CN102912191B - 一种3003反射箔铝合金及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3003反射箔铝合金，在铝合金中含有硅、铁、铜、锰、锌、镁、钛和不可避免的杂质，其余的含量为铝。所述技术工艺包括配料、熔炼、静置炉冶炼、晶粒细化、在线除气除渣、过滤除渣、连续铸轧、冷轧、终轧、分切和包装。通过上述材料成分的配置及加工和工艺设置，使加工成的铝合金箔可获得大量均匀细小弥散的二相化合物和变形均匀的加工组织，利用二相化合物与Al基体电极电位差，通过化学腐蚀处理来实现均匀密集的腐蚀坑貌，来增加铝合金箔的比表面积；利用变形均匀的加工组织来保证，腐蚀处理后的铝合金箔表面具有色泽均匀一致的高表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料及铝合金板材的加工工艺，具体涉及一种3003反射箔铝合金及其加工工艺。
背景技术
增加铝合金箔比表面积是提高太阳能平板集热器板芯材料吸热面积的关键技术，其主要目的是在铝箔表面形成密集多孔W、Mo/Al2O3涂层，使表面不连续的空隙尺寸与可见光谱峰值相当(太阳光辐射的能量主要分布在波长λ为0.25～3μm的光谱区内)，从而对可见光起到陷阱作用，进而提高对太阳能的吸收率。
在现有技术中，增加铝合金箔比表面积的制造方法有物理法和化学法两种。物理法主要通过铝箔表面毛化或钝化来实现，其处理技术相对来讲比较容易想到，而化学方法目前比较常用的是通过电化学腐蚀处理技术或纯化学腐蚀处理技术来实现。化学腐蚀处理的关键技术在于铝合金箔的内在冶金组织结构的设计与控制和化学腐蚀溶液成分的配方与腐蚀流程的设计。其中铝合金箔的内在冶金组织结构的设计与控制是最为关键的技术，该技术在专利申请文献“一种用于反射箔的铝合金及加工工艺”公开号为CN101671786A中已有相关说明，其发明的目的在于设计一种铝合金材料，以及将该材料加工成铝箔的加工工艺，使得加工成的铝合金箔的变形组织获得较高的位错密度，减轻FeAl3、CuAl2化合物对化学腐蚀产生位错腐蚀坑形貌的影响来提高铝合金箔比表面积。然而上述公开的发明专利，在其技术方案中，选用的是1070A合金作为生产太阳能铝箔的材料，这种材料的生产成本相对较高、熔炼铸轧技术相对较为复杂。因此有必要设计一种生产成本低，易于熔炼铸轧材料用于生产太阳能铝箔。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，设计一种合金成分和加工工艺，使加工成的铝合金箔获得大量均匀细小弥散的二相化合物和变形均匀的加工组织，利用二相化合物与Al基体电极电位差通过化学腐蚀处理来实现均匀密集的腐蚀坑貌，来增加铝合金箔的比表面积；利用变形均匀的加工组织来保证腐蚀处理后的铝合金箔表面具有色泽均匀一致的高表面质量。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种3003反射箔铝合金，其特征在于，在所述铝合金中含有小于等于0.40wt％的硅、0.40～0.60wt％的铁、0.05～0.20wt％的铜、0.9～1.5wt％的锰、小于等于0.1wt％锌的、小于等于0.03wt％的镁、小于等于0.1wt％的钛和不可避免的杂质，其余的含量为铝。
其中优选的技术方案是，所述铝合金中含有0.10～0.20wt％的硅、0.46～0.50wt％的铁、0.14～0.18wt％的铜、0.95～1.05wt％的锰、小于等于0.03wt％锌的、小于等于0.01wt％的镁、小于等于0.05wt％的钛和不可避免的杂质，其余的含量为铝。
本发明还提供了一种3003反射箔铝合金的加工工艺，其特征在于，所述工艺包括如下加工步骤：
S1：配料，按权1或2所述的配比将原料配置好；
S2：熔炼，将上述比例备好的炉料加入到火焰反射炉中，熔化并升温，温度达到730～760℃时分析并调整成份，然后扒渣、调温，得到铝合金熔体；
