CN102218454B - 一种高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺，配料中各合金元素含量（质量百分含量）为：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，经过熔炼、铸锭、均匀化退火、热挤压、拉拔等工序加工而成。本发明能够稳定地生产出质量高、阳极氧化后表面无缺陷、晶粒细小的高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管，感光鼓质量和成品率高，制作的感光鼓对光的反射率低，为0.6%～0.7%。

Description

一种高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种铝合金圆管的生产工艺，尤其是涉及一种高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺。

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，使曝光后的电位迅速释放。铝合金圆管的质量要求非常高，表面无任何缺陷，晶粒细小，降低对光的反射率，保证打印清晰度。目前，国外高清晰度打印机（包括彩色打印机）感光鼓所使用的铝合金圆管，都是用3003铝合金加工制作的。

3003铝合金是Al-Mn系防锈铝合金，其强度比纯铝高，具有优良的加工性能和抗腐蚀性能。3003铝合金圆管经阳极氧化处理后表面光洁、无缺陷，有利于采用真空蒸镀方法将光导体材料均匀镀在其表面上且结合牢固，不易脱落，适合制作高清晰度打印机的感光鼓。但是，3003铝合金有一个明显缺点是，如果工艺控制不当，加工后的管材表面易出现粗大晶粒。用这种具有粗大晶粒管材制作的感光鼓对光的反射率高，影响光电转换，降低打印质量。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题，而提供一种能够稳定地生产出这种质量高，阳极氧化后表面无缺陷，晶粒细小的高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺，通过提高感光鼓用铝合金圆管的生产质量和成品率，保证感光鼓质量，进而提高打印机的打印质量。

为实现本发明的上述目的，本发明高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺采用以下配料、工艺：

（1）配料

针对3003铝合金易出现粗大晶粒的特点，优化合金配方，在严格控制合金中Mn+Fe元素含量的基础上，通过增大Fe与Si元素含量的比值（Fe/Si），达到细化晶粒的目的，获得晶粒均匀细小的铸锭组织。这是获得晶粒均匀细小的高质量铝合金圆管的关键。合金元素含量（质量百分含量）为：

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%。

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）熔炼、铸锭

熔炼：按上述合金成分要求进行配料后在熔化炉中进行熔化、除气和除渣精炼后，倒入静置炉进行静置、二次精炼、保温。熔炼温度为730℃～770℃。熔炼炉和静置炉均为燃气式炉。

铸锭：熔化后的铝液经过二次精炼，化学成分分析，保温后，再经过在线除气、除渣后进行浇铸。进一步降低了铝液中的气体含量，减少氧化夹渣，确保铸锭质量。浇铸温度为720℃～730℃。

（3）均匀化退火

将铸锭装入均匀化退火炉中，随炉升温到600℃～620℃，保温时间4h～8h，进行均匀化退火。均匀化退火炉为燃气式炉。

均匀化退火完成后，迅速将铸锭转移到冷却炉中，采用喷水雾的冷却方式，以不小于15℃/min的速度冷却到100℃以下出炉空冷到室温。在通常情况下，Al-Mn系铝合金（包括3003合金）在均匀化退火后都是采用随炉冷却或直接打开炉门空冷到室温。采用快速冷却方式，可以防止慢速冷却（随炉冷却或空冷）过程中MnAl₆、（FeMn）Al₆相重新聚集。这是因为，在铸锭生产时，存在着严重的枝晶偏析，MnAl₆、（FeMn）Al₆相质点集聚在晶界附近。经过均匀化退火后，从枝晶边界到中心，MnAl₆、（FeMn）Al₆相质点分布均匀。采用快速冷却方式，可将这种均匀组织保留下来，有利于随后的挤压、拉拔加工。但是，如果采用慢速冷却，在冷却过程中，MnAl₆、（FeMn）Al₆相质点在一定程度上又会重新聚集，降低加工性能，加工后的制品易出现局部粗大晶粒。

（4）热挤压

检验合格的铸锭，加热到360℃～420℃后，挤压出所需要规格的管坯。加热炉为燃气式炉。

在挤压过程中，根据挤压比（挤压筒断面积/管坯断面积）大小，合理调整挤压速度，控制管坯出模孔温度不超过450℃。

（5）拉拔

根据管材的规格大小，采用固定短芯棒方式，经过2～3道次，将管坯拉拔成所需要规格尺寸的铝圆管。

拉拔温度为室温，拉拔设备为链式冷拔管机。

本发明具有以下特点：

（1）采用本工艺生产的铸锭组织晶粒细小、均匀，无气孔、夹渣等缺陷。化学成分均匀，偏析小，工艺性能优良。

（2）铝圆管的晶粒度控制较常规工艺容易，加工难度降低，成品率提高，生产成本降低。经实际对比，用常规工艺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%，而采用本工艺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。

（3）制作的感光鼓对光的反射率低。经检测，反射率为0.6%～0.7%，优于日本产感光鼓反射率为0.7%～1.0%的水平。

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高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺作进一步说明。

表1为本发明高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺采用的铝合金材料合金元素含量。

表2为本发明高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺的参数条件。

加工工艺及采用的设备，与发明内容中相同。

表1  本发明生产工艺采用的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

Claims (1)

1.一种高清晰度激光打印机感光鼓用铝合金圆管的生产工艺，其特征在于采用以下配料、工艺：

（1）配料

各合金元素质量百分含量为：

其他杂质含量合计≤0.15%，

余量为Al；

（2）熔炼、铸锭

熔炼：按上述合金成分要求进行配料后在熔化炉中进行熔化、除气和除渣精炼后，倒入静置炉进行静置、二次精炼、保温，熔炼温度为730℃～770℃；

铸锭：熔化后的铝液经过二次精炼、化学成分分析、保温后，再经过在线除气、除渣后进行浇铸，浇铸温度为720℃～730℃；

（3）均匀化退火

将铸锭装入均匀化退火炉中，随炉升温到600℃～620℃，保温时间4h～8h，进行均匀化退火后，迅速将铸锭转移到冷却炉中，采用喷水雾的冷却方式，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

检验合格的铸锭，加热到360℃～420℃后，挤压出所需要规格的管坯；在挤压过程中，根据挤压比大小，合理调整挤压速度，控制管坯出模孔温度不超过450℃；

（5）拉拔

根据管材的规格大小，采用固定短芯棒方式，经过2～3道次，将管坯拉拔成所需要规格尺寸的铝圆管。