权利要求
1.一种
铝合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述铝合金板材包括以下元素：2.0～2.6%的Mg元素，0.01～0.04%的Cu元素，0.01～0.04%的Ti元素，0.15～0.3%的Fe元素，0.05～0.2%的Si元素，不可避免的杂质的总含量≤0.01%，余量为Al元素;
所述铝合金板材的抗拉强度为210～230MPa，所述铝合金板材的屈服强度为155～175MPa，所述铝合金板材的伸长率为11～14%;
在20°的测量角度下所述铝合金板材的本色阳极氧化光泽度为10～20Gu，所述铝合金板材的表面无条状料纹，所述铝合金板材的表面和内部无夹渣。
2.根据权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述铝合金板材包括以下元素：2.0～2.5%的所述Mg元素，0.02～0.04%的所述Cu元素，0.02～0.04%的所述Ti元素，0.15～0.25%的所述Fe元素，0.08～0.2%的所述Si元素，不可避免的杂质的总含量≤0.01%，余量为Al元素。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金板材，其特征在于，所述Mg元素和所述Si元素的质量比为12～31：1;和/或，所述Mg元素和所述Cu元素的质量比为57～115：1;和/或，所述铝合金板材的平均晶粒尺寸为15～50μm，所述铝合金板材的厚度为0.3～3mm。
4.一种权利要求1至3中任一项所述铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤S1，对铝合金板材对应的原料进行配料，所述原料包括纯
铝锭、纯镁锭、5xxx铝合金废料和铝钛硼丝，所述5xxx铝合金废料由一级废料和三级废料组成;
步骤S2，将所述三级废料进行压制，得到压块;将所述压块依次进行第一熔炼和精炼，得到第一铝液;
步骤S3，将所述一级废料、所述纯铝锭、所述纯镁锭和所述第一铝液进行第二熔炼，得到第二铝液;
步骤S4，将所述第二铝液依次进行第一精炼除气处理、第一静置、第二精炼除气处理和第二静置，得到第三铝液;
步骤S5，所述第三铝液和所述铝钛硼丝混合后依次进行在线除气和在线过滤处理，得到第四铝液;
步骤S6，将所述第四铝液依次进行铸造、加热处理、热轧、第一冷轧、第一中间退火、第二冷轧、第二中间退火、成品退火、冲压成型和阳极氧化处理，得到铝合金板材;
其中，所述压块的压实密度为1.7×103kg/m3～2.3×103kg/m3;
所述第一冷轧的冷轧率为40～60%，所述第二冷轧的冷轧率为80～95%。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述原料中所述纯铝锭的添加量≤5wt.%;和/或，所述原料中所述5xxx铝合金废料的添加量≥75wt.%，以质量百分比计，所述5xxx铝合金废料为10～40%的所述一级废料和60～90%的所述三级废料;
和/或，所述一级废料选自铝合金铸锭锯切头尾料、流槽中铝合金放干料、过滤箱中铝合金放干料和铝合金热轧板头尾料中的任意一种或多种，所述三级废料为铝合金铸锭铣面铣屑和/或铝合金冷轧切边料。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2还包括，将所述压块进行所述第一熔炼后进行扒渣，得到扒渣后铝液;采用氩气将精炼剂吹入所述扒渣后铝液中后依次进行所述精炼、扒渣和第三静置，得到所述第一铝液;其中，所述精炼剂和所述扒渣后铝液的质量之比为1.2～2.5kg/t;所述第三静置的时间为20～40min;
和/或，所述精炼的温度为710～750℃，所述精炼的时间为15～30min;
和/或，所述第一熔炼的过程包括在200～300℃下加热并保温5～15min后升温至690～760℃;
和/或，所述三级废料的烧损率为1.2～1.5%，所述第一铝液中的渣含量为0.12～0.16mm2/kg。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3还包括，将所述一级废料、所述纯铝锭和所述纯镁锭进行第三熔炼，得到第三熔炼后铝液;将所述第三熔炼后铝液和所述第一铝液依次进行所述第二熔炼和扒渣，得到所述第二铝液;
其中，所述第三熔炼和所述第二熔炼的温度各自独立为720～770℃，所述第三熔炼和所述第二熔炼的熔炼效率各自独立为6～8t/h。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
通过底透气砖除气的方式并采用第一除气气体进行所述第一精炼除气处理后依次进行扒渣和所述第一静置;其中，所述第一除气气体为氩气，所述第一除气气体的压力为0.5～1.5MPa，所述第一除气气体的流量为4.5～8m3/h;和/或，所述第一精炼除气处理的温度为710～740℃，所述第一精炼除气处理的时间为30～60min;和/或，所述第一静置的温度为730～760℃，所述第一静置的时间为30～60min;
和/或，通过底透气砖除气的方式并采用第二除气气体进行所述第二精炼除气处理后依次进行扒渣和所述第二静置;其中，所述第二除气气体为氩气，所述第二除气气体的压力为0.3～1.2MPa，所述第二除气气体的流量为3.5～7m3/h;和/或，所述第二精炼除气处理的温度为720～750℃，所述第二精炼除气处理的时间为20～60min;和/或，所述第二静置的温度为720～760℃，所述第二静置的时间为30～60min;