S3：静置炉冶炼，将铝合金熔体转注至静置炉静置10分钟后再精炼，精炼时间10～15min；
S4：晶粒细化，在精炼过程中向净值炉内加入铝钛硼细化剂进行晶粒细化，加入量为2kg～4kg/吨铝；
S5：在线除气除渣，将铝合金熔体通过除气箱内的氮气精炼排除杂质气体，并且每隔两小时扒渣一次；
S6：过滤除渣，将铝合金熔体经过滤箱，用双通道双级陶瓷过滤板进行过滤除渣；
S7：连续铸轧，在铸轧区内实现铸造、轧制变形，将液态金属铝合金熔体铸轧成5.0～8.0mm的板带，再经过板形的调整、剪切、卷取得到稳定铸轧坯料；
S8：冷轧，通过冷轧机将铸轧坯料轧制至成厚度为4.5～5.8mm的冷轧坯料，然后进行一次中间退火，一次中间退火冷却后再将冷轧坯料轧制成0.4～0.6mm厚冷轧坯料，然后再进行二次中间退火，二次中间退火冷却后再将铝板轧制成0.2～0.3mm厚的冷轧坯料；
S9：终轧，将0.2～0.3mm厚的冷轧坯料再轧制到0.07～0.105mm时进行一次自然时效，最后轧制成0.02～0.05mm的分切坯料；
S10：分切、包装，将0.02～0.05mm终轧坯料分切成太阳能铝箔需要的尺寸和形状，然后进行包装。
其中优选的技术方案是，所述4.5～5.8mm一次中间退火制度是在炉气温度420～520℃下处理22～36h，然后在料温达到420～480℃时降温至430～490℃下处理3～8h。
优选的技术方案还包括，所述二次中间退火是在炉气温度320～400℃下处理20～30h，然后在料温达到330～380℃时降温至330～370℃下处理3～8h。
优选的技术方案还包括，所述自然时效是在室温下停放20～120h。
优选的技术方案还包括，在所述轧铸区内通过铸轧机铸嘴，所述熔体流向两个相向转动且内部通有循环冷却水的铸轧辊。
优选的技术方案还包括，所述包装是采用悬挂式木箱式包装。
优选的技术方案还包括，在所述连续铸轧步骤中，铸轧机按钛丝进给速度380～400mm/min；前箱内熔体温度690～700℃；主机速度0.6～0.8m/min；辊缝4.3～5.0mm；铸轧区长度54～58mm；铸嘴开口度10.5～12mm；预载力350～450T；卷取张力30～40kN工艺参数范围铸轧生产成7.5mm板带，经过板形调整、剪切、卷取，轧出铸轧坯料。
优选的技术方案还包括，在所述一次中间退火步骤中，待炉温≤100℃时装炉，升温1.5h至460～500℃，保温30h，降温1h至460℃，保温3～8h，降温1h至340℃，出炉自然冷却；拐点金属温度：450℃，温差比例＝2∶1；在所述二次中间退火步骤中，待炉温≤100℃装炉，升温1.5h至340～380℃，保温30h，降温1h至340℃，保温3～8h，出炉自然冷却；拐点金属温度：330℃，温差比例＝2∶1。
本发明的优点和有益效果在于：
1、采用连续铸轧法生产工艺，可以从铝合金熔体直接轧制成5.0～8.0mm厚板坯，与热轧法需经过铸造、均火、锯切铣面、加热，再热轧成7.0mm厚的板坯相比，本发明的工艺流程短，设备投资少，占地面积小，节能效果好，生产成本至少降低60％以上，该方法更有利于推广应用。
2、采用连续铸轧→冷轧→箔轧法生产工艺，与热轧法相比，板形稳定，中凸度可控制在0.1％～0.8％，成品尺寸精度高，可达0.001mm。
3、采用连续铸轧→冷轧→箔轧法生产工艺，产品表面光洁，组织均匀，性能稳定，主要性能指标如下：
a)标示21±1μm，拉力：≥1.7kg/cm，抗弯：≥90次，重量300±20mg，腐蚀率≤14％，容量≥110μf/cm2。
b)标示22±1μm，拉力：≥2.0kg/cm，抗弯：≥100次，重量310±20mg，腐蚀率≤16％，容量≥260μf/cm2。
c)标示27±1μm，拉力：≥2.1kg/cm，抗弯：≥110次，重量360±20mg，腐蚀率≤22％，容量≥340μf/cm2。
