CN102329989B - 一种铝合金材料及其制造双零铝箔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金材料及其制造双零铝箔的方法，铝合金的成分及重量百分比是Si：0.09-0.15%，Fe：0.75-1.05%，Mg：0.03-0.05%，Ti：0.02-0.03%，Cu≤0.01%，？Mn≤0.01%，Cr≤0.01%，Zn≤0.01%，？Al为余量。本发明提供的铝合金晶粒细小均匀，表面质量细腻，抗拉强度高，生产的双零箔成品针孔率小于200个/m2，抗拉强度在85-100MPa，延伸率大于2.5%。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金材料，具体涉及一种铝合金材料及其制造双零铝箔的方法。
背景技术
铝箔以其特有的性能在广阔的领域里满足着现代生产的各类需求。随着经济技术的发展，对铝箔品质的要求日益提高，希望铝箔的厚度更薄、针孔更少、力学性能和表面质量更高。
目前，大部分双零铝箔采用的是1235合金或8079合金，由于1235合金的元素总含量少，其双零箔成品的力学性能低，无法满足现代高速复合机的生产要求；而8079双零箔由于力学性能高，迎合了高速复合机的需求。同时，8079双零箔的表面质量比1235双零箔的表面质量更细腻，光泽度更均匀，针孔率更少，可以用于更高档的产品。
生产双零箔的坯料有铸轧坯料和热轧坯料两种，由于8079合金自身的成分
特点：低Si高Fe，目前，国际上的8079双零箔一般只采用热轧坯料生产，因
热轧坯料箔坯晶粒细小均匀，其双零箔成品表面细腻，光泽均匀。若采用8079铸轧坯料生产双零箔，其箔坯晶粒度难以控制，容易发生表层晶粒粗大现象，导致双零箔成品表面条纹明显，箔面粗糙，色差明显，光泽度不均匀。这是由8079合金的成分特点所决定的。与热轧坯料相比，铸轧坯料具有流程短，成本低等一系列优点，因此，开发8079铸轧坯料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是克服以上缺点，提供一种晶粒细小均匀，表面质量细腻，力学性能好的铝合金材料及用其制造双零箔的方法。
本发明的技术方案是：
一种铝合金材料，其成分及重量百分比如下：
Si：0.09-0.15%，Fe：0.75-1.05%，Mg：0.03-0.05%，Ti：0.02-0.03%，Cu≤0.01%，Mn≤0.01%，Cr≤0.01%，Zn≤0.01%，Al为余量。
一种双零铝箔的制造方法，包括如下步骤：
①、熔炼，将上述成分配比的铝合金进行熔炼；
②、铸轧，采用双辊式连续铸轧法将铝熔体铸轧成厚度为6.0-8.0mm的铸轧板；
③、冷轧，将步骤②所得的铸轧板轧至2.0-4.5mm厚；
④、中间退火，将步骤③所得的铝板在400-580℃下进行退火，退火时间为5-25h；
⑤、二次冷轧，将步骤④所得的铝板继续轧至0.3-0.8mm厚；
⑥、二次中间退火，将步骤⑤所得的铝箔在290-350℃下进行退火，退火时间为5-25h；
⑦、箔轧，将步骤⑥所得的铝箔轧至0.013-0.016mm厚，然后双合轧制到0.005-0.007mm，成为双零铝箔；
⑧、成品退火，将步骤⑦所得的双零铝箔在200-250℃下进行成品退火，退火时间为15-75h。
