铝合金及其制备方法、手机中框和手机与流程

本申请涉及材料技术领域，具体的，涉及铝合金及其制备方法、手机中框和手机。

背景技术：

现有手机中框主要有两种成型方式，一种为变形铝直接cnc(数控机床)成型，做阳极外观效果，该方式对cnc机台依赖性高，成本高；一种为注塑后，喷涂处理，该方式得到的产品手感差，性能偏低。

因而，目前铝合金手机中框的相关技术仍有待改进。

技术实现要素：

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本申请是基于发明人的以下发现和认识而完成的：

针对上述铝合金手机中框存在的问题，发明人提出能否采用低成本压铸铝制作手机中框，以在保留有金属中框的手感和性能的同时，也能较大程度的降低成本和对cnc机台的依赖性。发明人研究发现，作为手机中框的铝合金需要至少满足以下三个方面的性能要求：1、作为外观产品，对应铝合金需要具有较好的流动成型性，能完整成型产品，同时外观面上的沙孔少；2、作为外构产品，要求具有较高的抗跌落失效能力，相应的铝合金需要有较高的强度和延伸率；3、金属手机中框需要开天线槽导通信号，而一般天线槽部分需要填充塑料，则要求铝合金具有较高的铝塑结合能力。基于上述发现和认识，发明人进行了深入的研究，通过对压铸铝合金的成分进行调整和控制，实现了压铸铝合金与塑料较好的结合力、强度和韧性的提升，同时保持压铸铝合金很好的流动性，便于压铸成型。

有鉴于此，本申请的一个目的在于提出一种兼具良好的流动性、铝塑结合力、强度和韧性的铝合金。

在本申请的一个方面，本申请提供了一种铝合金。根据本申请的实施例，基于所述铝合金的总质量，按照质量百分比计，所述铝合金包括：4wt％～9wt％的mg；1wt％～3wt％的fe；0.48wt％～1.58wt％的mn；0.5wt％～2wt％的zn；0.1wt％～0.3wt％的cr\ti，所述cr\ti包括cr和ti中的至少一种；及84.12wt％～93.92wt％的铝。该铝合金通过对合金成分的调整和控制，同时具有较佳的铝塑结合力、强度和韧性以及良好的流动性，可以方便的通过压铸成型，很好地适用于压铸成型手机中框，避免了相关技术中变形铝加工成型手机中框成本高和对设备依赖性高、以及喷涂处理外观和手感效果差的问题。

在本申请的另一方面，本申请提供了一种制备前面所述的铝合金的方法。根据本申请的实施例，该方法包括：将含铝原料加热熔融后，加入含镁原料、含铁原料、含锰原料、含锌原料和含cr\ti原料，得到铝合金液；对所述铝合金液进行精炼除气处理和浇注，得到所述铝合金。该方法操作简单、方便，易于工业化实施，且得到的铝合金兼具良好的力学性能、塑性加工性、铝塑结合力和流动性。

在本申请的再一方面，本申请提供了一种手机中框。根据本申请的实施例，所述手机中框的至少一部分是利用前面所述的铝合金构成的。该手机中框具有较好的强度和抗跌落性能，且其中的铝合金和塑料的结合力较强，填充在天线槽中的塑料结合牢固、不易脱落，具有较好的使用性能和手感，另外，该手机中框可以方便的通过压铸成型，对设备依赖性大大降低，成本明显降低。

在本申请的又一方面，本申请提供了一种手机。根据本申请的实施例，该手机包括前面所述的手机中框。

附图说明

图1是本申请铝合金拉伸测试中铝合金测试样件的结构示意图。

图2是本申请铝合金流动性测试中螺旋状样件的结构示意图。

图3是本发明铝合金铝塑结合力测试中铝塑样件的结构示意图。

图4是本发明铝合金铝塑结合力测试中断裂后的铝塑样件的结构示意图。

图5是本发明实施例中铝合金的金相显微镜照片。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本申请的一个方面，本申请提供了一种铝合金。根据本申请的实施例，基于所述铝合金的总质量，按照质量百分比计，所述铝合金包括：4wt％～9wt％的mg；1wt％～3wt％的fe；0.48wt％～1.58wt％的mn；0.5wt％～2wt％的zn；0.1wt％～0.3wt％的cr\ti，所述cr\ti包括cr和ti中的至少一种；及84.12wt％～93.92wt％的铝。该铝合金通过对合金成分的调整和控制，同时具有较佳的铝塑结合力、强度和韧性以及良好的流动性，可以方便的通过压铸成型，可以很好地适用于压铸成型手机中框，避免了相关技术中变形铝加工成型手机中框成本高和对设备依赖性高、以及喷涂处理外观和手感效果差的问题。

