光学铝合金和其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种光学铝合金和其制备方法。该制备方法包括：步骤S1，将原材料采用半连续铸造工艺制备铝合金原始铸锭，半连续铸造工艺包括加温熔化、合金化、精炼、扒渣、静置、除气、过滤、半连续水冷铸造；步骤S2，将铝合金原始铸锭进行均匀化、切头尾、车皮，得到表面处理的合金原材料；步骤S3，采用熔体纺丝法对表面处理的合金原材料进行快速凝固处理，得到快速凝固合金带材；步骤S4，将快速凝固合金带材经破碎处理后进行包套、冷压，得到冷压坯料；步骤S5，将冷压坯料经过1

【技术实现步骤摘要】
光学铝合金和其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料制备
，具体而言，涉及一种光学铝合金和其制备方法。

技术介绍

[0002]光学材料一般是指具有较高光学反射率而呈现镜面效果的金属或非金属材料。普通光学材料表面反射率≥70%即可满足应用需求，如汽车内饰、装饰面板和建筑装饰等；而对于芯片、雷达、太阳能、LED和望远镜等光学器件领域，对材料表面的反射率要求更高，这就对光学材料提出了更高要求。目前，光学器件用材料主要分为金属材料和玻璃陶瓷等无机非金属材料两大类，而相比于SiC陶瓷等非金属材料，金属材料具有更好的加工性能，可以充分利用现有的数控铣削工艺，实现复杂结构光学器件的加工。
[0003]铝合金由于重量轻、耐腐蚀和特定的机械/热性能，在制造金属光学反射镜等方面具有巨大的潜力。然而，高端芯片以及高端光学信息领域用高品质光学铝合金主要依靠进口，材料供应长期处于国外厂商垄断的情况下，极大的制约了我国半导体及高端光学信息行业的发展。近年来，国内采用6061铝合金通过精密磨削、磁流抛光、离子束抛光和镀膜(金/银)等一系列表面加工方法处理后，可以制备出表面光学反射率≥90%的镜面铝合金，但也仅仅达到半导体高端芯片以及高端光学信息领域应用的基本要求。
[0004]影响铝合金材料表面光洁度的主要因素有成分均匀性、组织均匀性、纳米沉淀性相分布均匀性、以及残余应力控制等，而采用传统工艺制备的铝合金通常具有较强的化学宏观偏析和不均匀的粗化组织，即使使用超高精密加工也无法实现优异的表面光洁度。CN113234973B提供了一种高品质镜面铝合金材料及其制备方法，通过在传统6061铝合金材料成分的基础上，适当降低铝合金中Si、Cu、Mg的含量，同时添加微量元素Ag、Pb，并在制备过程中引入深冷变形、振动时效等措施，有效改善了合金的基体组织形态及晶粒形貌、尺寸，制备出了光学反射率更高的镜面铝合金，但该技术只在原有成分及制备工艺上进行优化，提高了材料的成分均匀性和组织均匀性，但仍不能满足高精度光学铝合金的材料要求。
[0005]因此，如何进一步提高铝合金材料的表面光学反射率，打破国外对高端芯片以及高端光学信息领域用高品质光学铝合金材料的垄断，降低国内光学材料的应用成本，成为本领域亟需解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种光学铝合金和其制备方法，以解决现有技术中光学铝合金材料表面光学反射率偏低的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种光学铝合金的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将原材料采用半连续铸造工艺制备铝合金原始铸锭，半连续铸造工艺包括对原料加温熔化、合金化、精炼、扒渣、静置、除气、过滤、半连续水冷铸造；步骤S2，将铝合金原始铸锭进行均匀化、切头尾、车皮，得到表面处理的合金原材料；步骤S3，采用熔
体纺丝法对表面处理的合金原材料进行快速凝固处理，得到快速凝固合金带材；步骤S4，将快速凝固合金带材经破碎处理后进行包套、冷压，得到冷压坯料；步骤S5，将冷压坯料经过1
‑
2道次热挤压工序，制成棒料；步骤S6，将棒料进行固溶处理、时效处理，得到成品铝合金材料。
[0008]进一步地，铝合金原始铸锭包括以下组分：按质量百分比计，Si含量0.40%~0.80%，Fe含量≤0.10%；Cu含量0.15%
‑
0.40%，Mn含量≤0.10%；Mg含量0.80%
‑
1.20%；Cr含量0.15%
‑
0.30%，Ni含量≤0.05%，Zn含量≤0.25%，Ti含量0.05%
‑
0.15%，Zr含量0.02%
‑
0.04%，V含量≤0.03%，Sc含量0
‑
0.20%，余量为Al及杂质，且杂质总量低于0.15%，每种杂质元素含量低于0.05%。
[0009]进一步地，合金原材料的熔体温度为730
‑
770℃，
[0010]和/或，过滤采用双级陶瓷过滤片进行过滤，双级陶瓷过滤片的第一级过滤片的孔径为35