采用铸轧坯料生产的8079铸轧板，因冷却速度快，属于快速凝固，形成的化合物类型是亚稳非平衡化合物，在截面表层0.2mm内形成的化合物尺寸小于1μm，在截面中心部分为2-5μm，形成的化合物数量在表层较少，在中心部分较多。该亚稳非平衡化合物的热稳定性差，在退火过程中，容易发生溶解，产生的结果是，随着退火温度的升高，表层的化合物逐渐溶解，化合物尺寸越来越细小，化合物数量越来越少，导致化合物对晶界迁移的阻碍作用越来越弱，最终无法阻碍晶界的迁移，晶界的迁移、扩张与合并，使得晶粒发生长大，从而在表层形成粗大的晶粒。中心部分因化合物尺寸较大，数量较多，在退火过程中仍然保持较强的对晶界迁移的阻碍作用，于是中心部分的晶粒不容易发生长大。8079铸轧坯料的这一现象是由其成分特点所决定的，要解决该问题可以从成分上进行优化，并采用与之匹配的退火工艺和轧制工艺。
本发明提供的铝合金及用其制造双零箔的方法，在铝合金成分中添加了Mg元素，并使用铸轧坯料生产双零箔。合金成分中添加了Mg元素,Mg主要分布于晶界，可以阻碍晶界的迁移，从而细化晶粒。此外，Mg可以与Si元素形成中间化合物Mg2Si，该化合物比较稳定，不容易发生分解，熔点为1102℃，在高温下能够阻碍晶界的迁移，也起到细化晶粒的作用。
Mg的添加能够明显增加材料的强度，但是，当Mg的含量大于0.05%时，合金的强度较高，不利于轧制0.005-0.007mm铝箔，表现为：一方面，增加了加工参数，需要采用较大的轧制力、后张力等，从而增加能耗，减少设备寿命，更严重的是增加铝箔的针孔率；另一方面，成品退火也必须采用更高的退火温度和更长的退火时间，不利于节能降耗。因此，Mg含量控制在0.03-0.05%比较适合。
铝合金成分中，Si含量为0.09-0.15%，Fe含量为0.75-1.05%，低Si高Fe的比例，使绝大部分Si和合金中的Fe、Al形成化合物相，合金中固溶Si的含量减少，从而使合金中细小针孔大量减少，降低了针孔率。
在制造双零箔的工艺中，冷轧工艺的退火厚度和退火温度对退火后的晶粒度影响大。本发明提供的制造双零铝箔的方法中，冷轧采用两次冷轧和两次中间退火工艺，分别是在2.0-4.5mm进行第一次退火，退火温度为400-580℃，在0.3-0.8mm进行第二次退火，退火温度为290-350℃，两次退火工艺，促进铝箔坯料的晶粒形成细小、均匀的化合物相，铝箔坯料的平均晶粒尺寸在20-30μm，表面和中心部分晶粒均匀一致，与热轧箔坯的晶粒度相当。
本发明提供的铝合金材料及用其制造双零箔的方法，生产的双零箔成品针孔率在200个/m2以下，抗拉强度为85-100MPa，延伸率大于2.5%。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明技术方案做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
铝合金材料的成分及重量百分比：
Si：0.094%，Fe：0.92%，Mg:0.03%，Mn:0.001%，Cu：0.001%，Ti：0.03%，Cr:0.006%，Zn：0.001%，Al为余量。
实施例1的铝合金材料制造双零箔的方法，步骤如下：
①、熔炼，按实施例1所述成分配比的铝合金进行熔炼；
②、铸轧，采用双辊式连续铸轧法将铝熔体铸轧成厚度为7.0mm的铸轧板；
③、冷轧，将步骤②所得的铸轧板轧至2mm厚；
④、中间退火，将步骤③所得的铝板在580℃下进行退火，退火时间为25h；
⑤、二次冷轧，将步骤④所得的铝板继续轧至0.3mm厚；
⑥、二次中间退火，将步骤⑤所得的铝箔在290℃下进行退火，退火时间为5h；
⑦、箔轧，将步骤⑥所得的铝箔轧至0.014mm厚，然后双合轧制到0.005mm，成为双零铝箔；
⑧、成品退火，将步骤⑦所得的双零铝箔在250℃下进行成品退火，退火时间为75h。
