一种铝合金、其制备方法及其应用与流程

本技术属于精密金属零件加工，具体涉及一种铝合金、其制备方法及其应用。

背景技术：

1、现有技术中，如图1所示，单反相机的镜头卡口，是指相机机身与镜头连接处的接口，相机的自动对焦就是通过卡口上的金属触点来实现的，目前主流的镜头卡口有，佳能ef卡口，宾得k卡口和索尼e卡口等，卡口是重要的连接件，其装配稳定性和氧化质量对机加工产品的表面质量以及尺寸稳定性提出来很高的要求，不同的相机品牌和型号通常使用不同的镜头卡口，这些卡口在物理和电器规格上互不兼容，因此通常无法在不损失自动化功能的情况下，将a卡口镜头安装在b卡口的机身上。

2、现有技术中，随着单反相机受众日渐专业化，设备加工厂商对原材料的要求日趋严格，不满足于良好的氧化表面质量和光泽度，还要保证原材料在车削加工的时候加工性能要优越，不能缠屑，能够有效延长机加工刀具的使用寿命，现有的单反相机镜头卡口材料主要为5056h32铝合金或5083h111铝合金，按质量分数计，其由4.5%-5.6%mg、0.05%-0.2%cr，余量铝以及不可避免的杂质组成，属于热处理不可强化合金，热处理门槛较高，抽管过后若安定化热处理不合适，该铝合金的硬度会显著下降，恶化材料机加工表面质量和尺寸稳定性，降低机加工表面质量，以及尺寸稳定性，用户在装配卡口过程中将产生晃动，显著降低用户的使用体验，因此现在急需做出改进。

技术实现思路

1、本技术为了解决现有技术中，单反相机机头卡口材料通常为5056h32铝合金或5083h111铝合金，上述两者属于热处理不可强化合金，热处理工艺门槛较高，若热处理不当，上述两者铝合金的硬度会显著下降，显著提升合金材料车削加工的难度，提升机加工过程中缠屑量，并恶化合金材料机加工表面质量和尺寸稳定性，降低机加工表面质量，以及尺寸稳定性，用户在装配卡口过程中将产生晃动，显著降低用户的使用体验的技术问题，提供一种铝合金；

2、为了解决现有技术中常用的铝合金热处理难度较高，硬度较低，cnc加工过程中刀头缠屑量高，cnc加工过程中，易恶化工件表面的加工质量以及尺寸稳定性，工件的公差将显著提升，制备成单反相机卡口后质量稳定性低，用户在装配卡口过程中将产生晃动，显著降低用户的使用体验的技术问题，提供一种铝合金的制备方法；

3、为了解决本技术所提出的技术问题，本技术还提供一种铝合金的应用，具体用于通过cnc加工成单反相机的镜头卡口。

4、本技术采用如下方案，一种铝合金的制备方法，包括以下步骤：

5、铝液熔炼：向熔炼炉中依次加入铝锭、含铝回收料、纯度大于99.95%的镁锭、75铬添加剂、速熔硅、铁添加剂、铜添加剂、锰添加剂、锌锭、钛添加剂以及铝铍合金，在740℃-760℃、1200rpm-1300rpm的条件下充分搅拌，定时取样进行光谱分析，控制铝液熔体成分在目标范围内，即得粗制铝液；

6、其中，铝锭为纯度大于99.9%的铝锭，含铝回收料中铝含量为50%-55%，75铬添加剂的牌号为zs-cr75，速熔硅的牌号为zs-si95，铁添加剂的牌号为zs-fe75，锰添加剂的牌号为zs-mn80，锌锭的纯度大于90%，余量为助溶剂，钛添加剂的牌号为zs-ti75，铝铍合金中铍的含量为3%-5%。

7、铸造成型：将所述粗制铝液转移至精炼炉中，精炼后扒除粗制铝液表面浮渣后，即得精制铝液，将精制铝液转移至铸造模具中冷却成型后，即得粗制铝合金；

8、均质处理：将制备得到的粗制铝合金转移至均质炉中，在495℃-510℃的条件下，保温均质8hr-12hr，保温均质结束后，在降温速度为20℃/min-30℃/min的条件下，降温至室温后，即得均质化铝合金；

9、基于第一方面，本发明所提供的铝合金中掺杂有be，与传统的5083铝合金以及5056铝合金对比，本技术所提供的铝合金在铝液熔炼过程中，熔体表面氧化膜由α-氧化铝转变为γ-氧化铝，熔体的吸气倾向显著降低，可大大减少铝合金成品的卷气和夹杂，同时铸造成型过程中的铝合金中镁元素的烧损也可减轻，显著提升成品率，而在均质炉中均质化粗粒则有利于使铝合金熔体中各元素之间充分均匀化，从而有利于防止产生元素偏析，进而有利于合金的细化，降低铝合金晶粒的尺寸；