和/或，所述第三铝液中的渣含量为0.1～0.14mm2/kg。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述第三铝液的放流温度为715～765℃;采用第三除气气体进行所述在线除气，所述第三除气气体为氩气，所述第三除气气体的压力为0.2～0.8MPa;
和/或，所述第四铝液中的渣含量为0.03～0.06mm2/kg。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述铸造的温度为685～710℃，所述铸造的铸造速度为30～60mm/min;
和/或，所述第一中间退火和第二中间退火的过程各自独立地包括：在350～400℃下加热至料温为280～320℃后在300～350℃下保温1～6h。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及铝合金技术领域，具体而言，涉及一种铝合金板材及其制备方法。
背景技术
[0002]5xxx铝合金兼具中高强度、低密度、塑韧性和可阳极氧化等诸多特性，被广泛应用于3C领域中的外壳和中框等关键结构件。随着3C领域用铝合金使用量的增加，消费后的产品废料量也在不断增加。因此，在保证产品质量的前提下提高废料的利用率，节约资源的同时降低生产成本的研究方向备受关注。
[0003]5xxx铝合金板材的阳极氧化处理通常需要经过碱洗、酸洗、阳极氧化、封孔、着色、清洗等步骤，阳极氧化处理后产品的表面色泽均匀一致，触摸不留痕，表面硬度高，同时还具有外表装饰性、耐候性、耐蚀性和耐磨性均较好的等优点。目前用于3C产品的5xxx铝合金熔铸用原材料中使用废料的比例低、三级废料的熔化效率低、烧损大且熔体中的渣含量高，易产生锭坯夹渣，导致轧制加工后的板材在阳极氧化后表面时常出现沿轧制方向的料纹，甚至存在夹渣等缺陷，从而严重影响了产品的外观装饰和耐腐蚀等性能，进而显著降低了产品的成品率，限制了5xxx铝合金在该领域的应用和发展。
发明内容
[0004]本发明的主要目的在于提供一种铝合金板材及其制备方法，以解决现有技术中由废料制备得到的铝合金存在料纹和夹渣等缺陷以及光泽度较差导致其外观和性能较差的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铝合金板材，以质量百分比计，该铝合金板材包括以下元素：2.0～2.6%的Mg元素、0.01～0.04%的Cu元素、0.01～0.04%的Ti元素、0.15～0.3%的Fe元素、0.05～0.2%的Si元素以及不可避免的杂质的总含量≤0.01%，余量为Al元素;铝合金板材的抗拉强度为210～230MPa，铝合金板材的屈服强度为155～175MPa，铝合金板材的伸长率为11～14%;在20°的测量角度下铝合金板材的本色阳极氧化光泽度为10～20Gu，铝合金板材的表面无条状料纹，铝合金板材的表面和内部无夹渣。
[0006]进一步地，以质量百分比计，上述铝合金板材包括以下元素：2.0～2.5%的Mg元素、0.02～0.04%的Cu元素、0.02～0.04%的Ti元素、0.15～0.25%的Fe元素、0.08～0.2%的Si元素以及不可避免的杂质的总含量≤0.01%，余量为Al元素。
[0007]进一步地，Mg元素和Si元素的质量比为12～31：1;和/或，Mg元素和Cu元素的质量比为57～115：1;和/或，铝合金板材的平均晶粒尺寸为15～50μm，铝合金板材的厚度为0.3～3mm。
[0008]根据本发明的另一个方面，提供了一种上述铝合金板材的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，对铝合金板材对应的原料进行配料，原料包括纯铝锭、纯镁锭、5xxx铝合金废料和铝钛硼丝，5xxx铝合金废料由一级废料和三级废料组成;步骤S2，将三级废料进行压制，得到压块;将压块依次进行第一熔炼和精炼，得到第一铝液;步骤S3，将一级废料、纯铝锭、纯镁锭和第一铝液进行第二熔炼，得到第二铝液;步骤S4，将第二铝液依次进行第一精炼除气处理、第一静置、第二精炼除气处理和第二静置，得到第三铝液;步骤S5，第三铝液和铝钛硼丝混合后依次进行在线除气和在线过滤处理，得到第四铝液;步骤S6，将第四铝液依次进行铸造、加热处理、热轧、第一冷轧、第一中间退火、第二冷轧、第二中间退火、成品退火、冲压成型和阳极氧化处理，得到铝合金板材;其中，压块的压实密度为1.7×103kg/m3～2.3×103kg/m3;第一冷轧的冷轧率为40～60%，第二冷轧的冷轧率为80～95%。
[0009]进一步地，上述步骤S1中，原料中纯铝锭的添加量≤5wt.%;和/或，原料中5xxx铝合金废料的添加量≥75wt.%，以质量百分比计，5xxx铝合金废料为10～40%的一级废料和60～90%的三级废料;和/或，一级废料选自铝合金铸锭锯切头尾料、流槽中铝合金放干料、过滤箱中铝合金放干料和铝合金热轧板头尾料中的任意一种或多种，三级废料为铝合金铸锭铣面铣屑和/或铝合金冷轧切边料。
