铝合金及其阳极氧化方法

摘要

本发明公开了一种铝合金，由如下质量百分含量的成分组成：Zn5.0％～5.4％、Mg0.9％～1.2％、Cu

权利要求

1.一种铝合金，其特征在于，由如下质量百分含量的成分组成：Zn5.0％～5.4％、Mg 

0.9％～1.2％、Cu<0.05％、Si<0.05％、Fe<0.1％、Mn<0.012％、Zr<0.1％、Ti<0.05％、其他杂质<0.15％，其余为Al，且Zn和Mg的质量比为5～6，所述铝合金通过阳极氧化方法进行表面处理。

2.如权利要求1所述的铝合金，其特征在于，由如下质量百分含量的成分组成：Zn 

5.15％～5.197％、Mg 0.900％～0.980％、Cu<0.0015％、Si<0.0464％、Fe<0.0990％、Mn<

0.0019％、Zr<0.1％、Ti<0.028％、其他杂质<0.15％，其余为Al。

3.一种如权利要求1或2所述的铝合金的阳极氧化方法，其特征在于：包括依次进行的脱脂处理、第一次剥黑膜处理、化学抛光处理、第二次剥黑膜处理、阳极氧化处理、封孔处理和烘干处理的步骤。

4.如权利要求3所述的铝合金的阳极氧化方法，其特征在于：所述阳极氧化处理的温度为18～20℃，电压为8～10V，时间为40～50min，所述阳极氧化处理后的膜厚为8～10μm。

5.如权利要求3所述的铝合金的阳极氧化方法，其特征在于：所述化学抛光处理的温度为100～110℃，时间为7～15s。

6.如权利要求3所述的铝合金的阳极氧化方法，其特征在于：所述脱脂处理的温度为50～60℃，时间为2～4min。

7.如权利要求3所述的铝合金的阳极氧化方法，其特征在于：所述第一次剥黑膜处理和所述第二次剥黑膜处理的温度为室温，时间为30～90s。

8.如权利要求3～7任一项所述的铝合金的阳极氧化方法，其特征在于：在所述脱脂处理的步骤之前还包括喷砂处理的步骤。

说明书

铝合金及其阳极氧化方法

技术领域

[0001] 本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种铝合金及其阳极氧化方法。

背景技术

[0002] 现有的阳极氧化技术，一般采用5系列和6系列铝合金做阳极氧化来实现对铝材表面的保护，但由于5系和6系铝合金成分的原因，5系和6系铝合金材料强度较低，在结构设计上受到很多限制。7系列的高强铝合金强度高，但是，现有技术中，7系列的高强铝合金一般采用电泳等其他的表面处理，如对7系列的高强铝合金进行阳极氧化，其表面容易生成料纹，外光表现力不强。

发明内容

[0003] 本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种铝合金，可以同时具有高强度及较好光泽。

[0004] 本发明实施例的另一目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种铝合金的阳极氧化方法，可以得到同时具有高强度及较好光泽的铝合金。

[0005] 为了实现上述发明实施例的目的，本发明技术方案如下：

[0006] 一种铝合金，由如下质量百分含量的成分组成：Zn 5.0％～5.4％、Mg0.9％～1.2％、Cu<0.05％、Si<0.05％、Fe<0.1％、Mn<0.05％、Zr<0.1％、Ti<0.05％、其他杂质<
0.15％，其余为Al。

[0007] 一种铝合金的阳极氧化方法，包括依次进行的脱脂处理、第一次剥黑膜处理、化学抛光处理、第二次剥黑膜处理、阳极氧化处理、封孔处理和烘干处理的步骤。

[0008] 本发明实施例提供的铝合金在消除形成的化合相对料纹的影响的同时，具有较高的强度。

[0009] 本发明实施例提供的铝合金的阳极氧化方法，使得铝合金在阳极氧化后不会出现料纹，表面光泽度好，并且具有较高的强度。

附图说明

[0010] 图1为AlZnMgCu强化相的表观示意图；

[0011] 图2为本发明实施例1的阳极氧化后的铝合金的表面效果图；

[0012] 图3为本发明实施例2的阳极氧化后的铝合金的表面效果图；

[0013] 图4为本发明实施例3的阳极氧化后的铝合金的表面效果图。

具体实施方式

[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0015] 本发明提供了一种铝合金，由如下质量百分含量的成分组成：Zn5.0％～5.4％、Mg 0.9％～1.2％、Cu<0.05％、Si<0.05％、Fe<0.1％、Mn<0.05％、Zr<0.1％、Ti<0.05％、其他杂质<0.15％，其余为Al。