生产的双零箔成品的性能指标：
| 针孔率（个/m2） | 抗拉强度（MPa） | 延伸率(%) |
| 200 | 85 | 3.0 |
实施例2
铝合金材料的成分及重量百分比：
Si：0.09%，Fe：0.99%，Mg:0.04%，Mn:0.003%，Cu：0.001%，Ti：0.02%，Cr:0.004%，Zn：0.01%，Al为余量。
实施例2的铝合金材料制造双零箔的方法，步骤如下：
①、熔炼，按实施例2所述成分配比的铝合金进行熔炼；
②、铸轧，采用双辊式连续铸轧法将铝熔体铸轧成厚度为8.0mm的铸轧板；
③、冷轧，将步骤②所得的铸轧板轧至4.5mm厚；
④、中间退火，将步骤③所得的铝板在450℃下进行退火，退火时间为10h；
⑤、二次冷轧，将步骤④所得的铝板继续轧至0.6mm厚；
⑥、二次中间退火，将步骤⑤所得的铝箔在300℃下进行退火，退火时间为15h；
⑦、箔轧，将步骤⑥所得的铝箔轧至0.015mm厚，然后双合轧制到0.007mm，成为双零铝箔；
⑧、成品退火，将步骤⑦所得的双零铝箔在220℃下进行成品退火，退火时间为50h。
生产的双零箔成品的性能指标：
| 针孔率（个/m2） | 抗拉强度（MPa） | 延伸率(%) |
| 60 | 100 | 2.54 |
实施例3
铝合金材料的成分及重量百分比：
Si：0.098%，Fe：0.84%，Mg:0.05%，Mn:0.007%，Cu：0.003%，Ti：0.04%，Cr:0.002%，Zn：0.003%，Al为余量。
实施例3的铝合金材料制造双零箔的方法，步骤如下：
①、熔炼，按实施例3所述成分配比的铝合金进行熔炼；
②、铸轧，采用双辊式连续铸轧法将铝熔体铸轧成厚度为6.8mm的铸轧板；
③、冷轧，将步骤②所得的铸轧板轧至3.5mm厚；
④、中间退火，将步骤③所得的铝板在525℃下进行退火，退火时间为17h；
⑤、二次冷轧，将步骤④所得的铝板继续轧至0.7mm厚；
⑥、二次中间退火，将步骤⑤所得的铝箔在340℃下进行退火，退火时间为21h；
⑦、箔轧，将步骤⑥所得的铝箔轧至0.014mm厚，然后双合轧制到0.007mm，成为双零铝箔；
⑧、成品退火，将步骤⑦所得的双零铝箔在230℃下进行成品退火，退火时间为45h。
生产的双零箔成品的性能指标：
| 针孔率（个/m2） | 抗拉强度（MPa） | 延伸率(%) |
| 50 | 97 | 2.6 |
实施例4
铝合金材料的成分及重量百分比：
Si：0.15%，Fe：1.05%，Mg:0.035%，Mn:0.008%，Cu：0.002%，Ti：0.035%，Cr:0.005%，Zn：0.005%，Al为余量。
实施例4的铝合金材料制造双零箔的方法，步骤如下：
①、熔炼，按实施例4所述成分配比的铝合金进行熔炼；
②、铸轧，采用双辊式连续铸轧法将铝熔体铸轧成厚度为6.0mm的铸轧板；
③、冷轧，将步骤②所得的铸轧板轧至3.0mm厚；
④、中间退火，将步骤③所得的铝板在400℃下进行退火，退火时间为5h；
⑤、二次冷轧，将步骤④所得的铝板继续轧至0.8mm厚；
⑥、二次中间退火，将步骤⑤所得的铝箔在350℃下进行退火，退火时间为25h；
⑦、箔轧，将步骤⑥所得的铝箔轧至0.013mm厚，然后双合轧制到0.006mm，成为双零铝箔；
⑧、成品退火，将步骤⑦所得的双零铝箔在200℃下进行成品退火，退火时间为15h。
生产的双零箔成品的性能指标：
| 针孔率（个/m2） | 抗拉强度（MPa） | 延伸率(%) |
| 180 | 95 | 2.7 |
实施例5