10、挤压抽管：将制备得到的均质化铝合金加热至500℃-530℃后，将其转移至加压机中，在料筒温度为390℃-430℃的条件下保温30min-60min后，按3.5m-5m/min的挤出速度挤出后，即得铝合金半成品；

11、热处理：将制备得到的铝合金半成品转移至安定化炉中，在220℃-280℃的条件下热处理12hr-18hr后，降温冷却至室温后，即得铝合金成品。

12、在一种可能的实施方式中，所述热处理包括按时间顺序依次进行的第一升温阶段，第一保温阶段，第二升温阶段，第二保温阶段，第一降温阶段以及第二降温阶段；

13、所述第一降温阶段为将铝合金半成品由室温加热至220℃；

14、所述第一保温阶段为将铝合金半成品在220℃条件下进行保温；

15、所述第二升温阶段为将铝合金半成品由220℃升温至280℃；

16、所述第二保温阶段为将铝合金半成品在280℃的条件下进行保温；

17、所述第一降温阶段为将铝合金半成品再安定化炉内由280℃降温至150℃；

18、所述第二降温阶段为将铝合金半成品在安定化炉外由150℃降温至室温。

19、在一种可能的实施方式中，

20、所述第一升温阶段的升温速度为3℃/min-4.25℃/min；

21、所述第一保温阶段的保温时间为6hr-8hr；

22、所述第二升温阶段的升温速度为1℃/min-2.25℃/min；

23、所述第二保温阶段的保温时间为6hr-8hr；

24、所述第一降温阶段的降温速度为0.5℃/min-1.25℃/min。

25、基于第一方面，通过采用220℃先保温6hr，可以促进β（mg2al3）相首先在晶内析出球化，再280℃保温6hr加速β’（mg2al3）向β（mg2al3）相转变，在晶界和晶内大量析出，在α（al）上弥散分布，有利于提升卡口材料的尺寸稳定性和耐腐蚀性，通过热处理对β（mg2al3）金相进行球化，cnc过程中，可有效降低卡口的表面粗糙程度，且球化后的β（mg2al3）金相可有效提升卡口的耐磨性，不易在加工过程中产生凹坑划痕，可显著降低卡口的公差等级，进一步提升卡口的装配稳定性，避免卡口装配过程中产生晃动，显著提升生产过程中的良品率；

26、在一种可能的实施方式中，所述铝液熔炼中，铝液熔体表面形成氧化膜，所述氧化膜的材质为γ-氧化铝。

27、在一种可能的实施方式中，所述热处理中，所述第一保温阶段中，铝合金半成品晶体中β（mg2al3）相析出并球化，所述第二保温阶段中，铝合金半成品晶体中β’（mg2al3）相向β（mg2al3）相转变，β（mg2al3）大量析出并在α（al）相上弥散分布。

28、为了解决本技术所提出的技术问题，本技术提供了一种铝合金，其由上述的一种铝合金的制备方法制备得到，所述铝合金由按质量百分比计的下述成分组成：si 0.01%-0.1%，fe 0.05%-0.1%，cu 0.003%-0.01%，mn 0.2%-0.4%，mg 5.5%-6.5%，cr 0.15%-0.35%，zn 0.005%-0.01%，ti 0.01%-0.02%，be 0.005%-0.008%，其余为al以及不可避免的其他杂质元素，不可避免的其他杂质元素的总量≤0.005%。

29、在一种可能的实施方式中，其晶体中，枝晶网格完全溶解，其晶粒平均粒径为28μm-31μm。

30、在一种可能的实施方式中，其平均洛氏硬度为43hrb-55hrb。

31、在一种可能的实施方式中，其平均表面粗糙度为ra0.1-ra0.2。

32、为了解决本技术所提出的技术问题，本技术提供了一种铝合金的应用，该铝合金由上述的一种铝合金的制备方法制备得到，该铝合金用于作为单反相机镜头卡口的材料，该单反相机镜头卡口通过cnc加工得到，该单反相机镜头卡口的公差等级小于等于it0。

33、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

34、本技术提供一种铝合金、其制备方法及其应用，铝合金的制备方法包括以下步骤：铝液熔炼、铸造成型、均质处理、挤压抽管以及热处理，通过在纯铝中加入铍元素，在铝液熔炼过程中，降低熔体吸气倾向，大大减少铝合金的卷气、夹杂以及烧损的现象，再通过在220℃-280℃的条件下热处理，可使铝合金晶体中形成大量球化β（mg2al3）相，并在α（al）相上弥散分布，提升铝合金的自身硬度，将其制备成单反相机镜头卡口后，可将卡口的公差等级控制在it0以下，降低卡口表面的粗糙程度，降低卡口在cnc过程中刀头的缠屑量，降低cnc加工难度，提升卡口的加工质量以及尺寸稳定性，提升卡口质量，避免卡口在装配过程中产生晃动，显著提升用户的使用体验，具有加工方便，降低整体加工难度，提升卡口装配体验和稳定性，便于推广实施的优点。