[0010]进一步地，上述步骤S2还包括，将压块进行第一熔炼后进行扒渣，得到扒渣后铝液;采用氩气将精炼剂吹入扒渣后铝液中后依次进行精炼、扒渣和第三静置，得到第一铝液;其中，精炼剂和扒渣后铝液的质量之比为1.2～2.5kg/t;第三静置的时间为20～40min;和/或，精炼的温度为710～750℃，精炼的时间为15～30min;和/或，第一熔炼的过程包括在200～300℃下加热并保温5～15min后升温至690～760℃;和/或，三级废料的烧损率为1.2～1.5%，第一铝液中的渣含量为0.12～0.16mm2/kg。
[0011]进一步地，上述步骤S3还包括，将一级废料、纯铝锭和纯镁锭进行第三熔炼，得到第三熔炼后铝液;将第三熔炼后铝液和第一铝液依次进行第二熔炼和扒渣，得到第二铝液;其中，第三熔炼和第二熔炼的温度各自独立为720～770℃，第三熔炼和第二熔炼的熔炼效率各自独立为6～8t/h。
[0012]进一步地，上述步骤S4还包括：通过底透气砖除气的方式并采用第一除气气体进行第一精炼除气处理后依次进行扒渣和第一静置;其中，第一除气气体为氩气，第一除气气体的压力为0.5～1.5MPa，第一除气气体的流量为4.5～8m3/h;和/或，第一精炼除气处理的温度为710～740℃，第一精炼除气处理的时间为30～60min;和/或，第一静置的温度为730～760℃，第一静置的时间为30～60min;和/或，通过底透气砖除气的方式并采用第二除气气体进行第二精炼除气处理后依次进行扒渣和第二静置;其中，第二除气气体为氩气，第二除气气体的压力为0.3～1.2MPa，第二除气气体的流量为3.5～7m3/h;和/或，第二精炼除气处理的温度为720～750℃，第二精炼除气处理的时间为20～60min;和/或，第二静置的温度为720～760℃，第二静置的时间为30～60min;和/或，第三铝液中的渣含量为0.1～0.14mm2/kg。
[0013]进一步地，上述步骤S5中，第三铝液的放流温度为715～765℃;采用第三除气气体进行在线除气，第三除气气体为氩气，第三除气气体的压力为0.2～0.8MPa;和/或，第四铝液中的渣含量为0.03～0.06mm2/kg。
[0014]进一步地，上述步骤S6中，铸造的温度为685～710℃，铸造的铸造速度为30～60mm/min;和/或，第一中间退火和第二中间退火的过程各自独立地包括：在350～400℃下加热至料温为280～320℃后在300～350℃下保温1～6h。
[0015]应用本发明的技术方案，本申请优选铝合金板材的元素和质量含量在上述范围，能够使铝合金的强度、表面质量和光泽度达到上述范围，且铝合金板材的表面无条状料纹，其表面和内部无夹渣，从而能够更好地应用于3C产品等领域。具体地，Mg元素能够显著提高铝合金板材的强度和耐蚀性能，同时还能够改善铝合金板材表面光滑度。Cu元素能够提高铝合金板材的强度和加工性能。Ti元素能够促进晶粒细化，同时避免出现过多的TiB2颗粒硬质点，从而提高铝合金板材的韧性、加工性能和表面质量。Fe元素能够增强铝合金板材的强度。Si元素能够改善铝合金流动性和铸造性能。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0017]图1示出了本申请的实施例1中第四铝液凝固后的测渣样品的金相照片;
[0018]图2示出了本申请的对比例1中第四铝液凝固后的测渣样品的金相照片;
[0019]图3示出了本申请的实施例1的铝合金板材的金相覆膜照片;
[0020]图4示出了本申请的对比例3的铝合金板材的金相覆膜照片。
[0021]其中，以上附图包括以下附图标记：
[0022]1、尖晶石晶体;2、
氧化铝;3、二硼化钛;4、氧化膜。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024]如本申请背景技术所分析的，现有技术中由废料制备得到的铝合金存在料纹和夹渣等缺陷以及光泽度较差导致其外观和性能较差的问题，为了解决以上问题，本申请提供了一种铝合金板材及其制备方法。
[0025]在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种铝合金板材，以质量百分比计，该铝合金板材包括以下元素：2.0～2.6%的Mg元素、0.01～0.04%的Cu元素、0.01～0.04%的Ti元素、0.15～0.3%的Fe元素、0.05～0.2%的Si元素以及不可避免的杂质的总含量≤0.01%，余量为Al元素;铝合金板材的抗拉强度为210～230MPa，铝合金板材的屈服强度为155～175MPa，铝合金板材的伸长率为11～14%;在20°的测量角度下铝合金板材的本色阳极氧化光泽度为10～20Gu，铝合金板材的表面无条状料纹，铝合金板材的表面和内部无夹渣。
[0026]本申请优选铝合金板材的元素和质量含量在上述范围，能够使铝合金的强度、表面质量和光泽度达到上述范围，且铝合金板材的表面无条状料纹，其表面和内部无夹渣，从而能够更好地应用于3C产品等领域。具体地，Mg元素能够显著提高铝合金板材的强度和耐蚀性能，同时还能够改善铝合金板材表面光滑度。Cu元素能够提高铝合金板材的强度和加工性能。Ti元素能够促进晶粒细化，同时避免出现过多的TiB2颗粒硬质点，从而提高铝合金板材的韧性、加工性能和表面质量。Fe元素能够增强铝合金板材的强度。Si元素能够改善铝合金流动性和铸造性能。
[0027]为了进一步提高铝合金板材的强度、表面质量和光泽度，在本申请的一种实施例中，以质量百分比计，上述铝合金板材包括以下元素：2.0～2.5%的Mg元素，0.02～0.04%的Cu元素，0.02～0.04%的Ti元素，0.15～0.25%的Fe元素，0.08～0.2%的Si元素，不可避免的杂质的总含量≤0.01%，余量为Al元素。
