一种3C产品用铝合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种3C产品用铝合金材料及其制备方法，属于铝合金制备技术领域。

背景技术

目前，随着3C电子产品不断向高频化和数字化方向发展，对元器件的小型化、轻量化的要求日益迫切，铝合金高强高韧化技术因其优异的机械、热学、磁学、工艺特性以及高可靠性，已经成为3C电子产品轻量化的主要技术之一。因此，如何在3C电子产品中使用高强高韧铝合金替代传统不锈钢材料已成为研究热点。传统的电子产品所用显示器背板材料为不锈钢，它的缺点是散热效果差、有磁性、密度大。而传统的铝合金材料很难达到380-400Mpa的高强度和12%以上的延伸率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种3C产品用铝合金材料，它针对3C电子产品显示器背板使用不锈钢材料存在的弊端，提高了其强度，以及延伸率，使得二次成型后不开裂。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种3C产品用铝合金材料，它的化学元素及其质量百分比如下：

Si≤0.12wt%、Fe≤0.2wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.15～0.3wt%、Mg：5.5～6.5wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质。

进一步，为了得到晶粒细小的铸造组织，为后续轧制加工和成品性能提供条件，它还添加AL-RE系稀土元素。

进一步，为了使得制备工艺可行、质量稳定，并且使3C产品用铝合金材料能够达到相应的性能，本发明还提供了一种3C产品用铝合金材料的制备方法，方法的步骤中含有：

配料；

熔炼：在熔炼炉中加入铝锭和钛剂，待全部熔化后扒渣，然后加入锰剂、金属镁锭和铝铍合金，搅拌均匀，然后取样分析，调整成分使所有成分都达到控制范围，即：Si≤0.12wt%、Fe≤0.2wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.15～0.3wt%、Mg：5.5～6.5wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质；然后进行炉内精炼并扒渣，添加稀土合金或稀土金属，搅拌，然后控制金属温度达到合理的铸造温度；

铸造：将熔炼后的物质铸造成铸锭；

均热：对铸锭进行均匀后处理；

铣面：对均匀后处理后的铸锭进行铣面；

热轧：将铣面后的铸锭经过热粗轧和热精轧后，得到卷材；

冷轧：将热轧得到的卷材进行冷轧；

退火：对冷轧后的卷材进行退火处理，得到符合性能要求的成品卷材。

进一步，在熔炼步骤中：熔炼温度730℃-750℃。

进一步，在铸造步骤中铸造的参数中包括：铸造温度660℃-700℃和/或铸造速度40-50mm/min和/或水压0.1-0.2Mpa和/或水温≤30℃。

进一步，在铣面步骤中，铸锭正面铣面量为5-15mm/每面，侧面铣面量为5-10mm/每面。

进一步，在热轧步骤中，将铣面后的铸锭，经过热粗轧，轧成厚度为18mm的中间坯，再经过热精轧，轧成厚度为5mm的热轧卷，终轧温度为280℃-320℃。

进一步，在冷轧步骤中，将热轧得到的卷材进行冷轧，轧至0.2-0.4mm厚。

采用了上述技术方案后，本发明的合金材料在轧制时容易产生断裂，由于微量元素Na对该合金的断裂行为有显著影响，Na含量较低时合金热轧塑性提高，热轧过程中几乎不发生断裂。这对后续成品的延伸率有着影响，本发明中Na的含量应不高于0.0001wt%；另外，该合金材料中添加了微量稀土金属，对合金的晶粒细化和合金化具有显著作用，对改进材料的强度、延展性和折弯具有特定效果；Mg在该合金材料中起到强化作用，且强化效果明显，Mn起到一定的补充强化作用，Fe和Si元素做为杂质存在，在该合金中，Fe/Si应予以控制，约在2：1左右。这对后续冲压具有影响，通过以上成分及其质量百分比的控制使铝合金性能得到大幅度提升，其抗拉强度在380-400Mpa，延伸率不低于12%，可以替代不锈钢箔材并在3C产品上得到应用。

