一种Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金及其制备方法

摘要

本发明公开一种Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金及其制备方法，涉及铝合金材料技术领域，包括Al、Mg、Zn和Sr，元素组分包括如下重量百分比：所述Mg的质量百分比为0.5~1%，Zn的质量百分比为0.006~0.022%，Sr的质量百分比为0.02~0.04%，其余为Al，通过将Sr以Al‑Sr中间合金的形式加入，所述Sr的含量为9.89%，锶元素可作为极为有效的长效变质剂，可以有效细化晶粒和化合物，从而可以有效提高合金的强度冲压性，Sr不仅可以有效细化铝合金中的Si和Fe相，并使之由针状变为非针状的化合物相，并提高合金的成分的均匀性，合金成分的改善显著缩短阳极氧化时间提高产品光洁度，表面抗污、自清洁性能极佳，具有极高抗拉强度、极好的延长率，且材料密度低、耐腐蚀，使得合金力学性能和对表面抗污、自清洁性能的要求均兼顾。

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，具体涉及到一种Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金及其制备方法。

背景技术

1070铝合金广泛应用于包装制造行业。而铝合金化妆品瓶盖料产品表面高光泽度有利于提高产品的美观度；高硬度及耐腐蚀性保证特殊环境下长久使用仍保持良好的外观；较轻的重量具有良好的手感，更适合随身携带。现化妆品瓶盖料主要采用纯铝为材料，其具有加工难度小，生产效率高等优点，但因材质偏软，环境适应力差易腐蚀，在外力的情况下很容易变形或出现不可修复的缺陷，影响产品美观，为保证瓶盖强度，一般采用增加壁厚方式来解决，产品重量因此加大。在化妆品产品中，瓶盖外观受损、光泽度差或手感重，将极大影响对本品牌产品的购买欲望，降低品牌信誉度。因此对1070型合金的加工、力学性能和表面的强度、耐磨性等使用性能提出更高的要求，CN201811127943.5公开了一种化妆品瓶盖包装用的铝合金材料及其生产工艺，该铝合金材料运用在化妆品瓶盖料产品中，能够使得其表面高光泽度提高产品的美观度，具有高硬度及耐腐蚀性；较轻的重量具有良好的手感，适合随身携带；但其合金中最主要的杂质为Fe和Si无法细化，通常为针状式结构，导致合金整体内各成分的均匀性不佳，长时间使用后其表面高光泽度会越来越差，同时极高抗拉强度逐渐降低、延长率逐渐变差导致硬度及耐腐蚀性也会逐渐下降；同时该合金生产过程中通过熔炼、冷轧、退火处理、二次冷轧从而得到合金材料，其生产工艺较为粗糙，导致合金各成分无法更好的融合，导致产品废品率极高，因此，亟需本领域技术人员设计出一种新型的铝合金材料及生产方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过将Sr以Al-Sr中间合金的形式加入，所述Sr的含量为9.89 %，锶元素可作为极为有效的长效变质剂，可以有效细化晶粒和化合物，从而可以有效提高合金的强度冲压性，Sr不仅可以有效细化铝合金中的Si和Fe相，并使之由针状变为非针状的化合物相，并提高合金的成分的均匀性，合金成分的改善显著缩短阳极氧化时间提高产品光洁度，表面抗污、自清洁性能极佳，具有极高抗拉强度、极好的延长率，且材料密度低、耐腐蚀，使得合金力学性能和对表面抗污、自清洁性能的要求均兼顾的Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金，包括Al、Mg、Zn和Sr，元素组分包括如下重量百分比：所述Mg的质量百分比为0.5~1%，Zn的质量百分比为0.006~0.022%，Sr的质量百分比为0.02~0.04%，其余为Al。

作为优选地，元素组分包括如下重量百分比：所述Mg的质量百分比为0.61%，Zn的质量百分比为0.011%，Sr的质量百分比为0.027%，其余为Al。

作为优选地，元素组分包括如下重量百分比：所述Mg的质量百分比为0.93%，Zn的质量百分比为0.017%，Sr的质量百分比为0.033%，其余为Al。

作为优选地，所述的Sr以Al-Sr中间合金的形式加入，所述Sr的含量为9.89 %。

作为优选地，所述的高强高冲压的1070型铝合金的制备方法，依次包括如下步骤：S1熔炼、S2半连续铸造、S3均匀化退火、S4热挤压、S5冲压、S6拉深、S7阳极氧化；