[0028]在本申请的一种实施例中，Mg元素和Si元素的质量比为12～31：1;和/或，Mg元素和Cu元素的质量比为57～115：1;和/或，铝合金板材的平均晶粒尺寸为15～50μm，铝合金板材的厚度为0.3～3mm。
[0029]若Si元素过多，可能形成游离Si或与其他元素(如Fe元素)结合形成针状的β-AlFeSi(Al5FeSi)相，从而降低合金的强度和塑韧性。因此，优选控制Mg元素和Si元素的质量比在上述范围，有助于形成Mg2Si化合物，从而进一步提高铝合金板材的强度和塑韧性。
[0030]优选控制Mg元素和Cu元素的质量比在上述范围，有助于与Al元素形成S相(Al2CuMg)或θ相(Al2Cu)，起到沉淀强化作用，从而进一步增强铝合金板材的力学性能。
[0031]优选控制铝合金板材的平均晶粒尺寸在上述范围，从而提高铝合金板材的韧性和加工性能。
[0032]再结晶织构是铝合金板材在退火或热加工过程中，晶粒重新形核和长大形成的择优取向。铝合金的再结晶织构包括：Cube织构({001}〈100〉)使板材在轧向和横向强度接近，有利于改善板材的伸长率，同时改善其深冲性能;Goss织构({011}〈100〉)和Brass织构({011}〈211〉：导致板材呈现更明显的取向性，影响深冲性能。因此，需要提高Cube织构的质量含量至≥8.5%，降低Goss织构和Brass织构的质量含量均至≤8%。
[0033]在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种上述铝合金板材的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，对铝合金板材对应的原料进行配料，原料包括纯铝锭、纯镁锭、5xxx铝合金废料和铝钛硼丝，5xxx铝合金废料由一级废料和三级废料组成;步骤S2，将三级废料进行压制，得到压块;将压块依次进行第一熔炼和精炼，得到第一铝液;步骤S3，将一级废料、纯铝锭、纯镁锭和第一铝液进行第二熔炼，得到第二铝液;步骤S4，将第二铝液依次进行第一精炼除气处理、第一静置、第二精炼除气处理和第二静置，得到第三铝液;步骤S5，第三铝液和铝钛硼丝混合后依次进行在线除气和在线过滤处理，得到第四铝液;步骤S6，将第四铝液依次进行铸造、加热处理、热轧、第一冷轧、第一中间退火、第二冷轧、第二中间退火、成品退火、冲压成型和阳极氧化处理，得到铝合金板材;其中，压块的压实密度为1.7×103kg/m3～2.3×103kg/m3;第一冷轧的冷轧率为40～60%，第二冷轧的冷轧率为95%。
[0034]针对5xxx铝合金使用铝合金废料比例低、熔化效率低、烧损大且熔体纯净度较差的问题，本申请通过调控高比例废料的选料、采用上述熔炼和熔体处理工艺，不仅能够提高熔炼效率和降低熔体的烧损率，以及大幅减少铝液的渣含量，提高铝液的纯净度，还能够在降低原料成本的同时提升了生产效率。具体地，在步骤S2中，采用压块机对三级废料进行压制能够提高加料效率，易转运且损失小。而压块的压实密度过大，废屑之间的间隙较小，导致热空气难以在空隙中流动，从而降低中频感应炉的加热效率，同时还导致废屑表面黏附的杂质难以充分挥发而悬浮于铝液中，从而增加了第一铝液的渣含量。因此，本申请优选控制压块的压实密度在上述范围，有利于废屑表面黏附的杂质充分挥发，从而通过精炼进一步去除杂质，进而减少第一铝液的渣含量。同时，经过步骤S2得到的第一铝液作为原料能够更好地在步骤S3中与其他原料组分熔炼，从而得到第二铝液。在步骤S2中，采用中频感应炉进行第一熔炼能够使黏附在三级废料上的油脂和乳液等杂质充分挥发且三级废料本身不熔化，从而降低杂质带入铝液的风险。在三级废料完全熔化后进行炉内精炼处理，能够进一步降低第一铝液中的渣含量，从而有利于后续加入熔炼炉进行第二熔炼。此外，步骤S2中的中频感应炉与步骤S3中的熔炼炉可同时各自进行熔炼且中频感应炉的化料效率高，从而能够大大提高熔炼效率，进而提高生产效率和降低成本。通过步骤S4和步骤S5能够进一步降低铝液的渣含量，从而得到纯净度较高的第四铝液。针对5xxx铝合金经阳极氧化处理后出现表面异色料纹的缺陷，本申请通过调控冷轧和中间退火工艺能够消除成品铝合金板材的变形组织残留，从而使铝合金板材的晶粒更加细小均匀，进而提高铝合金板材的力学性能。具体地，在第一冷轧的冷轧率在上述范围时进行第一中间退火，不仅能够使热轧后的热轧板软化，从而利于进一步轧制和消除裂边的风险，还能够促进铝合金再结晶。随后在第二冷轧的冷轧率在上述范围时再进行第二中间退火，能够使铝合金发生完全再结晶，从而得到细小且均匀的等轴晶，进而促进板材的组织更加均匀，提高铝合金板材力学性能的同时改善其表面性能。且经后续室温冲压成型和阳极氧化处理后，铝合金板材产品的表面质量优异，具有良好的光泽度，且无条状料纹和夹渣等缺陷。综上，本申请的制备方法解决了低碳要求、高废料比例与外观件对表面质量要求高的矛盾，得到的铝合金板材能够更好地满足3C消费电子产品外壳用铝的低碳和高表面质量的要求。
[0035]在本申请的一种实施例中，上述步骤S1中，原料中纯铝锭的添加量≤5wt.%，纯铝锭的纯度≥98.5%;和/或，纯镁锭的纯度≥99%;和/或，原料中铝钛硼丝的添加量为50ppm～150ppm;和/或，原料中5xxx铝合金废料的添加量≥75wt.%，以质量百分比计，5xxx铝合金废料为10～40%的一级废料和60～90%的三级废料;优选5xxx铝合金废料的型号选自5182、5005、5754中的任意一种或多种;和/或，一级废料选自铝合金铸锭锯切头尾料、流槽中铝合金放干料、过滤箱中铝合金放干料和铝合金热轧板头尾料中的任意一种或多种，三级废料为铝合金铸锭铣面铣屑和/或铝合金冷轧切边料。