[0016] 优选的，该铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Zn 5.15％～5.197％、Mg 0.900％～0.980％、Cu<0.0015％、Si<0.0464％、Fe<0.0990％、Mn<0.0019％、Zr<0.1％、Ti<
0.028％、其他杂质<0.15％，其余为Al。

[0017] 本发明的铝合金是以铝锌镁为主的铝合金材料。铝合金中的强化相主要为Zn2Mg相以及AlZnMgCu相，两者在合金中形成的不同的强化区。但AlZnMgCu相在合金中形成的强化区在阳极氧化过程中表现出严重的料纹，或者成为铝挤纹，如图1所示。因此，为了实现较好的光泽效果，应尽量控制AlZnMgCu的含量。此外，铜含量越低对烟花效果越好，如果铜含量高，阳极氧化后将出现料纹，因此，本发明控制Cu的含量<0.05％。另外Si、Fe、Mn三者和Al形成的金属化合物使得氧化膜变灰暗，因此，本发明控制Si含量<0.05％，Fe含量<0.1％，Mn含量<0.05％。基于上述论述，本发明的铝合金中应尽量形成Zn2Mg强化相，Zn和Mg的含量选择可以通过Zn2Mg的原子比得到，通过式65×2/24＝5.4确定两者的质量比。因此，可控制Zn和Mg的质量比为5～6，优选Zn和Mg的质量比为5.4。通过上述成分的设计，本发明的铝合金在消除其他化合相对料纹的影响的同时，具有较高的强度。

[0018] 本发明还提供了一种铝合金的阳极氧化方法，包括依次进行的脱脂处理、第一次剥黑膜处理、化学抛光处理、第二次剥黑膜处理、阳极氧化处理、封孔处理和烘干处理的步骤。

[0019] 在脱脂处理的步骤之前还可以包括喷砂处理的步骤。喷砂处理的步骤中可以选择密度为2.5kg/cm2的150#锆砂。喷砂处理后再进行阳极氧化后的铝合金与不喷砂直接进行阳极氧化的铝合金相比，喷砂处理后的铝合金表面呈哑光色，没有喷砂的铝合金表面有反光。因此，可根据对外观的具体要求，选择喷砂或者不喷砂处理。

[0020] 脱脂处理的步骤中，采用磷酸三钠在碱性条件下脱脂。脱脂处理的温度为50～60℃，时间为2～4min，优选的，脱脂处理的温度为55℃，时间为3min。

[0021] 在第一次剥黑膜处理和第二次剥黑膜处理的步骤中，采用硝酸剥黑膜。剥黑膜处理的温度为室温，时间为30～90s，优选的，时间为1min。

[0022] 在化学抛光处理的步骤中，抛光剂采用纯磷酸，其比重为1.69～1.71g/mL。化学抛光处理的温度为100～110℃，优选为100℃，时间为7～15s。化学抛光可以提高铝合金表面的光泽度。化学抛光的时间越长，化学腐蚀越多，光泽度越好。但是，由于料纹是率先形成于铝合金材料的内部，因此，随着化学抛光时间的延长，化学腐蚀的增多，内部的料纹随着其表面的材料的腐蚀损失而呈现出来。因此，需要根据化学抛光之前的光泽度及料纹的深度来选择合适的化学抛光时间。当化学抛光之前的铝合金的表面光泽较高时，则化学抛光的时间可以较短，本发明的发明人经过反复多次实验确定化学抛光的最短时间为7秒则可以满足表面光泽度高及无料纹的要求。当化学抛光前的铝合金的光泽较低时，则延长化学抛光的时间，本发明的发明人经过反复多次实验确定化学抛光的时间最长为15秒；如果超过15秒，则铝合金表面出现线条状的料纹。经过化学抛光的步骤，铝合金表面的光泽为45～
50。

[0023] 阳极氧化处理的步骤中，氧化剂为浓度为200～220g/L的硫酸。阳极氧化处理的温度为18～20℃，电压为8～10V，时间为40～50min。阳极氧化的电压越大，膜孔越大，其晶向趋向越大，导致料纹越严重，因此控制阳极氧化的电压为8～10V，可以同时满足阳极氧化的效果和避免料纹的影响。阳极氧化后的膜厚对于铝合金的外观有一定影响，氧化膜越厚，其电化学作用就越大，对材料里层的腐蚀越大，其料纹等材料缺陷越严重，因此，需要控制阳极氧化后的膜厚。本发明的发明人经过反复多次实验确定阳极氧化后的膜厚为8～10μm时效果最好。阳极氧化的时间越长，膜厚越大，为了控制阳极氧化后的膜厚满足上述限定，因此，控制阳极氧化处理的时间定为40～50min。下面以具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

[0024] 实施例1

[0025] 实施例1的铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Zn 5.0％、Mg 0.9％、Cu 0.0018％、Si 0.021、Fe 0.0649、Mn 0.008％、Zr 0.0034％、Ti 0.02％，其他杂质0.09％，其余为Al。

