：Zn：5.0～8.0wt％、Mg：1.0～2.0wt％、Cu：0.2～0.5wt％、Mn≤0.06wt％、Cr≤0.01wt％、Ti≤0.10wt％、Fe≤0.10wt％，Si≤0.10wt％，其余組分為Al和不可避免的雜質(zhì)。

前述智能手機(jī)外觀件用7xxx系鋁合金的加工方法，其加工步驟為：先按各合金成分及含量加工成鋁合金鑄棒，然后對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到420～440℃，保溫4～10h；再升到460～480℃，保溫5～12h；最后進(jìn)行擠壓及時(shí)效處理：(150～200℃)×(5～20h)。

進(jìn)一步地，所制得的7xxx系鋁合金材料當(dāng)中，強(qiáng)化相的平均尺寸大于3.5nm、小于6nm。

進(jìn)一步地，所述擠壓工序步驟當(dāng)中，出口溫度控制在460～480℃。

再進(jìn)一步地，所制得的7xxx系鋁合金材料在陽(yáng)極氧化制程中，采用170～203號(hào)鋯砂噴砂處理。

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：

本發(fā)明通過(guò)合理調(diào)整7xxx系鋁合金中合金元素的含量，并調(diào)整材料的加工工藝，使強(qiáng)化相的尺寸在3.5到6nm之間，材料內(nèi)部組織均一，保證了材料兼顧強(qiáng)度和良好的陽(yáng)極氧化及耐腐蝕性能。該鋁合金材料在后續(xù)陽(yáng)極氧化處理(噴砂介質(zhì)為鋯砂，粒度為170～203號(hào))時(shí)，未出現(xiàn)料紋現(xiàn)象，很好地滿足了智能手機(jī)外觀件的應(yīng)用要求。

具體實(shí)施方式

高合金化材料(如7系材料)陽(yáng)極氧化后容易出現(xiàn)“料紋”(即沿軋制方向分布的細(xì)小條狀紋路)，料紋的產(chǎn)生與組織的均勻性有關(guān)，尤其是粗大金屬間化合物的數(shù)量及分布影響較大。材料的合金化水平越高，粗大金屬間化合物的含量出現(xiàn)上升的趨勢(shì)；材料的強(qiáng)度水平與合金化水平相關(guān)，合金元素含量越高，強(qiáng)度越高。但此時(shí)材料的耐腐蝕性能較差。因此需綜合考慮合金成分對(duì)材料不同性能的影響作用，才可獲得兼顧強(qiáng)度、陽(yáng)極氧化效果、耐腐蝕性能的智能手機(jī)外觀件用7系鋁合金。同時(shí)材料的加工工藝也對(duì)材料的最終性能至關(guān)重要。

7xxx系鋁合金的主要合金元素為Zn、Mg。Zn與Mg在組織中形成Mg2Zn相，并通過(guò)該相的前驅(qū)體強(qiáng)化材料。Zn、Mg含量越高，材料的強(qiáng)度越高。但其含量越高，由于形成大量的難溶金屬間化合物，而對(duì)陽(yáng)極氧化效果(“料紋”)及耐腐蝕性能有不利的影響。綜合考慮其含量以Zn：5.0～8.0wt％，Mg：1.0～2.0wt％為宜。Cu為7系合金中的主要微量元素，其添加目的為提高材料的強(qiáng)度以及抗SCC腐蝕能力；但Cu含量添加太高，則對(duì)材料的陽(yáng)極氧化產(chǎn)生不利的影響，因此其含量需控制在0.2～0.5wt％；Mn、Cr、Ti主要起晶粒細(xì)化作用，但其含量不宜過(guò)高，否則影響陽(yáng)極氧化效果。綜合考慮其成分別控制在：Mn≤0.06wt％，Cr≤0.01wt％，Ti≤0.10wt％；Fe、Si為雜質(zhì)元素，需控制在0.10wt％以下。

盡量減少粗大金屬間化合物的含量，可以提高7系鋁合金的強(qiáng)度及陽(yáng)極氧化效果；使材料中強(qiáng)化相的尺寸控制在3.5到6nm之前，以保證強(qiáng)度及耐腐蝕性能。為達(dá)到此目的，前述7xxx合金的方法步驟為：首先鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到420～440℃，保溫4～10小時(shí)，然后再升到460～480℃，保溫5～12小時(shí)。