S1、熔炼：先将纯Al融化，随后依次将工业纯Zn、Al-Sr中间合金加入，待所有的纯金属以及中间合金全部融化后，搅拌均匀，加入C2Cl6除气直至没有气体排出，并调节控制温度至750℃，静置12-15min后，加入工业纯Mg，并保温15 min后用铁棒搅拌均匀，加入C2Cl6除气，保温20 min后出水浇铸；

S2、半连续铸造：将上述熔液进行半连续铸造，浇铸温度即为分配流槽入口温度为690±5℃，铸造冷却水量2600±50L/min，浇铸速度50±1mm/min；

S3、均匀化退火：随后将铸棒进行多级均匀化退，具体工艺为（415℃-430℃）×2h+（450℃-470℃）×2h+（500℃-505℃）×2h+（513℃-526℃）℃×10h；

S4、热挤压：然后将多级均匀化退火后的铸棒进行热挤压：热压工艺是先将试样在420-445℃，保温2-2.5h，挤压速度为5m/min，再在压机上沿径向方向压缩成11-15mm平板；

S5、冲压：然后将热挤压的制件做进一步的冲压，先将挤压后的平板在465-480℃，保温2-2.5h，通过冲压机将薄板冲成Φ18-24mm，厚度为9-11mm的圆柱块，冲压工序分3工位；

S6、拉深：然后对得到的铝合金圆柱块进行分步拉深，共经过3次拉深得到符合要求的产品；

S7、阳极氧化：最后将拉深后圆柱形制样进行阳极氧化：氧化电压为11.5V～15V，电流密度为1.2～2A/dm2，电解液为浓硫酸和酒石酸的混合液，电解液浓度为180～200g/L，所述电解液浓度是指电解液中所有溶质与溶剂的质量体积比；所述阳极氧化中电解液温度为18℃～21℃，即可获得高强高冲压的1070型铝合金。

作为优选地，对浇铸成棒的合金进行的多级均匀化退火的工艺为420℃×2h+ 460℃×2h+500℃×2h+520℃×10h。

作为优选地，热挤压工艺中先将试样在430℃保温2 h，随后在液压机上沿径向方向压缩至14mm。

作为优选地，冲压工艺先将试样在470℃保温2h，通过压机将薄板冲成Φ20mm厚度为10mm的圆柱块。

作为优选地，阳极氧化工艺电压为12.5V，电流密度为1.7A/dm2，电解液为浓硫酸和酒石酸的混合液，电解液浓度为182g/L，所述阳极氧化中电解液温度为19.2℃。

本发明的有益效果：

本发明通过将Sr以Al-Sr中间合金的形式加入，所述Sr的含量为9.89 %，锶元素可作为极为有效的长效变质剂，可以有效细化晶粒和化合物，从而可以有效提高合金的强度冲压性，Sr不仅可以有效细化铝合金中的Si和Fe相，并使之由针状变为非针状的化合物相，并提高合金的成分的均匀性，合金成分的改善显著缩短阳极氧化时间提高产品光洁度，表面抗污、自清洁性能极佳，具有极高抗拉强度、极好的延长率，且材料密度低、耐腐蚀，使得合金力学性能和对表面抗污、自清洁性能的要求均兼顾。

本发明铝合金的铸造方法熔铸-半连续铸造-均匀化退火-热挤压-冲压-拉伸-阳极氧化一系列工艺来进一步有效提高铝合金的强度冲压性能和对表面抗污、自清洁性能，拉伸强度达到95~103MPa之间，经检测硬度达到32~35HV，同时可将阳极氧化时间缩短至3分钟，合金表面光洁度提高，废品率大大降低。

附图说明

图1是本发明Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金制备方法的流程图。

图2是本发明Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金的强度和硬度实验数据图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一：一种Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金，包括Al、Mg、Zn和Sr，其特征在于，元素组分包括如下重量百分比：所述Mg的质量百分比为0.5~1%，Zn的质量百分比为0.006~0.022%，Sr的质量百分比为0.02~0.04%，其余为Al。