本申请的发明人通过大量实验发现，镁含量在4wt％～9wt％(具体如4wt％、6wt％、8wt％、9wt％等)范围内，随着镁含量增加，铝合金熔点下降，流动性增加，如果镁含量低于4wt％，合金流动性不够，如果镁含量高于9wt％，镁容易氧化烧损，形成氧化物进入产品，影响铝合金的延伸率。

本申请的发明人通过大量实验发现，铁含量在1wt％～3wt％(具体如1wt％、2.0wt％、3wt％等)范围内，mn含量在0.48wt％～1.58wt％(具体如0.48wt％、0.6wt％、0.8wt％、1wt％、1.25wt％、1.58wt％等)范围内，有利于铝合金强度提升，同时有利于压铸过程脱模，如果铁锰含量不够，则铝合金强度不足，如果铁锰含量过高，则会形成脆性铝铁相，严重影响合金的延伸率(即塑性)。

本申请的发明人通过大量实验发现，fe和mn的质量比在1.9～2.1：1(具体如1.9:1、2.0:1、2.1:1等)时，铝合金可以兼具较好的强度、塑性、流动性和铝塑结合能力，如果比例过大，则铝合金的塑性相对较差，如果比例过小，则铝合金的强度相对不佳、易开裂。

本申请的发明人通过大量实验发现，锌含量在0.5wt％～2wt％(具体如0.5wt％、1.0wt％、2.0wt％等)范围内，能较好的在铝合金表面形成一层致密氧化膜，减缓镁元素与氧气的接触，从而减缓镁元素烧损，如果锌含量过低，则该作用不明显，若锌含量过高，则在铝合金中形成脆性低熔点相，严重影响合金的延伸率。

本申请的发明人通过大量实验发现，钛铬(即cr\ti)含量在0.1wt％～0.3wt％(具体如0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％等)范围内，能较好的细化铝合金晶粒，增加合金塑性，若钛铬含量太低，则细化晶粒效果不明显，铝合金延伸率低；若钛铬含量过高，导致铝合金成分偏析，也会降低铝合金的延伸率。

根据本发明的实施例，该铝合金中铝的具体含量可以为84.12wt％、85wt％、88wt％、90wt％、93.92wt％等。

根据本申请的一些具体实施例，基于所述铝合金的总质量，按照质量百分比计，所述铝合金包括：6wt％～7wt％的mg；1wt％～1.5wt％的fe；0.48wt％～0.79wt％的mn，且fe/mn为(1.9～2.1)：1；0.8wt％～1.5wt％的zn；0.1wt％～0.3wt％的cr\ti；及88.91wt％～91.62wt％的铝。由此，该铝合金具有更好的强度、延伸率、流动性和铝塑结合力，更适合用于制备手机中框，满足手机中框的各项使用要求，且通过压铸即可成型，加工简单，易于实现，成本较低。

根据本申请的实施例，所述铝合金中杂质含量小于0.2wt％。具体的，由于原料的纯度很难达到100％，且制备过程中也很可能引入杂质，因此铝合金中通常均含有不可避免的杂质(具体如cu、ni、zr、ag、sr、sn、s等)，在本申请中，铝合金中杂质的含量小于0.2wt％，具体如(0.18wt％、0.15wt％、0.1wt％、0.05wt％等等)，可以很好的保证铝合金的各项性能满足要求，不会对铝合金产生负面影响。

根据本申请的实施例，所述铝合金中不含有硅元素。具体的，压铸铝合金产品纳米注塑前需要通过t处理扩孔，如果铝合金中含有元素硅，硅元素不易溶解而在t处理后残留在铝合金表面，会严重影响铝合金的铝塑结合力，而且t处理过程中不溶硅粒可能掉进t处理槽中而污染槽液。而申请的铝合金中不含有硅，可以获得较好的铝塑结合力，同时能够避免硅污染t处理槽液的风险。