本發(fā)明所述7xxx系鋁合金加工方法，在420～440℃保溫的目的是先溶解低熔點(diǎn)共晶相為后續(xù)高溫保溫做準(zhǔn)備，若不設(shè)置該溫度段保溫，直接在更高的溫度保溫，則容易造成過(guò)燒現(xiàn)象；在460～480℃保溫的目的是充分溶解可溶金屬間化合物；在兩個(gè)溫度段，需保證足夠的保溫時(shí)間，已達(dá)到溶解金屬金屬間化合物的目的。當(dāng)然，保溫時(shí)間也不需要太久，否則浪費(fèi)能源；然后對(duì)材料進(jìn)行擠壓加工，擠壓材的出口溫度需保證在460～480℃，才能為后續(xù)的時(shí)效提供組織保證；在時(shí)效過(guò)程中，關(guān)鍵是控制強(qiáng)化相的尺寸來(lái)兼顧強(qiáng)度及耐腐蝕性能，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，時(shí)效制度需在(150～200℃)×(5～20h)，使得強(qiáng)化相的尺寸在3.5到6nm之間，才能保證材料具有較高的強(qiáng)度以及較好的耐腐蝕性能。若強(qiáng)化相的尺寸過(guò)小，則強(qiáng)度高，耐腐蝕性能差；若強(qiáng)化相的尺寸過(guò)大，則強(qiáng)度低，耐腐蝕性能好。

本發(fā)明發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)所獲得的擠壓板材，進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理(噴砂介質(zhì)為鋯砂，粒度為170～203號(hào))，未觀察到料紋現(xiàn)象。以下通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

7xxx系鋁合金成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Zn 6.7wt％、Mg 1.5wt％、Si0.03wt％、Cu 0.32wt％、Mn 0.001wt％、Cr 0.01wt％、Fe 0.08wt％、Ti 0.02wt％，余量為Al，先加工制得鑄棒(下同)。

對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到420℃，保溫10小時(shí)，然后再升到480℃，保溫5小時(shí)；然后再進(jìn)行擠壓加工(出口溫度460℃)及時(shí)效處理：200℃×5h。

實(shí)施例2

鋁合金成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Zn 7.1wt％、Mg 1.89wt％、Si 0.10wt％、Cu 0.50wt％、Mn 0.06wt％、Cr 0.01wt.％、Fe 0.08wt％、Ti 0.05wt％，余量為Al。

對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到440℃，保溫4小時(shí)，然后再升到460℃，保溫12小時(shí)；然后再進(jìn)行擠壓(出口溫度480℃)及時(shí)效處理：150×20h。

實(shí)施例3

鋁合金成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Zn 8.0wt％、Mg 1.0wt％、Si 0.10wt％、Cu 0.20wt％、Mn 0.04wt％、Cr 0.01wt％、Fe 0.09wt％、Ti 0.06wt％，余量為Al。

對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到430℃，保溫8小時(shí)，然后再升到470℃，保溫8小時(shí)；然后再進(jìn)行擠壓(出口溫度472℃)及時(shí)效處理：180×10h。

實(shí)施例4

鋁合金成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Zn 7.3wt％、Mg 1.6wt％、Si 0.08wt％、Cu 0.40wt％、Mn 0.03wt％、Cr 0.005wt％、Fe 0.10wt％、Ti 0.02wt％，余量為Al。

對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到433℃，保溫7小時(shí)，然后再升到468℃，保溫10小時(shí)；然后再進(jìn)行擠壓(出口溫度470℃)及時(shí)效處理：170×15h。

實(shí)施例5

鋁合金成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Zn 7.5wt％、Mg 1.6wt％、Si 0.03wt％、Cu 0.35wt％、Mn 0.001wt％、Cr 0.006wt％、Fe 0.08wt％、Ti 0.02wt％，余量為Al。

對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到436℃，保溫8.5小時(shí)，然后再升到470℃，保溫11小時(shí)；然后再進(jìn)行擠壓(出口溫度472℃)及時(shí)效處理：175×11h。

比較例1

鋁合金成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Zn 4.3wt％、Mg 1.6wt％、Si 0.12wt％、Cu 0.70wt％、Mn 0.07wt％、Cr 0.01wt％、Fe 0.13wt％、Ti 0.06wt％，余量為Al。

對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到433℃，保溫7小時(shí)，然后再升到468℃，保溫10小時(shí)；然后再進(jìn)行擠壓(出口溫度470℃)及時(shí)效處理：170×15h。

比較例2

鋁合金成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Zn 7.5wt％、Mg 1.6wt％、Si 0.03wt％、Cu 0.35wt％、Mn 0.001wt％、Cr 0.006wt％、Fe 0.08wt％、Ti 0.02wt％，余量為Al。

對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到450℃，保溫8.5小時(shí)；然后再進(jìn)行擠壓(出口溫度440℃)及時(shí)效處理：120×24h。

比較例3

鋁合金成分以質(zhì)量百分比計(jì)為：Zn 8.3wt％、Mg 2.1wt％、Si 0.15wt％、Cu 0.21wt％、Mn 0.05wt％、Cr 0.01wt％、Fe 0.14wt％、Ti 0.03wt％，余量為Al。

對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火，從室溫升到450℃，保溫8.5小時(shí)；然后再進(jìn)行擠壓(出口溫度450℃)及時(shí)效處理：120x24h；

下表1示意了實(shí)施例及比較例中合金的性能。

表1：實(shí)施例及比較例中合金的性能

如表1所示，本發(fā)明通過(guò)合理調(diào)整7系鋁合金中各元素的含量并控制加工工藝，使材料兼顧較高的強(qiáng)度、耐腐蝕及陽(yáng)極氧化效果。

以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)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)。