具体实施方式

本发明提供了一种3C产品用铝合金材料及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

一种3C产品用铝合金材料，它的化学元素及其质量百分比如下：

Si≤0.12wt%、Fe≤0.2wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.15～0.3wt%、Mg：5.5～6.5wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质。

进一步，为了得到晶粒细小的铸造组织，为后续轧制加工和成品性能提供条件，它还添加AL-RE系稀土元素。

在本发明中，合金材料在轧制时容易产生断裂，由于微量元素Na对该合金的断裂行为有显著影响，Na含量较低时合金热轧塑性提高，热轧过程中几乎不发生断裂。这对后续成品的延伸率有着影响，本发明中Na的含量应不高于0.0001wt%；

该合金材料中添加了微量稀土金属，对合金的晶粒细化和合金化具有显著作用，对改进材料的强度、延展性和折弯具有特定效果；

Mg在该合金材料中起到强化作用，且强化效果明显；

Mn起到一定的补充强化作用；

Fe和Si元素做为杂质存在，在该合金中，Fe/Si应予以控制，约在2：1左右，这对后续冲压具有影响；

通过以上成分及其质量百分比的控制使铝合金性能得到大幅度提升，可以替代不锈钢箔材并在3C产品上得到应用。

为了使得制备工艺可行、质量稳定，并且使3C产品用铝合金材料能够达到相应的性能，该 3C产品用铝合金材料的制备方法，方法的步骤中含有：

配料；采用99.7%的铝锭、锰剂、金属镁锭、钛剂、稀土金属或稀土中间合金，按照内控化学成分以及铸锭的规格、数量确定以上投料量。

熔炼：完成上述计算步骤后，在熔炼炉中加入铝锭和钛剂，待金属全部熔化，且金属温度达到730-750℃时开始扒渣，然后依次加入锰剂、金属镁锭和铝铍合金，搅拌均匀，然后取样分析，调整成分使所有成分都达到控制范围，即：Si≤0.12wt%、Fe≤0.2wt%、Cu≤0.05wt%、Mn：0.15～0.3wt%、Mg：5.5～6.5wt%、Cr≤0.1wt%、Zn≤0.2wt%、Ti：0.015～0.03wt%、Na≤0.0001wt%、Be：0.001～0.005wt%，余量为铝和不可避免的杂质；然后进行炉内精炼并扒渣，添加稀土合金或稀土金属，搅拌10-20分钟；

铸造：待金属温度达到合理的铸造温度，开始铸造，铸造过程中金属从炉内流出来，经过流槽输送，进行在线除气、在线晶粒细化、在线过滤后，金属进入铸造模具中成型，采用半连续铸造机铸造成为需要规格的铸锭；

均热：切除铸锭底部200mm后，到均热炉内进行均匀化处理，出炉后自然冷却到常温 ；

铣面：通过铣床将表面和侧面进行铣削；

热轧：铣削好的铸锭，在铸锭加热炉按照设定的升温曲线进行升温，金属温度达到设定温度后，保温4-5小时，出炉热轧。先在热粗轧机轧到18mm，通过辊道传送到热精轧机，按照合适的轧制道次，轧成5mm的热轧卷，终轧温度为280℃-320℃。卷的头尾用氩弧焊焊牢，自然冷轧到室温；

冷轧：热轧好的铝卷，在室温状态转到冷轧机，按照设定的冷轧道次进行冷轧，控制好板型，直至轧到0.2～0.4mm最终厚度；

退火：通过合适的退火工艺，对铝卷进行退火，达到所要求的性能，材料最终交付状态为H38态。

在熔炼步骤中：熔炼温度730℃-750℃。

在铸造步骤中铸造的参数中包括：铸造温度660℃-700℃、铸造速度40-50mm/min、水压0.1-0.2Mpa、水温≤30℃。

在铣面步骤中，铸锭正面铣面量为5-15mm/每面，侧面铣面量为5-10mm/每面。

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

一种3C产品用铝合金材料，它的化学元素及其质量百分比如下：

Si：0.07wt%、Fe：0.16wt%、Cu：0.004wt%、Mn：0.27wt%、Mg：5.7wt%、Cr：0.04wt%、Zn：0.01wt%、Ti：0.015wt%、Na：0.00005wt%、Be：0.001wt%，铝：93.60 wt%，余量为不可避免的杂质。