d)标示38±1μm，拉力：10.5～12kg/cm，抗弯：45～55次，重量480±20mg，腐蚀率≤28％，容量≥540μf/cm2。
e)标示41±1μm，拉力：11.8-12.5kg/cm，抗弯：45-48次，重量510±20mg，腐蚀率≤28％，容量≥580μf/cm2。
标示47±1μm，拉力：11.8-12.5kg/cm，抗弯：38-45次，重量600±20mg，腐蚀率≤28％，容量≥600μf/cm2
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例如下：
一种3003反射箔铝合金，铝合金中含有如下化学成分：
一种3003反射箔铝合金的加工工艺，其工艺包括如下加工步骤：
第一步：配料，按上述化学成分及配比将原料配置好；
第二步：熔炼，将符合要求的铝锭和废料加入到火焰反射炉中，加热熔化后进行充分搅拌，在温度达到735℃时进行成份分析，根据分析结果加入Fe、Si、Cu、Mn、Zn、Ti、Mg进行成份调整；成份合格后调整温度，铝合金熔体出炉温度755℃。
第三步：静置炉精炼，将铝合金熔体转注至静置炉静置10分钟后进行一次氮气喷粉精炼，精炼时间为10～15分钟，精炼完后扒去表面浮渣。静置炉的温度控制在740～750℃；根据氢含量的情况决定是否每隔2小时作一次氮气精炼，精炼时间：15～20分钟。，
第四步：晶粒细化，将铝钛硼晶粒细化剂通过钛丝进给机加入到除气箱铝液入口处，加入量为2kg～4kg/吨铝，对熔体进行变质细化。
第五步：在线除气除渣，将铝合金熔体经除气箱，通过质量百分数为99.995％的氮气进行除氢，在线除气时除气箱的温度保持在730～750℃，并且每隔两小时对除气箱进行一次扒渣，使铝合金熔体中氢含量小于0.15ml/100gAl。
第六步：过滤，经过滤箱，采用双通道过滤精度为30PPI和60PPI的双级陶瓷过滤板过滤。
第七步：连续铸轧，将铝合金熔体通过铸轧机按钛丝进给速度380～400mm/min；前箱内熔体温度690～700℃；主机速度0.6～0.8m/min；辊缝4.3～5.0mm；铸轧区长度54～58mm；铸嘴开口度10.5～12mm；预载力350～450T；卷取张力30～40kN工艺参数范围铸轧生产成7.5mm板带，经过板形调整、剪切、卷取，轧出铸轧坯料；
第八步：冷轧，7.5±0.3→5.0(一次中间退火)→2.8→1.6→0.9→0.4(重卷机切边二次中间退火)→0.24(直接转箔轧生产)。
第九步：一次中间退火，待炉温≤100℃装炉，升温1.5h至460～500℃，保温30h，降温1h至460℃，保温3～8h，降温1h至340℃，出炉自然冷却。拐点金属温度：450℃，温差比例＝2∶1。
第十步：二次中间退火，待炉温≤100℃装炉，升温1.5h至340～380℃，保温30h，降温1h至340℃，保温3～8h，出炉自然冷却。拐点金属温度：330℃，温差比例＝2∶1
第十一步：终轧，0.24→0.15→0.09(停放72h自然时效)→0.062→0.047(停放24h自然时效)→0.038(停放24h自然时效)→0.027(停放24h自然时效)→0.021±0.001。
0.24→0.15→0.09(停放72h自然时效)→0.062→0.047(停放24h自然时效)→0.041(停放24h自然时效)→0.029(停放24h自然时效)→0.022±0.001。
0.24→0.15→0.09(停放72h自然时效)→0.062→0.047(停放24h自然时效)→0.038(停放24h自然时效)→0.027±0.001。
0.24→0.15→0.09(停放72h自然时效)→0.062→0.047(停放24h自然时效)→0.038±0.001。
0.24→0.15→0.09(停放72h自然时效)→0.062→0.047(停放24h自然时效)→0.041±0.001。
