CN106756667B - 一种阳极氧化用铝合金的过程热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳极氧化用铝合金的过程热处理工艺，步骤如下：（1）铝合金板锭先在450～490℃进行均匀化处理；（2）热轧：均匀化处理后，在410～460℃开轧，终轧温度控制在235～270℃；（3）自然时效处理：热轧后自然放置48小时；（4）自然时效处理后，进行冷轧、清洗、退火，退火温度为320～340℃。本发明工艺简单，适用于工业批量化生产，产品能够满足各类产品的阳极氧化处理需要，普铝1090铝合金采用本发明的处理工艺可获得与工业高纯铝为母材的国外同类产品的高成型能力和高亮度。

Description

一种阳极氧化用铝合金的过程热处理工艺

技术领域

本发明属于铝合金加工领域，具体涉及一种阳极氧化用铝合金的过程热处理工艺。

背景技术

阳极氧化用1090铝合金，属于目前国际以工业纯铝（铝纯度为≥99.90%，一般不超过99.93%）为基材，广泛应用于照明装饰领域的最高等级的铝合金产品，按其使用状态，又分为阳极氧化用软态（含半软态）产品及阳极氧化用硬态产品，其中阳极氧化用1090软态（含半软态）产品，以明光型反光用1090反光器（国内也称为反光罩）为代表，产品以高亮度、高成型能力为特点，广泛使用于室内外及交通照领域；而阳极氧化用1090硬态产品，则以1090镜面板为代表（德国安铝所使用的1085镜面板，是Ti含量超出BSEN 573-3-2009控制范围后的产品，其母材铝纯度＞99.90%，故而业内均将其纳入1090铝合金的范畴），产品具有高亮度无底纹的质量特点，广泛应用在高端交通、装饰、室内外照明等领域。目前国内在交通照明装饰领域的铝合金产品，集中在中低端的1070及1050、1060等牌号铝合金，反光率在60～70%，该类产品的加工方法，除了DC（热轧轧制）加工方式外，甚至还有CC（铸轧轧制）轧制的方法生产，这种核心技术的缺失和国内市场的无序竞争，不仅导致了国内企业开发1090高端阳极氧化材料的投资风险升高，同时也致使我国开发阳极氧化产品高端化的步伐停滞不前。

阳极氧化用1090铝合金的具体加工工艺，随其产品用途的不同而略有不同，但是，其最终必须经过阳极氧化的工艺流程要求和基本相同的产品质量需求，决定阳极氧化用1090铝合金产品的典型的技术路线如下：

1）、阳极氧化用硬态1090铝合金典型技术路线

阳极氧化用硬态1090铝合金，其主要加工流程需要经过板锭铸造、板锭锯切与铣面、板锭均匀化与热加工、板锭冷加工、板材厚料清洗、板材中间热处理、板材镜面加工、板材拉矫与切边、板材清洗与覆膜、板材阳极氧化，等十个主要环节。但就技术难度而言，镜面加工前的板锭铸造、板锭热加工、板锭冷加工与中间热处理等四个环节，是整个产业的核心技术所在，并且，这四个环节还存在着相互制约与平衡的内在关系，具体而言，阳极氧化用硬态1090产品的典型技术路线如下：

板锭铸造→→板锭锯切与铣面→→板锭均匀化→→热轧→→冷轧→→中间退火→→镜面轧制→→拉矫切边→→清洗覆膜→→阳极氧化→→成品

2）、阳极氧化用软态1090铝合金典型技术路线

阳极氧化用软态1090铝合金产品，因用途用法与硬态产品存在明显差异，故而在加工流程上也存在一定程度的差别，最典型的加工流程主要包含：板锭铸造、板锭锯切与铣面、板锭均匀化与热加工、板锭冷加工、卷材清洗、卷材退火、卷材开板、板材冲压成型、阳极氧化等九大环节，整个产业的技术核心，仍旧集中在板锭铸造、板锭均匀化与热加工、板锭表面处理等几个核心环节，具体而言，阳极氧化用软态1090铝合金产品的典型技术路线如下：