另外，本3C产品用铝合金材料还添加AL-RE系稀土元素。

该 3C产品用铝合金材料的制备方法，方法的步骤中含有：

配料；采用99.7%的铝锭、锰剂、金属镁锭、钛剂、稀土金属或稀土中间合金，按照内控化学成分以及铸锭的规格、数量确定以上投料量。

熔炼：完成上述计算步骤后，在熔炼炉中加入铝锭和钛剂，待金属全部熔化，且金属温度达到730-750℃时开始扒渣，然后依次加入锰剂、金属镁锭和铝铍合金，搅拌均匀，然后取样分析，调整成分使所有成分都达到控制范围；然后进行炉内精炼并扒渣，添加稀土合金或稀土金属，搅拌10-20分钟；

铸造：待金属温度达到合理的铸造温度，开始铸造，铸造过程中金属从炉内流出来，经过流槽输送，进行在线除气、在线晶粒细化、在线过滤后，金属进入铸造模具中成型，采用半连续铸造机铸造成为需要规格的铸锭；

均热：切除铸锭底部200mm后，到均热炉内进行均匀化处理，出炉后自然冷却到常温 ；

铣面：通过铣床将表面和侧面进行铣削；

热轧：铣削好的铸锭，在铸锭加热炉按照设定的升温曲线进行升温，金属温度达到设定温度后，保温4-5小时，出炉热轧。先在热粗轧机轧到18mm，通过辊道传送到热精轧机，按照合适的轧制道次，轧成5mm的热轧卷，终轧温度为280℃-320℃。卷的头尾用氩弧焊焊牢，自然冷轧到室温；

冷轧：热轧好的铝卷，在室温状态转到冷轧机，按照设定的冷轧道次进行冷轧，控制好板型，直至轧到0.2～0.4mm最终厚度；

退火：通过合适的退火工艺，对铝卷进行退火，达到所要求的性能，材料最终交付状态为H38态。

经过检测，本实施例的3C产品用铝合金材料与对比例（5052铝合金）的各力学性能参数对比表如下：

实施例二

一种3C产品用铝合金材料，它的化学元素及其质量百分比如下：

Si：0.08wt%、Fe：0.17wt%、Cu：0.005wt%、Mn：0.28wt%、Mg：5.8wt%、Cr：0.05wt%、Zn：0.02wt%、Ti：0.02wt%、Na：0.00006wt%、Be：0.002wt%，铝：93.45 wt%，余量为不可避免的杂质。

另外，本3C产品用铝合金材料还添加AL-RE系稀土元素。

本实施例的制备方法与实施例一相同。

经过检测，本实施例的3C产品用铝合金材料与对比例（5052铝合金）的各力学性能参数对比表如下：

实施例三

一种3C产品用铝合金材料，它的化学元素及其质量百分比如下：

Si：0.09wt%、Fe：0.18wt%、Cu：0.006wt%、Mn：0.29wt%、Mg：5.9wt%、Cr：0.06wt%、Zn：0.03wt%、Ti：0.03wt%、Na：0.00008wt%、Be：0.003wt%，铝：93.30wt%，余量为不可避免的杂质。

另外，本3C产品用铝合金材料还添加AL-RE系稀土元素。

本实施例的制备方法与实施例一相同。

经过检测，本实施例的3C产品用铝合金材料与对比例（5052铝合金）的各力学性能参数对比表如下：

通过实施例一~实施例三中的3C产品用铝合金材料与对比例（5052铝合金）的各力学性能参数对比表可以看出，本发明制备得到的3C产品用铝合金材料，其抗拉强度在380-400Mpa，延伸率不低于12%，符合设计要求。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。