[0026] 该铝合金的阳极氧化的方法的步骤依次为：脱脂处理、第一次剥黑膜处理、化学抛光处理、第二次剥黑膜处理、阳极氧化处理、封孔处理和烘干处理的步骤。

[0027] 其中，脱脂处理采用磷酸三钠在碱性条件下脱脂，脱脂处理的温度为55℃，时间为3min。第一次剥黑膜处理采用硝酸剥黑膜，剥黑膜处理的温度为室温，时间为1min。化学抛光处理的抛光剂采用比重为1.69～1.71g/mL的纯磷酸，化学抛光处理的温度为100℃，时间为15s。经过化学抛光处理后的铝合金表面的光泽为45。第二次剥黑膜处理采用硝酸剥黑膜，剥黑膜处理的温度为室温，时间为1min。阳极氧化处理的步骤中，氧化剂为浓度为220g/L的硫酸。阳极氧化处理的温度为18℃，电压为8V，时间为50min。阳极氧化处理后的膜厚为
10μm。

[0028] 该阳极氧化后的铝合金的力学性能测试结果如下：采用该材料的国家标准测试其硬度可达120HV，抗拉强度350Mpa。该阳极氧化后的铝合金的表面效果如图2所示。从图2中可以看出，该阳极氧化后的铝合金的表面光泽度好，无料纹。

[0029] 实施例2

[0030] 实施例2的铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Zn 5.2％、Mg 1.0％、Cu 0.002％、Si 0.031％、Fe 0.0035％、Mn 0.012％、Zr 0.0051％、Ti 0.024％，其他杂质
0.07％，其余为Al。

[0031] 该铝合金的阳极氧化的方法的步骤依次为：脱脂处理、第一次剥黑膜处理、化学抛光处理、第二次剥黑膜处理、阳极氧化处理、封孔处理和烘干处理的步骤。

[0032] 其中，脱脂处理采用磷酸三钠在碱性条件下脱脂，脱脂处理的温度为50℃，时间为4min。第一次剥黑膜处理采用硝酸剥黑膜，剥黑膜处理的温度为室温，时间为30s。化学抛光处理的抛光剂采用比重为1.69～1.71g/mL的纯磷酸，化学抛光处理的温度为105℃，时间为
11s。经过化学抛光处理后的铝合金表面的光泽为50。第二次剥黑膜处理采用硝酸剥黑膜，剥黑膜处理的温度为室温，时间为30s。阳极氧化处理的步骤中，氧化剂为浓度为200g/L的硫酸。阳极氧化处理的温度为19℃，电压为9V，时间为45min。阳极氧化处理后的膜厚为9.8μm。

[0033] 该阳极氧化后的铝合金的力学性能测试结果如下：采用该材料的国家标准测试其硬度可达116HV，抗拉强度340Mpa。该阳极氧化后的铝合金的表面效果如图3所示。从图3中可以看出，该阳极氧化后的铝合金的表面光泽度好，无料纹。

[0034] 实施例3

[0035] 实施例3的铝合金由如下质量百分含量的成分组成：Zn 5.4％、Mg 1.2％、Cu 0.0015％、Si 0.0318％、Fe 0.049％、Mn 0.008％、Zr 0.0034％、Ti 0.02％、其他杂质
0.09％，其余为Al。

[0036] 该铝合金的阳极氧化的方法的步骤依次为：脱脂处理、第一次剥黑膜处理、化学抛光处理、第二次剥黑膜处理、阳极氧化处理、封孔处理和烘干处理的步骤。

[0037] 其中，脱脂处理采用磷酸三钠在碱性条件下脱脂，脱脂处理的温度为60℃，时间为2min。第一次剥黑膜处理采用硝酸剥黑膜，剥黑膜处理的温度为室温，时间为90s。化学抛光处理的抛光剂采用比重为1.69～1.71g/mL的纯磷酸，化学抛光处理的温度为110℃，时间为
8s经过化学抛光处理后的铝合金表面的光泽为45。第二次剥黑膜处理采用硝酸剥黑膜，剥黑膜处理的温度为室温，时间为90s。阳极氧化处理的步骤中，氧化剂为浓度为220g/L的硫酸。阳极氧化处理的温度为20℃，电压为10V，时间为40min。阳极氧化处理后的膜厚为8μm。

[0038] 该阳极氧化后的铝合金的力学性能测试结果如下：采用该材料的国家标准测试其硬度可达110HV，抗拉强度334Mpa。该阳极氧化后的铝合金的表面效果如图4所示。从图4中可以看出，该阳极氧化后的铝合金的表面光泽度好，无料纹。

[0039] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。