‑
45目，第二级过滤片的孔径为55
‑
65目；
[0011]和/或，半连续水冷铸造的铸造速度为20
‑
50mm/min，铝合金原始铸锭的直径为80
‑
400mm。
[0012]进一步地，在步骤S2中，均匀化包括，将铝合金原始铸锭在490
‑
560℃下保温，保温时间为8
‑
16h；切头尾切掉的长度为100
‑
150mm，车皮的深度为5
‑
15mm。
[0013]进一步地，在步骤S3中，在甩带机中进行快速凝固处理，甩带机的熔化室中充入惰性气体，熔体温度为780~850℃。
[0014]进一步地，在步骤S3中，快速凝固处理的铜制冷却辊的旋转线速度为10
‑
40m/s，优选的，冷却水流量1000
‑
4000L/h。
[0015]进一步地，在步骤S3中，甩带机的喷嘴的压力差为15
‑
30kPa，喷嘴的液体流出宽度为2.0
‑
30.0mm。
[0016]进一步地，在步骤S4中，冷压在冷压模具中进行，保载压力为100
‑
300MPa，保压时间为20
‑
600s。
[0017]进一步地，在步骤S5中，热挤压的挤压筒温度为350
‑
470℃，冷压坯料的加热温度为350
‑
560℃，保温时间为20
‑
60min；
[0018]和/或，热挤压的挤压模具温度为300
‑
500℃，总挤压比为4
‑
30，挤压速度≤6m/min。
[0019]进一步地，在步骤S6中，固溶处理的温度为510
‑
570℃，时间为30
‑
120min；
[0020]和/或，时效处理的温度为150
‑
200℃，时间为1
‑
8h。
[0021]根据本专利技术的另一方面，提供了一种光学铝合金，该光学铝合金由上述任一种的制备方法制备得到。
[0022]应用本专利技术的技术方案，利用快速凝固技术，可以显著细化晶粒组织，减少成分偏析，获得微米级的微观晶粒结构，可加工出高度平整的表面。另外，对快速凝固带材制备的冷压生坯料进行热挤压，能够保证成品棒材致密性和晶粒组织的均匀细化，对提升光学铝合金成品的表面状态具有重要作用。本专利技术采用“熔体纺丝
‑
冷压
‑
热挤压”的技术路线，能够获得成分均匀、晶粒组织均匀、纳米析出相弥散均匀的成品铝合金材料，可使本专利技术制备的光学铝合金表面精密加工后粗糙度达到Ra3.0nm以下，增大了光学反射率，而且具有优异的抗拉强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学铝合金的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，将原材料采用半连续铸造工艺制备铝合金原始铸锭，所述半连续铸造工艺包括对原料加温熔化、合金化、精炼、扒渣、静置、除气、过滤、半连续水冷铸造；步骤S2，将所述铝合金原始铸锭进行均匀化、切头尾、车皮，得到表面处理的合金原材料；步骤S3，采用熔体纺丝法对所述表面处理的合金原材料进行快速凝固处理，得到快速凝固合金带材；步骤S4，将所述快速凝固合金带材经破碎处理后进行包套、冷压，得到冷压坯料；步骤S5，将所述冷压坯料经过1
‑
2道次热挤压工序，制成棒料；步骤S6，将所述棒料进行固溶处理、时效处理，得到成品铝合金材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝合金原始铸锭包括以下组分：按质量百分比计，Si含量0.40%~0.80%，Fe含量≤0.10%；Cu含量0.15%
‑
0.40%，Mn含量≤0.10%；Mg含量0.80%
‑
1.20%；Cr含量0.15%
‑
0.30%，Ni含量≤0.05%，Zn含量≤0.25%，Ti含量0.05%
‑
0.15%，Zr含量0.02%
‑
0.04%，V含量≤0.03%，Sc含量0
‑
0.20%，余量为Al及杂质，且杂质总量低于0.15%，每种杂质元素含量低于0.05%。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述合金原材料的熔体温度为730
‑
770℃，和/或，所述过滤采用双级陶瓷过滤片进行过滤，所述双级陶瓷过滤片的第一级过滤片的孔径为35
‑
45目，第二级过滤片的孔径为55
‑
65目；和/或，所述半连续水冷铸造的铸造速度为20
‑
50mm/min，所述铝合金原始铸锭的直径为80
‑
400mm。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述均匀化包括，将所述铝合金原始铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛晓东，李英东，陈振宁，宋炜，蒋会学，胡国强，王国军，黄鸣东，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：