根据本申请的一些具体实施例，该铝合金可以由以下组分构成：4wt％～9wt％的mg；1wt％～3wt％的fe；0.48wt％～1.58wt％的mn，且fe和mn的质量比为(1.9～2.1)：1；0.5wt％～2wt％的zn；0.1wt％～0.3wt％的cr\ti，所述cr\ti包括cr和ti中的至少一种；及余量的铝。

根据本申请的另一些具体实施例，该铝合金可以由以下组分构成：6wt％～7wt％的mg；1wt％～1.5wt％的fe；0.48wt％～0.79wt％的mn，且fe/mn为(1.9～2.1)：1；0.8wt％～1.5wt％的zn；0.1wt％～0.3wt％的cr\ti；及余量的铝。

根据本申请的实施例，为了获得较好的使用性能，上述铝合金的晶粒大小在10～25微米之间，具体可以为10微米、15微米、20微米、25微米等。铝合金的晶粒在该范围内，可以使得铝合金具有较佳的延伸率，应用于手机中框等产品时具有较好的抗跌落性能。

根据本申请的实施例，铝合金的屈服强度大于160mpa，具体可以为160～280mpa(如160mpa、165mpa、170mpa、175mpa、180mpa、185mpa、190mpa、195mpa、200mpa、205mpa、210mpa、215mpa、220mpa、225mpa、230mpa、235mpa、240mpa、245mpa、250mpa、260mpa、270mpa、80mpa等)，延伸率大于4％，具体可以为4～10％(如4.1％、4.5％5％、5.5％、6％、6.2％、6.5％、6.8％、7.0％、7.1％、7.3％、7.5％、7.6％、7.8％、7.9％、8.0％、8.2％、8.5％、8.8％、9.0％、9.2％、9.5％、9.8％、10％等等)，铝塑结合力大于25mpa，具体可以为25～50mpa(如25mpa、26mpa、27mpa、28mpa、29mpa、30mpa、31mpa、32mpa、33mpa、34mpa、35mpa、36mpa、37mpa、38mpa、39mpa、40mpa、45mpa、50mpa等)，流动性大于1200mm，具体可以为1200～1600mm(如1200mm、1250mm、1300mm、1350mm、1400mm、1450mm、1500mm、1550mm、1600mm等)。由此，该铝合金同时具备良好的强度、抗跌落性能和铝塑结合力，非常适于制备手机中框。

在本申请的另一方面，本申请提供了一种制备前面所述的铝合金的方法。根据本申请的实施例，该方法包括：将含铝原料加热熔融后，加入含镁原料、含铁原料、含锰原料、含锌原料和含cr\ti原料，得到铝合金液；对所述铝合金液进行精炼除气处理和浇注，得到所述铝合金。该方法操作简单、方便，易于工业化实施，且得到的铝合金兼具良好的力学性能、塑性加工性、铝塑结合力和流动性。

根据本申请的实施例，含铝原料加热熔融的温度为700-750℃，具体可以为710℃-730℃(如710℃、720℃、730℃等)；加热熔融含镁原料、含铁原料、含锰原料、含锌原料和含cr\ti原料的温度为680℃-710℃(如680℃、690℃、700℃、710℃等)。

根据本申请的实施例，所述含铝原料、含镁原料、含铁原料、含锰原料、含锌原料和含cr\ti原料可以是能够提供制备本申请的铝合金所需各种元素的物料，可以是含上述元素的合金或纯金属，只要加入的铝合金原料熔炼后得到的铝合金中的组成成分在上述范围内即可。一些具体实施例中，所述铝合金原料可以包括纯al或al合金、纯mg或mg合金、纯fe或fe合金、纯mn或mn合金、纯zn或zn合金、纯cr或cr合金、纯ti或ti合金。另一些具体实施例中，所述铝合金原料包括纯al、纯mg、纯zn、al-fe合金、al-mn合金、al-ti合金及al-cr合金。

根据本申请的实施例，所述精炼包括向铝合金液中加入精炼剂并搅拌实现精炼除气；所述精炼剂为六氯乙烷、氯化锌、氯化锰和氯化钾中的至少一种，精炼温度可以为720-740℃(如720℃、730℃、740℃等)。