[0036]优选原料的组分和添加量在上述范围，有助于调控铝合金板材的元素组成和含量，从而提高铝合金板材的成分均匀性和性能一致性。优选使用高比例的铝合金废料有助于降低原材料成本。其中，一级废料和三级废料的定义标准为GB/T 13586-2006《铝及铝合金废料》。
[0037]在本申请的一种实施例中，上述步骤S2还包括，将压块进行第一熔炼后进行扒渣，得到扒渣后铝液;采用氩气将精炼剂吹入扒渣后铝液中后依次进行精炼、扒渣和第三静置，得到第一铝液;其中，精炼剂和扒渣后铝液的质量之比为1.2～2.5kg/t;第三静置的时间为20～40min;和/或，精炼的温度为710～750℃，精炼的时间为15～30min;和/或，第一熔炼的过程包括在200～300℃下加热并保温5～15min后升温至690～760℃;和/或，三级废料的烧损率为1.2～1.5%，第一铝液中的渣含量为0.12～0.16mm2/kg。
[0038]优选对三级废料进行上述第一熔炼，有助于三级废料充分熔化，从而降低其烧损率。优选精炼剂选自颗粒状无钠精炼剂、块状无钠精炼剂和粉末状无钠精炼剂中的任意一种或多种，控制精炼剂和扒渣后铝液的质量之比、精炼的温度和时间在上述范围，有助于去除扒渣后铝液中的杂质，从而进一步降低第一铝液中的渣含量。
[0039]在本申请的一种实施例中，上述步骤S3还包括，将一级废料、纯铝锭和纯镁锭进行第三熔炼，得到第三熔炼后铝液;将第三熔炼后铝液和第一铝液依次进行第二熔炼和扒渣，得到第二铝液;其中，第三熔炼和第二熔炼的温度各自独立为720～770℃，第三熔炼和第二熔炼的熔炼效率各自独立为6～8t/h。
[0040]优选控制第三熔炼和第二熔炼的温度在上述范围，不仅有助于促进合金元素的均匀分布，还有助于提高第三熔炼和第二熔炼的熔炼效率。
[0041]在本申请的一种实施例中，上述步骤S4还包括：通过底透气砖除气的方式并采用第一除气气体进行第一精炼除气处理后依次进行扒渣和第一静置;其中，第一除气气体为氩气，第一除气气体的压力为0.5～1.5MPa，第一除气气体的流量为4.5～8m3/h;和/或，第一精炼除气处理的温度为710～740℃，第一精炼除气处理的时间为30～60min;和/或，第一静置的温度为730～760℃，第一静置的时间为30～60min;和/或，通过底透气砖除气的方式并采用第二除气气体进行第二精炼除气处理后依次进行扒渣和第二静置;其中，第二除气气体为氩气，第二除气气体的压力为0.3～1.2MPa，第二除气气体的流量为3.5～7m3/h;和/或，第二精炼除气处理的温度为720～750℃，第二精炼除气处理的时间为20～60min;和/或，第二静置的温度为720～760℃，第二静置的时间为30～60min;和/或，第三铝液中的渣含量为0.1～0.14mm2/kg。
[0042]优选采用上述第一精炼除气处理和第二精炼除气处理，有助于进一步去除铝液中的气体和杂质，从而提高第三铝液的纯净度，使其渣含量达到上述范围。采用通过底透气砖除气的方式并控制除气气体的压力和流量载上述范围，有助于底透气砖从熔体底部释放气体，从而使除气气体分布更加均匀，进而提高除杂效果。
[0043]在本申请的一种实施例中，上述步骤S5中，第三铝液的放流温度为715～765℃;采用第三除气气体进行在线除气，第三除气气体为氩气，第三除气气体的压力为0.2～0.8MPa;和/或，第四铝液中的渣含量为0.03～0.06mm2/kg。
[0044]优选控制第三铝液的放流温度在上述范围，有助于控制铝液的流动性和可浇铸性，以及减少氢气溶解在铝液中的量。优选采用上述种类的第三除气气体进行在线除气，有助于使第三除气气体平稳注入铝液，从而提高除杂效率。
[0045]优选采用双极板式过滤箱进行在线过滤，有助于进一步去除铝液中的非金属夹杂和部分金属渣滓，从而进一步净化熔体，使第四铝液中的渣含量达到上述范围，进而提高铸件的表面光洁度和纯净度。
[0046]在本申请的一种实施例中，上述步骤S6中，铸造的温度为685～710℃，铸造的铸造速度为30～60mm/min，铸造的时间为1.5～2.5h;和/或，第一中间退火和第二中间退火的过程各自独立地包括：在350～400℃下加热至料温为280～320℃后在300～350℃下保温1～6h。
[0047]优选第四铝液通过分配流槽经注管流入结晶器开始铸造，并控制铸造的温度、时间和铸造速度在上述范围以及单个结晶器冷却水流量为30～55m3/h，有助于减少气孔和夹杂等情况，从而得到铸锭。
[0048]优选采用上述中间退火，有助于软化铝合金，促进再结晶，并消除冷加工产生的内应力，从而改善铝合金板材的塑性、减少裂纹和翘曲。
[0049]优选均匀化热处理的温度为450～500℃。优选在310～360℃进行热轧经过17～21道次。成品退火的温度为140～190℃，成品退火的时间为16～36h。
[0050]以下将结合实施例，进一步说明本申请的有益效果。
[0051]实施例1