0.24→0.15→0.09(停放72h自然时效)→0.062→0.047±0.001。
第十二步：分切，将粗中轧制成0.021mm、0.022mm、0.027mm、0.038mm、0.041mm、0.047mm的分切坯料分切成客户所需求的太阳能箔。
第十三步：检查包装，采用悬挂式箱式包装，运输到客户手中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种3003反射箔铝合金的加工工艺，其特征在于，所述工艺包括如下加工步骤：
S1：配料，按铝合金中含有小于等于0.40wt％的硅、0.40～0.60wt％的铁、0.05～0.20wt％的铜、0.9～1.5wt％的锰、小于等于0.1wt％的锌、小于等于0.03wt％的镁、小于等于0.1wt％的钛和不可避免的杂质，其余的含量为铝的配比将原料配置好；
S2：熔炼，将上述比例备好的炉料加入到火焰反射炉中，熔化并升温，温度达到730～760℃时分析并调整成份，然后扒渣、调温，得到铝合金熔体；
S3：静置炉冶炼，将铝合金熔体转注至静置炉静置10分钟后再精炼，精炼时间10～15min；
S4：晶粒细化，在精炼过程中向静置炉内加入铝钛硼细化剂进行晶粒细化，加入量为2kg～4kg/吨铝；
S5：在线除气除渣，将铝合金熔体通过除气箱内的氮气精炼排除杂质气体，并且每隔两小时扒渣一次；
S6：过滤除渣，将铝合金熔体经过滤箱，用双通道双级陶瓷过滤板进行过滤除渣；
S7：连续铸轧，在铸轧区内实现铸造、轧制变形，将液态金属铝合金熔体铸轧成5.0～8.0mm的板带，再经过板形的调整、剪切、卷取得到稳定铸轧坯料；
S8：冷轧，通过冷轧机将铸轧坯料轧制至成厚度为4.5～5.8mm的冷轧坯料，然后进行一次中间退火，一次中间退火冷却后再将冷轧坯料轧制成0.4～0.6mm厚冷轧坯料，然后再进行二次中间退火，二次中间退火冷却后再将铝板轧制成0.2～0.3mm厚的冷轧坯料；在所述一次中间退火步骤中，待炉温≤100℃时装炉，升温1.5h至460～500℃，保温30h，降温1h至460℃，保温3～8h，降温1h至340℃，出炉自然冷却；拐点金属温度：450℃，温差比例＝2∶1；在所述二次中间退火步骤中，待炉温≤100℃装炉，升温1.5h至340～380℃，保温30h，降温1h至340℃，保温3～8h，出炉自然冷却；拐点金属温度：330℃，温差比例＝2∶1；
S9：终轧，将0.2～0.3mm厚的冷轧坯料再轧制到0.07～0.105mm时进行一次自然时效，最后轧制成0.02～0.05mm的分切坯料；
S10：分切、包装，将0.02～0.05mm终轧坯料分切成太阳能铝箔需要的尺寸 和形状，然后进行包装。
2.如权利要求1所述3003反射箔铝合金的加工工艺，其特征在于，所述自然时效是在室温下停放20～120h。
3.如权利要求1所述3003反射箔铝合金的加工工艺，其特征在于，所述包装是采用悬挂式木箱式包装。
4.如权利要求1所述3003反射箔铝合金的加工工艺，其特征在于，在所述连续铸轧步骤中，铸轧机按钛丝进给速度380～400mm/min；前箱内熔体温度690～700℃；主机速度0.6～0.8m/min；辊缝4.3～5.0mm；铸轧区长度54～58mm；铸嘴开口度10.5～12mm；预载力350～450T；卷取张力30～40kN工艺参数范围铸轧生产成7.5mm板带，经过板形调整、剪切、卷取，轧出铸轧坯料。
5.如权利要求1所述3003反射箔铝合金的加工工艺，其特征在于，S1：配料，按铝合金中含有0.10～0.20wt％的硅、0.46～0.50wt％的铁、0.14～0.18wt％的铜、0.95～1.05wt％的锰、小于等于0.03wt％锌的、小于等于0.01wt％的镁、小于等于0.05wt％的钛和不可避免的杂质，其余的含量为铝。
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