本發(fā)明屬于鋁合金
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是涉及一種可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品大屏化和輕薄化的發(fā)展，急需高強(qiáng)度的鋁合金外殼來提高機(jī)身的抗壓、抗彎能力，以避免機(jī)身出現(xiàn)彎曲、彎折等現(xiàn)象。7000系鋁合金屬于可熱處理強(qiáng)化的高強(qiáng)度鋁合金，目前主要用于航空航天領(lǐng)域，如制造飛機(jī)的壁板、隔框、翼梁、起落架等，因此，7000系鋁合金又稱為航空鋁合金。7000系鋁合金的主要合金元素是zn和mg，zn和mg除了具有固溶強(qiáng)化作用外，還可形成強(qiáng)化效果極為顯著的mgzn2相增強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)度。隨著zn、mg含量的增加，7000系鋁合金的強(qiáng)度也隨之提高，但隨著強(qiáng)度的上升，合金的塑性開始下降，氧化著色性能也隨之變差，氧化后的顏色出現(xiàn)變灰、變暗而失去金屬光澤。目前常用的7000系鋁合金，如7005、7050、7075等，雖有強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但其氧化著色性能普遍都較差，無法滿足攜式電子產(chǎn)品對(duì)外觀件的高裝飾性要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在問題和不足，提供一種強(qiáng)度高、塑性好、氧化著色性能優(yōu)良的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明所述的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金，其特點(diǎn)是由以下成分及質(zhì)量百分比組成：zn4.1～4.9%，mg1.3～1.5%，li0.4～0.6%，zr0.01～0.015%，c0.002～0.003%，re0.05～0.1%，fe≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.2%，pm21.7%，sm17.9%，gd24.5%。優(yōu)選的，本發(fā)明所述的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：zn4.5%，mg1.4%，li0.5%，zr0.015%，c0.003%，re0.08%，fe≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.2%，pm21.7%，sm17.9%，gd24.5%。本發(fā)明所述的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：第一步：選用al20li合金、al5zr1c合金、混合稀土re和純度大于或等于99.9%的鋁錠、鋅錠、鎂錠作為原材料；第二步：將鋁錠在740～780℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為4.1～4.9%的鋅錠、1.3～1.5%的鎂錠和2～3%的al20li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：對(duì)鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.2～0.3%的al5zr1c合金和0.05～0.1%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至700～720℃并靜置0.5～1小時(shí)，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在490～500℃固溶處理1～3小時(shí)，水淬后，在120～130℃時(shí)效處理15～18小時(shí)，隨爐冷卻后得到可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金的室溫抗拉強(qiáng)度大于400mpa，屈服強(qiáng)度大于360mpa，伸長(zhǎng)率大于13%，氧化膜厚度均勻且色澤光亮，具有強(qiáng)度高、塑性好、氧化著色性能優(yōu)良的特點(diǎn)，適合于制造大屏幕智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品的外殼，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明所述的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：zn4.1～4.9%，mg1.3～1.5%，li0.4～0.6%，zr0.01～0.015%，c0.002～0.003%，re0.05～0.1%，fe≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%。優(yōu)選的，所述可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金的成分及質(zhì)量百分比組成為：zn4.5%，mg1.4%，li0.5%，zr0.015%，c0.003%，re0.08%，fe≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%。所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.2%，pm21.7%，sm17.9%，gd24.5%。其中，zn和mg是本發(fā)明可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金的主要合金元素，除了具有固溶強(qiáng)化作用外，二者還可形成強(qiáng)化效果極為顯著的mgzn2相，是鋁合金的主要增強(qiáng)相。