[0052]步骤S1，以质量百分计，铝合金板材按照2.31%的Mg元素、0.023%的Ti、0.16%的Si元素、0.23%的Fe元素、0.021%的Cu元素以及余量的Al元素的成分进行配料，原料为工业纯铝锭(质量比例为5%，纯度≥98.5%)、工业纯镁锭的纯度≥99%、5xxx铝合金废料5182(质量比例为75%)、铝钛硼丝的添加量为100ppm。其中，以质量百分计，5xxx铝合金废料由20%的一级废料和80%的三级废料组成，一级废料为铝合金铸锭锯切头尾料、流槽中铝合金防干料、过滤箱中铝合金放干料和铝合金热轧板头尾料，三级废料为铝合金铸锭铣面铣屑和铝合金冷轧切边料。
[0053]步骤S2，将三级废料通过压块机压制成长度和宽度均为900cm、高度为40cm的长方体压块，压块的压实密度2.07×103kg/m3。将压块加入中频感应炉中进行第一熔炼，具体为在240℃下加热并保温10min，随后升温至740℃进行熔化，待完全熔化后扒去表面浮渣，得到扒渣后铝液。采用氩气将颗粒状无钠精炼剂吹入扒渣后铝液中在745℃下进行精炼20min，精炼剂和扒渣后铝液的质量比为1.8kg/t，精炼结束后扒去表面浮渣、第三静置25min，得到第一铝液。
[0054]步骤S3，将一级废料、纯铝锭和纯镁锭加入熔炼炉中在760℃下进行第三熔炼至完全熔化，得到第三熔炼后铝液。将中频感应炉中的第一铝液通过流槽倒入熔炼炉中，通过充分搅拌进行第二熔炼并扒去表面浮渣，得到第二铝液。其中，第二熔炼和第三熔炼的熔炼效率为7.5t/h。
[0055]步骤S4，采用底透气砖除气方式并使用第一除气气体高纯氩气(纯度≥99%)对第二铝液在730℃下进行第一精炼除气处理40min，扒去表面浮渣后在750℃下进行第一静置50min，得到第一静置后铝液。其中，第一除气气体的压力为0.7MPa，第一除气气体的流量为5.4m3/h。待第一静置后铝液的温度稳定后将其通过流槽导入保温炉中，采用底透气砖除气方式并使用第二除气气体高纯氩气(纯度≥99%)对第一静置后铝液在740℃下进行二次炉内精炼除气处理30min，扒去表面浮渣后在740℃下进行第二静置40min，得到第三铝液。其中，第二除气气体的压力为0.8MPa，第二除气气体的流量为5.8m3/h。
[0056]步骤S5，将铝钛硼丝通过定频喂丝机添加在流槽中，当保温炉中第三铝液的温度为745℃时放流，铝钛硼丝和第三铝液混合后，依次进行在线除气和采用双极板式过滤箱进行在线过滤处理，得到第四铝液。其中，在线除气使用第三除气气体高纯氩气(纯度≥99%)，第三除气气体的压力值为0.52MPa。
[0057]步骤S6，第四铝液通过分配流槽经注管流入结晶器开始铸造，铸造温度为697℃，铸造速度为49mm/min，单个结晶器冷却水流量为46m3/h，得到
铝合金扁锭。铝合金扁锭依次在480℃下进行加热处理和在330℃下进行热轧20道次，得到热轧板。将热轧板进行第一冷轧至冷轧率为55%时在中间退火炉中进行第一中间退火，得到第一中间退火后板材。将第一中间退火后板材进行第二冷轧至冷轧率为85%时进行第二中间退火，得到第二中间退火后板材。其中，第一中间退火和第二中间退火的过程均为在370℃下加热至料温到达300℃后在320℃下保温4h。将第二中间退火后板材依次在160℃下成品退火24h、冲压成型和阳极氧化处理，得到厚度为1.95mm的铝合金板材。
[0058]实施例2
[0059]与实施例1的区别在于，步骤S1，以质量百分计，铝合金板材按照2.05%的Mg元素、0.018%的Ti、0.09%的Si元素、0.27%的Fe元素、0.038%的Cu元素以及余量的Al元素的成分进行配料，原料为工业纯铝锭(质量比例为5%，纯度≥98.5%)、工业纯镁锭(纯度≥99%)、5xxx铝合金废料(质量比例为78%)、铝钛硼丝的添加量为50ppm。其中，以质量百分计，5xxx铝合金废料由12%的一级废料和88%的三级废料组成。
[0060]步骤S2，将三级废料通过压块机压制成长度和宽度均为900cm、高度为40cm的长方体压块，压块的压实密度2.26×103kg/m3。将压块加入中频感应炉中进行第一熔炼，具体为在285℃下加热并保温10min，随后升温至700℃进行熔化，待完全熔化后扒去表面浮渣，得到扒渣后铝液。采用氩气将颗粒状无钠精炼剂吹入扒渣后铝液中在750℃下进行精炼15min，精炼剂和扒渣后铝液的质量比为2.4kg/t，精炼结束后扒去表面浮渣、第三静置35min，得到第一铝液。
[0061]步骤S3，将一级废料、纯铝锭和纯镁锭和加入熔炼炉中在740℃下进行第三熔炼至完全熔化，得到第三熔炼后铝液。将中频感应炉中的第一铝液通过流槽倒入熔炼炉中，通过充分搅拌进行第二熔炼并扒去表面浮渣，得到第二铝液。其中，第二熔炼和第三熔炼的熔炼效率为6.5t/h。
[0062]步骤S4，采用底透气砖除气方式并使用第一除气气体高纯氩气(纯度≥99%)对第二铝液在720℃下进行第一精炼除气处理50min，扒去表面浮渣后在735℃下进行第一静置30min，得到第一静置后铝液。其中，第一除气气体的压力为1.2MPa，第一除气气体的流量为6.8m3/h。待第一静置后铝液的温度稳定后将其通过流槽导入保温炉中，采用底透气砖除气方式并使用第二除气气体高纯氩气(纯度≥99%)对第一静置后铝液在730℃下进行二次炉内精炼除气处理50min，扒去表面浮渣后在730℃下进行第二静置50min，得到第三铝液。其中，第二除气气体的压力为0.4MPa，第二除气气体的流量为3.9m3/h。
[0063]步骤S5，将铝钛硼丝通过定频喂丝机添加在流槽中，当保温炉中第三铝液的温度为720℃时放流，铝钛硼丝和第三铝液混合后，依次进行在线除气和采用双极板式过滤箱进行在线过滤处理，得到第四铝液。其中，在线除气使用第三除气气体高纯氩气(纯度≥99%)，第三除气气体的压力值为0.36MPa。