实施例二：元素组分包括如下重量百分比：所述Mg的质量百分比为0.61%，Zn的质量百分比为0.011%，Sr的质量百分比为0.027%，其余为Al。

实施例三：元素组分包括如下重量百分比：所述Mg的质量百分比为0.93%，Zn的质量百分比为0.017%，Sr的质量百分比为0.033%，其余为Al。

实施例四：所述的Sr以Al-Sr中间合金的形式加入，所述Sr的含量为9.89 %，其余技术方案与实施例一或二或三相同。

高强高冲压的1070型铝合金的制备方法，依次包括如下步骤：S1熔炼、S2半连续铸造、S3均匀化退火、S4热挤压、S5冲压、S6拉深、S7阳极氧化；

S1、熔炼：先将纯Al融化，随后依次将工业纯Zn、Al-Sr中间合金加入，待所有的纯金属以及中间合金全部融化后，搅拌均匀，加入C2Cl6除气直至没有气体排出，并调节控制温度至750℃，静置12-15min后，加入工业纯Mg，并保温15 min后用铁棒搅拌均匀，加入C2Cl6除气，保温20 min后出水浇铸；

S2、半连续铸造：将上述熔液进行半连续铸造，浇铸温度即为分配流槽入口温度为690±5℃，铸造冷却水量2600±50L/min，浇铸速度50±1mm/min；

S3、均匀化退火：随后将铸棒进行多级均匀化退，具体工艺为（415℃-430℃）×2h+（450℃-470℃）×2h+（500℃-505℃）×2h+（513℃-526℃）℃×10h；

S4、热挤压：然后将多级均匀化退火后的铸棒进行热挤压：热压工艺是先将试样在420-445℃，保温2-2.5h，挤压速度为5m/min，再在压机上沿径向方向压缩成11-15mm平板；

S5、冲压：然后将热挤压的制件做进一步的冲压，先将挤压后的平板在465-480℃，保温2-2.5h，通过冲压机将薄板冲成Φ18-24mm，厚度为9-11mm的圆柱块，冲压工序分3工位；

S6、拉深：然后对得到的铝合金圆柱块进行分步拉深，共经过3次拉深得到符合要求的产品；

S7、阳极氧化：最后将拉深后圆柱形制样进行阳极氧化：氧化电压为11.5V～15V，电流密度为1.2～2A/dm2，电解液为浓硫酸和酒石酸的混合液，电解液浓度为180～200g/L，所述电解液浓度是指电解液中所有溶质与溶剂的质量体积比；所述阳极氧化中电解液温度为18℃～21℃，即可获得高强高冲压的1070型铝合金。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体的使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。

熔炼工艺过程为：其过程是先将纯Al融化，随后依次将工业纯Zn、Al-Sr中间合金(9.89 %Sr)加入，一段时间后待所有的纯金属以及中间合金全部融化后，搅拌均匀，加入C2Cl6除气直至没有气体排出，并调节温度至750℃，静置一段12-15min，然后加入工业纯Mg，并保温15 min后用铁棒搅拌均匀，加入适量C2Cl6除气，保温20 min；

半连续铸造：将熔锭进行半连续铸造，浇铸温度(通常为分配流槽入口温度)695℃，铸造冷却水量2620L/min，浇铸速度50mm/min。铝合金半连续铸造是在结晶器和底座内部连续浇灌的过程，在半连续铸锭时，底座不断下移，实现连续浇灌，金属熔体被均匀地导入外壁用水冷却的结晶器中，在结晶器壁和结晶器底座的共同作用下迅速凝固结晶，并形成一个较坚固的凝固壳；

均匀化退火：将得到的铸锭进行退火，多级均匀化退火具体工艺为420℃×2h+460℃×2h+500℃×2h+520℃×10 h；

热挤压：将多级均匀化退火后的熔锭进行热挤压，热压工艺是先将试样在430℃保温2h，挤压速度为5m/min，再在压机上沿径向方向压缩成14mm平板；

冲裁：先将挤压后的平板在470℃保温2h，通过冲压机将薄板冲成Φ20mm厚度约为10mm的圆柱，冲压3工位；

阳极氧化：氧化电压为14V，电流密度为1.8A/dm2，电解液为浓硫酸和酒石酸的混合液，电解液浓度为200g/L，所述电解液浓度是指电解液中所有溶质与溶剂的质量体积比；所述阳极氧化中电解液温度为20℃。

经过上述步骤即获得所述的Sr合金化的高强高冲压的1070型铝合金。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所述发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。