隨著zn、mg含量的增加，鋁合金的強(qiáng)度也隨之提高，但合金的塑形和氧化著色性能也會(huì)隨之下降。為了保證鋁合金具有足夠的強(qiáng)度、良好的塑性和氧化著色性能，因此，zn含量選擇在4.1～4.9%，mg含量選擇在1.3～1.5%，優(yōu)選的，zn含量為4.5%，mg含量為1.4%。li是最輕的金屬元素，在鋁合金中加入li，首先可以降低鋁合金的密度，提高鋁合金的比強(qiáng)度和比剛度，達(dá)到輕量化的效果。其次是li在鋁合金時(shí)效過程還會(huì)析出納米尺寸的al3li和al2mgli強(qiáng)化相，這些強(qiáng)化相可釘扎位錯(cuò)、亞晶和晶界，提高鋁合金的強(qiáng)度和塑性變形能力，添加0.4～0.6%的li即可對(duì)鋁合金產(chǎn)生顯著的效果，優(yōu)選的，li添加量為0.5%。zr、c是以al5zr1c合金的形式加入到鋁合金中，al5zr1c合金是由氟鋯酸鉀和碳粉的混合物與鋁液反應(yīng)得到，內(nèi)部含有大量的zrc粒子。al5zr1c合金是一種新型的鋁合金晶粒細(xì)化劑，發(fā)明人的大量實(shí)驗(yàn)證明，al5zr1c合金比現(xiàn)有的al5ti1b和al5ti1c合金具有更強(qiáng)的晶粒細(xì)化能力，添加0.2～0.3%的al5zr1c合金，鋁合金中含有0.01～0.015%的zr和0.002～0.003%的c，可顯著細(xì)化鋁合金的晶粒，改善鋁合金的組織均勻性，提高鋁合金的塑性變形能力和氧化著色性能，優(yōu)選的，al5zr1c合金添加量為0.3%，鋁合金中含有0.015%的zr和0.003%的c。re是含有pr、nd、pm、sm、gd共5種輕稀土元素的混合稀土，輕稀土元素的物理化學(xué)性質(zhì)活潑，能與鋁合金液中的氫、氧、鐵、硅、錳、銅、鉻等雜質(zhì)元素反應(yīng)生成高熔點(diǎn)、高穩(wěn)定性的稀土化合物，對(duì)鋁合金液有深度凈化作用，可以消除雜質(zhì)元素對(duì)鋁合金氧化著色性能的有害影響，增加氧化膜層的厚度、均勻性和光亮度。發(fā)明人的大量實(shí)驗(yàn)研究表明，添加含有pr、nd、pm、sm、gd共5種輕稀土元素的混合輕稀土的效果比添加一種或少數(shù)幾種輕稀土元素的效果都更好，因此，選擇添加0.05～0.1%的混合輕稀土，優(yōu)選的，混合輕稀土添加量為0.08%。本發(fā)明還提供了所述可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金的制備方法，具體包括以下步驟：第一步：選用al20li合金、al5zr1c合金、混合稀土re和純度大于或等于99.9%的鋁錠、鋅錠、鎂錠作為原材料；第二步：將鋁錠在740～780℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為4.1～4.9%的鋅錠、1.3～1.5%的鎂錠和2～3%的al20li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：對(duì)鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.2～0.3%的al5zr1c合金和0.05～0.1%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至700～720℃并靜置0.5～1小時(shí)，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在490～500℃固溶處理1～3小時(shí)，水淬后，在120～130℃時(shí)效處理15～18小時(shí)，隨爐冷卻后得到可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金。本發(fā)明的制備方法，選用高純鋁錠、鋅錠、鎂錠、al20li合金、al5zr1c合金和混合稀土re作為原材料，通過優(yōu)化zn、mg主合金元素的含量，添加al20li合金進(jìn)行微合金強(qiáng)化，經(jīng)精煉除氣、除渣后，再加入al5zr1c合金和混合稀土，能夠充分發(fā)揮al5zr1c合金和混合稀土對(duì)鋁合金液的晶粒細(xì)化和深度凈化作用，確保本發(fā)明鋁合金獲得高強(qiáng)度、高塑性以及優(yōu)良的氧化著色性能。為了更詳盡的描述本發(fā)明可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金及制備方法，以下列舉幾個(gè)實(shí)施例作更進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1：本發(fā)明所述的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：zn4.1%，mg1.3%，li0.4%，zr0.01%，c0.002%，re0.05%，fe≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.2%，pm21.7%，sm17.9%，gd24.5%。制備方法由以下步驟組成：第一步：選用al20li合金、al5zr1c合金、混合稀土re和純度等于99.9%的鋁錠、鋅錠、鎂錠作為原材料；第二步：將鋁錠在740℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為4.1%的鋅錠、1.3%的鎂錠和2%的al20li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：用六氯乙烷對(duì)鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.2%的al5zr1c合金和0.05%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至700℃并靜置1小時(shí)，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在500℃固溶處理1小時(shí)，水淬后，在120℃時(shí)效處理18小時(shí)，隨爐冷卻后得到可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金。