一种可阳极氧化的压铸铝合金及其应用

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种可阳极氧化的压铸铝合金及其应用。

背景技术

现有的压铸铝合金做阳极氧化具有以下特性：强度不高；只能做厚件，不能做薄件；只能做外观件，不能做受力件；对模具设计、压铸工艺、压铸辅料有严苛的要求；最大缺点是硬度只有30~40HB，铸件无法攻螺纹，限制了材料在不同产品领域的应用，特别是对于手机中框的制备，传统的手机中框可阳极氧化着色铝合金都是采用变形铝合金，如6061、6063、6013等，这些材料用CNC加工，然后再阳极氧化着色。产品具有以下特性：强度（硬度）高，阳极氧化着色效果均匀，但是整体加工周期长，成本高。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种可阳极氧化的压铸铝合金及其应用，有效保证压铸铝合金可阳极氧化性能，同时提升其铸造性能和力学性能，并且简化加工工艺，降低生产成本，综合提升生产经济效益。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种可阳极氧化的压铸铝合金，所述可阳极氧化压铸铝合金由以下重量百分比的组分制备：Si：0.15~0.35%、Mg：0.4~0.6%、Mn：1.0~3.0%、Fe≤0.3%、Ti：0.05～0.15%、Zn：2.0~4.0%、Re：0.15~0.25%、Cr≤0.1%、Pb≤0.005%、Sn≤0.005%、Zr≤0.5%，其余杂质总量小于0.5%，铝余量，且整个组分中Mg/Si≥2，Mg和Si的总量≥0.7%。

优选的，所述可阳极氧化压铸铝合金的制备方法包括以下步骤：

（1）根据铝合金成分配比进行原料的预备；

（2）将纯铝锭加入炉内加热，熔化并形成铝液；

（3）依次向铝液中加入Si、Mg、Mn、Fe、Ti、Zn、Re、Cr、Pb、Sn、Zr进行熔化后精炼，再化验调整各成分并加铝稀土中间合金后静置、铸锭；

（4）把铸锭熔化后进行压铸后，进行人工时效处理，得压铸件；

（5）将压铸件外观表层采用CNC加工去除，后表面喷砂处理，得可进行阳极氧化压铸铝合金铸件。

优选的，所述步骤（2）中熔化温度为750～800℃。

优选的，所述步骤（3）中铝稀土中间合金为铝镧中间合金、铝铈中间合金、铝镧铈中间合金中的任意一种。

优选的，所述步骤（4）压铸使用的模具采用真空模具，且配模温机，模具尺寸比产品尺寸单边加大0.20～0.30mm，拔模斜度≥5度。

优选的，所述步骤（4）中人工时效处理的温度为170-200℃，且处理时间为2-3h。

优选的，所述步骤（5）中CNC加工去除的外观表层厚度≤0.3mm。

优选的，所述步骤（5）中喷砂处理时采用锆沙或玻璃沙中的任意一种，且沙粒目数≥170目。

所述可阳极氧化的压铸铝合金经过阳极氧化工艺处理后应用于制造一体化手机中框，且所述阳极氧化工艺与6061、6063等常规的阳极氧化工艺相同。

本发明提供一种可阳极氧化的压铸铝合金及其应用，与现有技术相比优点在于：

（1）本发明制备的压铸铝合金与常规的变形铝合金经CNC加工，然后阳极氧化着色相比，具有成本低、效率高的优势，通过对铸件人工时效，对比同行的铝锰系、铝镁系可阳极氧化着色压铸铝合金，具有强度和硬度高的优点，布氏硬度≥60，屈服强度≥140MPa，达到ADC12的水平，具有广泛的应用前景。

（2）本发明虽然锌的含量远高于除铝之外的其他元素，但在硅、镁、锌同时存在时，镁会优先与硅结合，合理设计硅、镁的含量，可使材料出现“Mg

（3）本发明的材料成分生产的铸件在170度~200度进行2~3小时的人工时效，强度和硬度得到提高，适合薄壁件和受力件，铸件硬度可以满足攻螺纹，拓宽了应用范围，能够有效应用于一体化手机中框的生产和制造。