[0064]步骤S6，第四铝液通过分配流槽经注管流入结晶器开始铸造，铸造温度为705℃，铸造速度为56mm/min，单个结晶器冷却水流量为52m3/h，得到铝合金扁锭。铝合金扁锭依次进行加热处理和热轧，得到热轧板。将热轧板进行第一冷轧至冷轧率为43%时在中间退火炉中进行第一中间退火，得到第一中间退火后板材。将第一中间退火后板材进行第二冷轧至冷轧率为83%时进行第二中间退火，得到第二中间退火后板材。其中，第一中间退火和第二中间退火的过程均为在385℃下加热至料温到达310℃后在340℃下保温2h。将第二中间退火后板材依次进行成品退火、冲压成型和阳极氧化处理，得到厚度为1.95mm的铝合金板材。
[0065]实施例3
[0066]与实施例1的区别在于，步骤S1，以质量百分计，铝合金板材按照2.6%的Mg元素、0.04%的Ti、0.05%的Si元素、0.15%的Fe元素、0.01%的Cu元素以及余量的Al元素的成分进行配料，原料为工业纯铝锭(质量比例为5%，纯度≥98.5%)、工业纯镁锭(纯度≥99%)、5xxx铝合金废料(质量比例为85%)、铝钛硼丝的添加量为150ppm。其中，以质量百分计，5xxx铝合金废料由40%的一级废料和60%的三级废料组成。
[0067]步骤S2，将三级废料通过压块机压制成长度和宽度均为900cm、高度为40cm的长方体压块，压块的压实密度1.7×103kg/m3。将压块加入中频感应炉中进行第一熔炼，具体为在200℃下加热并保温15min，随后升温至760℃进行熔化，待完全熔化后扒去表面浮渣，得到扒渣后铝液。采用氩气将颗粒状无钠精炼剂吹入扒渣后铝液中在710℃下进行精炼30min，精炼剂和扒渣后铝液的质量比为1.2kg/t，精炼结束后扒去表面浮渣、第三静置20min，得到第一铝液。
[0068]步骤S3，将一级废料、纯铝锭和纯镁锭加入熔炼炉中在720℃下进行第三熔炼至完全熔化，得到第三熔炼后铝液。将中频感应炉中的第一铝液通过流槽倒入熔炼炉中，通过充分搅拌进行第二熔炼并扒去表面浮渣，得到第二铝液。其中，第二熔炼和第三熔炼的熔炼效率为8t/h。
[0069]步骤S4，采用底透气砖除气方式并使用第一除气气体高纯氩气(纯度≥99%)对第二铝液在740℃下进行第一精炼除气处理30min，扒去表面浮渣后在760℃下进行第一静置60min，得到第一静置后铝液。其中，第一除气气体的压力为1.5MPa，第一除气气体的流量为4.5m3/h。待第一静置后铝液的温度稳定后将其通过流槽导入保温炉中，采用底透气砖除气方式并使用第二除气气体高纯氩气(纯度≥99%)对第一静置后铝液在750℃下进行二次炉内精炼除气处理20min，扒去表面浮渣后在760℃下进行第二静置30min，得到第三铝液。其中，第二除气气体的压力为1.2MPa，第二除气气体的流量为7m3/h。
[0070]步骤S5，将铝钛硼丝通过定频喂丝机添加在流槽中，当保温炉中第三铝液的温度为740℃时放流，铝钛硼丝和第三铝液混合后，依次进行在线除气和采用双极板式过滤箱进行在线过滤处理，得到第四铝液。其中，在线除气使用第三除气气体高纯氩气(纯度≥99%)，第三除气气体的压力值为0.8MPa。
[0071]步骤S6，第四铝液通过分配流槽经注管流入结晶器开始铸造，铸造温度为710℃，铸造速度为30mm/min，单个结晶器冷却水流量为30m3/h，得到铝合金扁锭。铝合金扁锭依次进行加热处理和热轧，得到热轧板。将热轧板进行第一冷轧至冷轧率为40%时在中间退火炉中进行第一中间退火，得到第一中间退火后板材。将第一中间退火后板材进行第二冷轧至冷轧率为80%时进行第二中间退火，得到第二中间退火后板材。其中，第一中间退火和第二中间退火的过程均为在350℃下加热至料温到达280℃后在300℃下保温6h。将第二中间退火后板材依次进行成品退火、冲压成型和阳极氧化处理，得到厚度为…mm的铝合金板材。
[0072]实施例4
[0073]与实施例1的区别在于，Mg元素和Si元素的总质量为2.47%，Mg元素和Si元素的质量比为12：1，最终得到铝合金板材。
[0074]实施例5
[0075]与实施例1的区别在于，Mg元素和Si元素的总质量为2.47%，Mg元素和Si元素的质量比为31：1，最终得到铝合金板材。
[0076]实施例6
[0077]与实施例1的区别在于，Mg元素和Si元素的总质量为2.47%，Mg元素和Si元素的质量比为40：1，最终得到铝合金板材。
[0078]实施例7
[0079]与实施例1的区别在于，Mg元素和Cu元素的总质量为2.331%，Mg元素和Cu元素的质量比为57：1，最终得到铝合金板材。
[0080]实施例8
[0081]与实施例1的区别在于，Mg元素和Cu元素的总质量为2.331%，Mg元素和Cu元素的质量比为115：1，最终得到铝合金板材。
[0082]实施例9
[0083]与实施例1的区别在于，Mg元素和Cu元素的总质量为2.331%，Mg元素和Cu元素的质量比为130：1，最终得到铝合金板材。
[0084]实施例10
[0085]与实施例1的区别在于，压块的压实密度为2.3×103kg/m3，最终得到铝合金板材。
[0086]实施例11
[0087]与实施例1的区别在于，将热轧板进行第一冷轧至冷轧率为60%时在中间退火炉中进行第一中间退火，得到第一中间退火后板材。将第一中间退火后板材进行第二冷轧至冷轧率为95%时进行第二中间退火，得到第二中间退火后板材，最终得到铝合金板材。