根据本申请的实施例，所述浇注的温度可以为680～720℃(如680℃、690℃、700℃、710℃、720℃等)。

根据本申请的实施例，该制备铝合金的方法还可以包括将浇注得到的铝合金锭进行压铸成型。具体的，所述压铸是将所述铝合金锭在680-720℃(如680℃、690℃、700℃、710℃、720℃等)的温度下重新熔化为铝合金液，将一定量的铝合金液浇入压铸机压室，再通过射锤将铝合金液压入金属模具中成型产品。

在本申请的再一方面，本申请提供了一种手机中框。根据本申请的实施例，所述手机中框的至少一部分是利用前面所述的铝合金构成的。该手机中框具有较好的强度和抗跌落性能，且其中的铝合金和塑料的结合力较强，填充在天线槽中的塑料结合牢固、不易脱落，具有较好的使用性能和手感，另外，该手机中框可以方便的通过压铸成型，对设备依赖性大大降低，成本明显降低。

在本申请的又一方面，本申请提供了一种手机。根据本申请的实施例，该手机包括前面所述的手机中框。该手机具有前面所述的手机中框的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

本领域技术人员可以理解，除了前面描述的所述手机中框，该手机还具备常规手机必须具备的结构和部件，例如还包括显示屏、触控屏、电池后盖、盖板、指纹识别模组、照相模组、声音系统等等，在此不再一一赘述。

下面详细描述本发明的实施例。

实施例

将纯al加热至710℃-730℃熔融后，加入纯mg、纯zn、al-fe合金、al-mn合金、al-ti合金及al-cr合金，在680℃-710℃下加热熔融，得到铝合金液；对所述铝合金液中加入精炼剂并搅拌实现精炼除气，并在680～720℃下进行浇注，获得成分为下表1所列的铝合金铸锭，分别将铝合金铸锭熔融，通过压铸设备将熔融铝合金铸射到金属力学测试样件模具中，得到铝合金测试样件。通过压铸设备将熔融铝合金铸射到金属流动性螺旋模具中，得到一件标注有长度的螺旋测试样件。

表1

性能测试：

铝合金拉伸测试：

参考国标gbt228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法，成型拉伸样件(即压铸件)过程中，通过肉眼观察拉伸样件，判断产品是否有裂纹，压铸件具体形状和尺寸参照图1(其中，w、c、t、g、r、b含义和j具体数值参照表2，l表示总长，具体为170mm，a表示平行长度，具体为65mm)和下表2，采用型号为cmt5105的电子万能试验机进行拉伸性能测试，标距为50mm，加载速率为2mm/min，记录屈服强度与延伸率，测试结果见下表3。

表2

铝合金流动性测试：

采用压铸方式(金属流动性螺旋模具蚊香模具)成型螺旋状样件(结构示意图参照图2)，依据样件尾端刻度进行长度记录，测试结果见下表3。

铝合金铝塑结合力测试：

将厚宽长尺寸为3mm*12mm*40mm的铝合金测试样件，进行t处理扩孔，将进行t处理后的铝合金样件放入注塑模具注塑。将注塑后铝塑样件(结构示意图参照图3，其中，1为铝合金，2为塑料)进行拉拔力测试，铝塑结合面积为36mm²，拉力速度为5.0mm/min，记录测试数据，断裂后的样件结构示意图参照图4，测试结果见下表3。

晶粒尺寸测试：

选取压铸拉伸试样，选取截面，其中试样的磨抛及腐蚀参考gb/t13298，在常规金相显微镜下，测量晶粒的直径，晶粒的金相显微镜照片参照图5(其中，左上角的文字为金相显微镜设备相关信息，对观察晶粒和晶粒尺寸测量没有影响)。

杂质含量测试：

通过激光直读光谱对上述实施例1-24中得到的铝合金中各组分的含量进行测试，所有铝合金中的杂质含量均在0.2％以下。

测试结果：

表3

注：——表示无开裂。

由上述测试结果可以看出，本申请的实施例1-24的铝合金的流动性、铝塑结合力、屈服强度和延伸率均较好。而根据对比例1-12可知，铝合金含硅时，铝塑结合力明显下降；而镁含量较少、铁锰比例较小、锌含量较多或者钛铬含量较多时，铝合金样件开裂；镁含量较多、铁含量较多、铁锰比例较大、锌含量较少或者钛铬含量较少时，铝合金延伸率较低，塑性差；而铁含量较少时，铝合金强度较低，锌含量较少时，流动性较差。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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