CN102191410B - 一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料，其合金元素含量为（质量百分含量）：Si0.04%～0.25%、Fe0.30%～0.65%、Mn1.0%～1.15%、Cu0.07%～0.25%、Zn≤0.10%、其他杂质含量合计≤0.15%、余量为Al。其制备工艺过程是：配料——熔炼——铸锭——均匀化退火——热挤压——拉拔，加工出所需要的铝合金圆管晶粒细小均匀、成品率高、反射率低，各项性能优良。

Description

一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料

技术领域

本发明涉及一种激光打印机感光鼓用材料，尤其是涉及一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料。

背景技术

感光鼓是激光打印机的核心部件，在激光打印机中作为消耗材料使用，而且它的价格也较为昂贵。激光打印机使用的感光鼓，是在铝合金圆管（鼓基材料）上镀上一层光导体材料,在光导体镀层外面再镀一层绝缘材料制造的。铝合金圆管是感光鼓的导电层，它与激光打印机的地线相连，使嚗光后的电位迅速释放。铝合金圆管的质量高低对激光打印机的打印质量有很大影响。目前，用于制造激光打印机感光鼓鼓基管的铝合金材料主要有两种：6063和3003铝合金。

用6063铝合金制作激光打印机感光鼓的鼓基管，铝合金圆管的生产工艺较简单，成品率高，成本较低。但是，鼓基管经阳极氧化后有黑洞，影响导电性，易造成光的漫散射，影响打印质量。用95%黑体检验打印质量时有白点，即正常打印时有“底灰”，清晰度不高。如果管材不进行阳极氧化处理，则影响到镀层（光导材料）与基体（铝合金圆管）的结合力，影响感光鼓的使用寿命。因此，6063铝合金不适合制作高清晰度打印机（包括彩色打印机）感光鼓的鼓基管。

用3003铝合金制作激光打印机感光鼓的鼓基管，铝合金圆管经阳极氧化后表面光洁、无缺陷，制作的感光鼓质量好，打印清晰，感光鼓使用寿命长。目前，国外生产的高清晰度激光打印机和彩色打印机感光鼓的鼓基管都是用3003铝合金材料制作的。但是，对于Al-Mn系的3003铝合金来说，加工出的铝圆管表面易出现粗大晶粒，使生产难度增大，成品率降低，生产成本升高。这是因为，各个不同的晶粒具有不同的晶向及晶向指数，对光的反射率不同，晶粒越细小，反射率就越低；反之，晶粒越粗大，反射率就越高，影响光电转换，降低打印质量。因此，控制3003铝合金圆管的晶粒度，降低对光的反射率，是生产高清晰度打印机和彩色打印机感光鼓用鼓基管的主要难题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种不易出现粗大晶粒、所制备的圆管晶粒细小均匀、成品率高、反射率低的高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料。

为实现本发明的上述目的，本发明一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料采用以下技术方案：

本发明一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料，的合金元素含量为（质量百分含量）：

Si         0.04%～0.25%；

Fe         0.30%～0.65%；

Mn         1.0%～1.15%；

Cu         0.07%～0.25%；

Zn         ≤0.10%；

其他杂质含量合计≤0.15%；

余量为Al。

其中合金元素Si、Fe、Mn、Cu 的优化含量为（质量百分含量）：

Si        0.04%～0.2%；

Fe        0.50%～0.65%；

Mn        1.0%～1.1%；

Cu        0.15%～0.25%。

这种低反射率铝合金圆管的制备工艺与一般铝合金圆管基本一致，其工艺过程是：配料——熔炼——铸锭——均匀化退火——热挤压——拉拔，加工出所需要的铝合金圆管。

与现有技术相比，本发明采用以上技术方案后具有以下特点：

（1）本发明一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料，与常用的3003铝合金相比较，具有更高的铁硅比（Fe/Si），有利于细化铸锭组织，获得晶粒均匀细小的铸锭组织。这是制品获得细晶粒组织的基本保证。因为，在Al-Mn系合金中，Mn是唯一的主要合金元素，Mn与Al可生成化合物MnAl₆相。合金中的Fe能溶于MnAl₆中形成（FeMn）Al₆化合物，有利于细化铸锭组织。但若合金中Fe和Si同时存在，则先生成α（Al₁₂Fe₃Si₂）或β（Al₉Fe₂Si₂）相，破坏了Fe的有利影响。Si的含量越高，即铁硅比值（Fe/Si）越小，越不利于细化铸锭组织。相反，减少合金中Si的含量，增大铁硅比（Fe/Si），则过剩的Fe多，将有利于细化晶粒。