[0088]实施例12
[0089]与实施例1的区别在于，将热轧板进行第一冷轧至冷轧率为55%时在中间退火炉中进行第一中间退火，得到第一中间退火后板材。将第一中间退火后板材进行第二冷轧至冷轧率为85%时进行第二中间退火，得到第二中间退火后板材。其中，第一中间退火和第二中间退火的过程均为在400℃下加热至料温到达320℃后在320℃下保温1h，最终得到铝合金板材。
[0090]实施例13
[0091]与实施例1的区别在于，将热轧板进行第一冷轧至冷轧率为55%时在中间退火炉中进行第一中间退火，得到第一中间退火后板材。将第一中间退火后板材进行第二冷轧至冷轧率为85%时进行第二中间退火，得到第二中间退火后板材。其中，第一中间退火和第二中间退火的过程均为在450℃下加热至料温到达350℃后在380℃下保温1h，最终得到铝合金板材。
[0092]对比例1
[0093]与实施例1的区别在于，三级废料未进行步骤S2，直接加入熔炼炉中进行第二熔炼，最终得到铝合金板材。
[0094]对比例2
[0095]与实施例1的区别在于，压块的压实密度为2.6×103kg/m3，最终得到铝合金板材。
[0096]对比例3
[0097]与实施例1的区别在于，将热轧板进行冷轧至冷轧率为75%时进行中间退火，得到退火后板材。将退火后板材依次成品退火、冲压成型和阳极氧化处理，得到铝合金板材。
[0098]对比例4
[0099]与实施例1的区别在于，步骤S1，以质量百分计，铝合金板材按照1.5%的Mg元素、0.05%的Ti、0.25%的Si元素、0.1%的Fe元素、0.08%的Cu元素以及余量的Al元素的成分进行配料，原料为工业纯铝锭(质量比例为30%，纯度≥98.5%)、工业纯镁锭(纯度≥99%)、5xxx铝合金废料(质量比例为50%)、铝钛硼丝的添加量为100ppm)。其中，以质量百分计，5xxx铝合金废料由40%的一级废料和60%的三级废料组成，最终得到铝合金板材。
[0100]测试方法：
[0101]平均晶粒尺寸的统计方法：根据GB/T 6394-2017《金属平均晶粒度检测方法》进行晶粒度分析。
[0102]本色阳极氧化光泽度的测试分析标准：根据GB/T 20503-2006《铝及铝合金阳极氧化阳极氧化膜镜面反射率和镜面光泽度的测定20°、45°、60°、85°角度方向》进行光泽度测试。
[0103]抗拉强度、屈服强度和伸长率：根据GB/T 228.1-2021进行力学性能测试。
[0104]再结晶织构含量的测试：采用扫描电镜进行EBSD试验，加速电压20kV，样品横截面尺寸≤50mm×50mm×50mm，选择的步长2.5μm;采用TSL OIM Analysis 5软件对EBSD数据进行分析，得到铝合金板材的织构种类与比例。
[0105]将以上实施例和对比例的铝合金板材进行性能测试，测试结果见表1和表2。
[0106]表1
[0107]
[0108]
[0109]表2
[0110]
[0111]
[0112]其中，本申请实施例得到的铝合金板材的表面无条纹且无夹渣，而对比例1和对比例2的铝合金板材存在夹渣，对比例3的铝合金板材的表面出现沿轧制方向的条纹。
[0113]图1是实施例1中第四铝液凝固后的测渣样品的金相照片，从图1中可以看出，测渣样品中含有少量的尖晶石晶体1(Spinel-Crystal)、氧化铝2、二硼化钛3和氧化膜4，含量比例低且尺寸小。
[0114]图2是对比例1中第四铝液凝固后的测渣样品的金相照片，从图2中可以看出，测渣样品中含有大量的尖晶石晶体1(Spinel-Crystal)、氧化铝2和二硼化钛3，其中，尖晶石晶体的尺寸较大且整体含量高。
[0115]图3是实施例1中铝合金板材的金相覆膜照片，从图3中可以看出，对铝合金板材横截面进行覆膜处理后，铝合金板材的组织均匀细小，说明其再结晶充分，完全消除变形条状组织，未出现粗大晶粒，即未发生晶粒长大。
[0116]图4是对比例3中铝合金板材的金相覆膜照片，从图4中可以看出，对铝合金板材横截面进行覆膜处理后，其表面局部区域仍呈现间隔分布的变形态条状组织，说明再结晶不充分。
[0117]从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
[0118]本申请优选铝合金板材的元素和质量含量在上述范围，能够使铝合金的强度、表面质量和光泽度达到上述范围，且铝合金板材的表面无条状料纹，其表面和内部无夹渣，从而能够更好地应用于3C产品等领域。具体地，Mg元素能够显著提高铝合金板材的强度和耐蚀性能，同时还能够改善铝合金板材表面光滑度。Cu元素能够提高铝合金板材的强度和加工性能。Ti元素能够促进晶粒细化，同时避免出现过多的TiB2颗粒硬质点，从而提高铝合金板材的韧性、加工性能和表面质量。Fe元素能够增强铝合金板材的强度。Si元素能够改善铝合金流动性和铸造性能。
[0119]以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(4)
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“铝合金板材及其制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：中铝材料应用研究院有限公司, 中铝河南洛阳铝加工有限公司
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