铝合金材料的成分及重量百分比：
Si：0.11%，Fe：0.75%，Mg:0.045%，Mn:0.01%，Cu：0.01%，Ti：0.03%，Cr:0.01%，Zn：0.01%，Al为余量。
实施例5的铝合金材料制造双零箔的方法，步骤如下：
①、熔炼，按实施例5所述成分配比的铝合金进行熔炼；
②、铸轧，采用双辊式连续铸轧法将铝熔体铸轧成厚度为6.5mm的铸轧板；
③、冷轧，将步骤②所得的铸轧板轧至4mm厚；
④、中间退火，将步骤③所得的铝板在545℃下进行退火，退火时间为23h；
⑤、二次冷轧，将步骤④所得的铝板继续轧至0.5mm厚；
⑥、二次中间退火，将步骤⑤所得的铝箔在320℃下进行退火，退火时间为15h；
⑦、箔轧，将步骤⑥所得的铝箔轧至0.016mm厚，然后双合轧制到0.0065mm，成为双零铝箔；
⑧、成品退火，将步骤⑦所得的双零铝箔在240℃下进行成品退火，退火时间为60h。
生产的双零箔成品的性能指标：
| 针孔率（个/m2） | 抗拉强度（MPa） | 延伸率(%) |
| 140 | 90 | 2.8 |
实施例6
铝合金材料的成分及重量百分比：
Si：0.13%，Fe：1.03%，Mg:0.05%，Mn:0.004%，Cu：0.007%，Ti：0.025%，Cr:0.001%，Zn：0.006%，Al为余量。
实施例6的铝合金材料制造双零箔的方法，步骤如下：
①、熔炼，按实施例6所述成分配比的铝合金进行熔炼；
②、铸轧，采用双辊式连续铸轧法将铝熔体铸轧成厚度为7.5mm的铸轧板；
③、冷轧，将步骤②所得的铸轧板轧至2.5mm厚；
④、中间退火，将步骤③所得的铝板在480℃下进行退火，退火时间为15h；
⑤、二次冷轧，将步骤④所得的铝板继续轧至0.4mm厚；
⑥、二次中间退火，将步骤⑤所得的铝箔在330℃下进行退火，退火时间为20h；
⑦、箔轧，将步骤⑥所得的铝箔轧至0.013mm厚，然后双合轧制到0.0055mm，成为双零铝箔；
⑧、成品退火，将步骤⑦所得的双零铝箔在210℃下进行成品退火，退火时间为30h。
生产的双零箔成品的性能指标：
| 针孔率（个/m2） | 抗拉强度（MPa） | 延伸率(%) |
| 190 | 87 | 2.95 |
Claims (2)
1.一种铝合金材料，其特征在于，其成分及重量百分比如下：
Si：0.09-0.15%，Fe：0.75-1.05%，Mg：0.03-0.05%，Ti：0.02-0.03%，Cu≤0.01%，Mn≤0.01%，Cr≤0.01%，Zn≤0.01%，Al为余量。
2.一种双零铝箔的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
①、熔炼，按权利要求1所述成分配比的铝合金进行熔炼；
②、铸轧，采用双辊式连续铸轧法将铝熔体铸轧成厚度为6.0-8.0mm的铸轧板；
③、冷轧，将步骤②所得的铸轧板轧至2.0-4.5mm厚；
④、中间退火，将步骤③所得的铝板在400-580℃下进行退火，退火时间为5-25h；
⑤、二次冷轧，将步骤④所得的铝板继续轧至0.3-0.8mm厚；
⑥、二次中间退火，将步骤⑤所得的铝箔在290-350℃下进行退火，退火时间为5-25h；
⑦、箔轧，将步骤⑥所得的铝箔轧至0.013-0.016mm厚，然后双合轧制到0.005-0.007mm，成为双零铝箔；
⑧、成品退火，将步骤⑦所得的双零铝箔在200-250℃下进行成品退火，退火时间为15-75h。
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