附图说明

图1为本发明实施例1压铸铝合金在人工时效前的布氏硬度检测压痕（从左至右分别为检测1、检测2、检测3）示意图；

图2为本发明实施例1压铸铝合金在人工时效后的布氏硬度检测压痕（从左至右分别为检测1、检测2、检测3）示意图；

图3为本发明实施例2压铸铝合金在人工时效前的布氏硬度检测压痕（从左至右分别为检测1、检测2、检测3）示意图；

图4为本发明实施例2压铸铝合金在人工时效后的布氏硬度检测压痕（从左至右分别为检测1、检测2、检测3）示意图；

图5为本发明实施例3压铸铝合金在人工时效前的布氏硬度检测压痕（从左至右分别为检测1、检测2、检测3）示意图；

图6为本发明实施例3压铸铝合金在人工时效后的布氏硬度检测压痕（从左至右分别为检测1、检测2、检测3）示意图；

图7为本发明对比例1压铸铝合金在人工时效前的布氏硬度检测压痕（从左至右分别为检测1、检测2、检测3）示意图；

图8为本发明对比例1压铸铝合金在人工时效后的布氏硬度检测压痕（从左至右分别为检测1、检测2、检测3）示意图；

图9为本发明实施例1制备的铝合金一体成型制备的手机中框阳极氧化后的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

可阳极氧化压铸铝合金的制备：

（1）将纯铝锭加入炉内加热，780℃，熔化并形成铝液；

（2）向上述铝液中加入金属合金成分，继续加热至彻底融化后精炼、化验各元素参比后，再加入铝镧中间合金，继续调整各元素含量至Si：0.25%、Mg：0.51%、Mn：2.0%、Fe:0.15%、Ti：0.06%、Zn：3.0%、Re：0.16%、Cr：0.02%、Pb≤0.005%、Sn≤0.005%、Zr：0.17%，其余杂质总量小于0.5%，铝余量，且整个组分中Mg/Si=2.04，（Mg+Si）%=0.76%，后静置、铸锭；

（3）把铸锭在机边炉熔化后，使用无硅油脱模剂（SM-830）和无硅油冲头油（SY01）进行压铸，且压铸过程中选择真空模具减少压铸件皮下的气孔，模具尺寸要比产品尺寸单边加大0.20-0.30mm，拔模斜度要≥5度，且压铸时控制铝液温度在750±5℃，且使用A、B旋转炉进行压铸，二台炉始终有一台熔炼、一台压铸，AB炉的温度保持一致，压铸过程中不加料，保证铝液湿度不波动，压铸完成后得压铸件；

（4）将上述压铸件在170℃温度下进行2h的人工时效处理，提高力学性能（提升抗拉强度和硬度）；

（5）人工时效处理后采用CNC加工掉压铸件的外观表层（不超过0.3毫米的激冷层），再采用170目的锆沙进行喷砂处理，最终得可进行阳极氧化的铝合金。

实施例2：

本实施例的制备工艺与实施例1相同，唯一差异为步骤（2）中调整各元素含量为：

Si：0.3%、Mg：0.6%、Mn：1.83%、Fe：0.08%、Ti:0.07%、Zn：3.2%、Re：0.18%、Cr：0.02%、Pb≤0.005%、Sn≤0.005%、Zr：0.22%，其余杂质总量小于0.5%，铝余量，且整个组分中Mg/Si=2，（Mg+Si）%=0.9%。

实施例3：

本实施例的制备工艺与实施例1相同，唯一差异为步骤（2）中调整各元素含量为：

Si：0.21%、Mg：0.52%、Mn：2.30%、Fe：0.13%、Ti：0.09%、Zn：2.95%、Re：0.23%、Cr：0.04%、Pb≤0.005%、Sn≤0.005%、Zr：0.24%，其余杂质总量小于0.5%，铝余量，且整个组分中Mg/Si≥2.48，（Mg+Si）%=0.73%。

对比例1：

本对比例的制备工艺与实施例1相同，唯一差异为步骤（2）中调整各元素含量为：

Si：0.23%、Mg：0.44%、Mn：1.97%、Fe：0.19%、Ti：0.05%、Zn：2.85%、Re：0.20%、Cr：0.03%、Pb≤0.005%、Sn≤0.005%、Zr：0.27%，其余杂质总量小于0.5%，铝余量，且整个组分中Mg/Si≥1.91，（Mg+Si）%=0.67%。

检测：

1、按照上述实施例1-3和对比例1的制备方法和合金成分压铸成Φ6.4mm的圆拉棒，并分别检测各组圆拉棒在人工时效处理前后（170℃，2h）的力学性能，具体结果如下表1所示：

表1

由上表可知，实施例1-3所制得的铝合金铸件相较于对比例1具有更加优越的抗拉强度和屈服强度，且人工时效处理能够显著增强铸件的抗拉强度和屈服强度。

2、按照上述实施例1-3和对比例1的制备方法和合金成分制备压铸件，并对压铸件在人工时效处理前后进行硬度检测（布氏硬度计，荷载500kgf），每组在人工时效处理前后均进行三次检测，取平均值，结果如下表2：

表2

由上表2可知，实施例1-3所制备的材料相较于对比例1能够在人工时效处理后大幅度增加材料的硬度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。