（2）本发明的高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料，与3003铝合金相比较，适当提高了合金中Cu的含量，有利于弥补因Mn含量采用偏下限而造成的强度损失。因为，在Al-Mn系合金中，提高Mn含量，有利于提高合金强度，但如果Fe+Mn的含量过高，对于合金的力学性能和工艺性能都不利，特别当Fe+Mn大于1.85%时，将形成大量粗大片状（FeMn）Al₆化合物，显著降低合金的力学性能和工艺性能。为了细化铸锭组织，合金中采用了较高含量的Fe，则相应的减少了Mn含量，加入Cu，有利于提高其强度。

（3）铸锭组织晶粒细化，使得随后的挤压、拉拔加工中铝圆管的晶粒度控制较3003铝合金更容易，加工难度降低，成品率提高，生产成本降低。经实际对比，用普通3003铝合金生产的感光鼓用铝合金管材因粗大晶粒造成的废品达4.7%，而用本发明铝合金材料生产的管材因粗大晶粒造成的废品降低到1.2%，成品率提高了3.5个百分点。

（4）制作的感光鼓对光的反射率低。经检测，本发明一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料的反射率为0.6%～0.7%，优于日本的感光鼓反射率0.7%～1.0%的水平。

附图说明

图1为本发明一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料金相图（实施例3）。

图2为美国3003铝合金金相图。

图3为国内普通3003铝合金金相图。

具体实施方式

为进一步描述本发明，下面结合实施例对本发明一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料作进一步说明。

表1为本发明一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料合金元素含量。

按照表1示出的合金元素含量（质量百分含量，%）进行配置，按照以下工艺进行加工：

熔炼：按表1所示的合金成分要求进行配料后进行熔炼，熔炼温度为730℃～770℃。

铸锭：熔化后的铝液经过精炼、化学成分分析、在线除气、除渣后进行浇铸成圆铸锭。浇铸温度为720℃～730℃。

均匀化退火：均匀化退火温度为600℃～620℃，保温时间4h～8h。退火后，转移到冷却炉中以不小于15℃/min的速度冷却到100℃以下出炉空冷到室温。

热挤压、拉拔：检验合格的铸锭，经加热、挤压、拉拔等工序，生产出合格的铝合金圆管。

表1本发明铝合金材料合金元素含量（质量百分含量，%）

实施例	Si	Fe	Mn	Cu	Zn	其他杂质	Al
								1	0.2	0.6	1.0	0.15	0.08	0.1	97.87
2	0.04	0.3	1.15	0.25	1.0	0.15	97.11
								3	0.2	0.5	1.1	0.15	0.05	0.05	97.95
4	0.25	0.65	1.1	0.07	0	0.1	97.83
								5	0.15	0.6	1.1	0.2	0.1	0	97.85
3003	0.6	0.7	0.05～0.2	1.0～1.5	0.1	0.15	余量

由图1所示的本发明一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料金相图（实施例3）、图2所示的美国3003铝合金铝合金金相图及图3所示的国内普通3003铝合金铝合金金相图看出，本发明的铝合金晶粒细腻均匀，远远超过国内3003铝合金，并且也优于美国用于制造感光鼓的3003铝合金材料。

本发明加工出所需要的铝合金圆管晶粒细小均匀、成品率高、反射率低，各项性能优良。

Claims (2)

1. 一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料，其特征在于其合金元素质量百分含量为：

Si         0.15%～0.20%；

Fe         0.50%～0.65%；

Mn         1.1%～1.15%；

Cu         0.15%～0.20%；

Zn         ≤0.10%；

其他杂质含量合计≤0.15%；

余量为Al；

按照以下工艺进行加工：

（1）熔炼：按合金成分要求进行配料后进行熔炼，熔炼温度为730℃～770℃；

（2）铸锭：熔化后的铝液经过精炼、化学成分分析、在线除气、除渣后进行浇铸成圆铸锭，浇铸温度为720℃～730℃；

（3）均匀化退火：均匀化退火温度为600℃～620℃，保温时间4h～8h；退火后，转移到冷却炉中以不小于15℃/min的速度冷却到100℃以下出炉空冷到室温；

（4）热挤压、拉拔：检验合格的铸锭，经加热、挤压、拉拔工序，生产出合格的铝合金圆管。

2.如权利要求1所述的一种高清晰度激光打印机感光鼓的鼓基管用铝合金材料，其特征在于其合金元素质量百分含量为：

Si         0.2%；

Fe         0.5%；

Mn         1.1%；

Cu        0.15%；

Zn         0.05%；

其他杂质含量合计0.05%；

余量Al为97.95；

所述的熔炼温度为730℃，所述的浇铸温度为720℃。

Images