實(shí)施例2：本發(fā)明所述的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：zn4.5%，mg1.4%，li0.5%，zr0.015%，c0.003%，re0.08%，fe≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.2%，pm21.7%，sm17.9%，gd24.5%。制備方法由以下步驟組成：第一步：選用al20li合金、al5zr1c合金、混合稀土re和純度等于99.95%的鋁錠、鋅錠、鎂錠作為原材料；第二步：將鋁錠在760℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為4.5%的鋅錠、1.4%的鎂錠和2.5%的al20li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：用六氯乙烷對(duì)鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.3%的al5zr1c合金和0.08%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至710℃并靜置0.7小時(shí)，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在495℃固溶處理2小時(shí)，水淬后，在125℃時(shí)效處理16小時(shí)，隨爐冷卻后得到可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金。實(shí)施例3：本發(fā)明所述的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：zn4.9%，mg1.5%，li0.6%，zr0.015%，c0.003%，re0.1%，fe≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.2%，pm21.7%，sm17.9%，gd24.5%。制備方法由以下步驟組成：第一步：選用al20li合金、al5zr1c合金、混合稀土re和純度等于99.99%的鋁錠、鋅錠、鎂錠作為原材料；第二步：將鋁錠在780℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為4.9%的鋅錠、1.5%的鎂錠和3%的al20li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：用六氯乙烷對(duì)鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.3%的al5zr1c合金和0.1%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至720℃并靜置0.5小時(shí)，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在490℃固溶處理3小時(shí)，水淬后，在130℃時(shí)效處理15小時(shí)，隨爐冷卻后得到可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金。按中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t16865-2013，將實(shí)施例1-3的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在dns200型電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行室溫拉伸，拉伸速率為2毫米/分鐘，拉伸力學(xué)性能如表1所示。將實(shí)施例1-3的可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金在硫酸80g/l、檸檬酸9g/l、乳酸7g/l、電流密度1.5a/dm2、電壓10v、氧化時(shí)間30min條件下進(jìn)行陽極氧化處理，結(jié)果如表1所示。表1實(shí)施例1-3可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金的拉伸力學(xué)性能和氧化性能實(shí)施例序號(hào)抗拉強(qiáng)度/mpa屈服強(qiáng)度/mpa伸長(zhǎng)率/%氧化膜狀況實(shí)施例1401.7362.115.8均勻、光亮實(shí)施例2424.1379.314.3均勻、光亮實(shí)施例3439.5405.813.6均勻、光亮由表1的檢測(cè)結(jié)果可見，本發(fā)明可陽極氧化高強(qiáng)度鋁合金的室溫抗拉強(qiáng)度大于400mpa，屈服強(qiáng)度大于360mpa，伸長(zhǎng)率大于13%，陽極氧化厚度均勻且色澤光亮，具有強(qiáng)度高、塑性好、氧化著色性能優(yōu)良的特點(diǎn)，適合于制造大屏幕智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品的外殼，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。本發(fā)明是通過實(shí)施例來描述的，但并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制，參照本發(fā)明的描述，所公開的實(shí)施例的其他變化，如對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12