板锭铸造→→板锭锯切与铣面→→板锭均匀化→→热轧→→冷轧→→清洗→→退火→→开板→→冲压（或者旋压）成型→→阳极氧化→→成品。

阳极氧化用1090铝合金产品，具有两个非常明确的技术指标，分别是高的反光率（业内称为亮度，同时用相互对立的镜面反射率和漫反射率来表征）和阳极氧化后无影响反光均匀性的底纹。影响反光率的因素，主要集中在板锭晶粒度、板锭铝纯度、氧化后的氧化膜均匀性及密集程度、毛料表面均匀性和一致性及镜面加工的界面状态控制等五个方面；而影响底纹缺陷的主要因素，则集中在表面与界面均匀性、毛料表面清洁性和镜面加工时的界面状态控制精度等三个方面，而镜面加工时的界面状态控制精度，又集中在绝对压下量控制、板型控制和润滑状态控制，这三个相互影响又相互平衡的技术指标上。

以阳极氧化用1090产品的典型加工工艺流程为基础，影响产品质量的主要因素在如下几个方面：

1）板锭铸造

1090铝合金属于工业纯铝系列产品，需要在板锭铸造时同时解决相互对冲的铝纯度控制与晶粒度控制两个核心问题。铝纯度控制就是铸造过程清洁化控制，以尽可能防止其他组元引入为原则进行过程清洁化控制，而板锭晶粒度控制，并且必须达到一级的水品，又客观上需要大量的晶粒细化剂参与板锭铸造，而且，产品最终需要进行阳极氧化的产品制造特点，又导致晶粒细化剂在参与晶粒度控制的同时，要严格控制板锭中的B元素，从而只能选择晶粒细化效果比较弱的贫B晶粒细化剂，从而客户上又需要增加晶粒细化剂的使用量来保证板锭晶粒度等级，导致Ti的含量的增加，反过来又降低了铝纯度，从而需要铝纯度更高的精铝液来进行板锭铸造（国际上最高端的香港美亚的1090铝合金，就是使用价格非常昂贵的铝纯度为99.95%的工业高纯铝来铸造1090铝合金板锭，国内则完全没有开发出同等质量水平的板锭），总而言之，这一产品在铸造方面的核心技术，在于如何使用铝纯度尽可能低的铝液，通过工艺控制和平衡，得到晶粒度为一级的1090铝合金板锭，从而以低成本的工业纯铝（99.90%）来铸造板锭，并达到国外使用工业高纯铝（99.95%）铸造板锭的质量水平。

2）热加工和冷加工的表面与界面均匀性及清洁性控制

1090铝合金产品阳极氧化用途表面与界面特殊要求的实现，是通过热加工工和冷加工表面与界面遗传效应来实现，这种要求理论上需要以弧长配法为基础，以热加工实现界面均匀化为目标设计热轧工艺，以冷加工实现表面一致性为工艺设计核心，并通过热加工与冷加工的工艺平衡，完成界面与表面均匀化与一致性，并且国外同行比如美亚实业通过热加工工序的多机架热连轧机（马来西亚美亚实业为“1+3”热连轧机）来实现这一特殊工艺功能。

3）高延伸率需求与板材组织控制（热处理）

高纯铝系产品的界面均匀性来源于组织均匀性，但高纯系产品在铸造时因铝纯度非常高，铸造时需严格控制晶粒细化剂的使用，高纯系产品的组织均匀性是最难控制的。阳极氧化用1090铝合金产品的组织控制核心，集中在板锭晶粒度控制、热加工的组织重整与时效、冷加工的界面控制与成品再结晶退火方面，并由此完成了热加工的板锭均匀化退火工艺及热终轧时效温度与冷轧成品退火工艺的设计与平衡方面的核心内容。

4）高亮度及高明度的控制

对于反光用1090铝合金硬态产品，其主要用途高端镜面装饰用，最终产品对表面的亮度、明度及均匀性控制要求非常高；从板锭铸造（成分要求）到热加工（表面控制与内部组织控制）再到后续冷轧、热处理、镜面轧制等因素都会对最终产品的亮度及明度产生重大的影响，因此要实现高亮度及高明度的要求，生产中的各个环节都需要严格的控制，从原料板锭的成分控制，到铣面量的控制、热轧轧制工艺、冷轧轧制、退火处理等必须严格按照规定执行。

发明内容

本发明的目的是对现有阳极氧化用铝合金的热处理进行改进，提供了一种阳极氧化用铝合金的过程热处理工艺，以使采用普铝原料即可生产出与工业高纯铝为母材的国外同类产品的高成型能力和高亮度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种阳极氧化用铝合金的过程热处理工艺，步骤如下：

（1）铝合金板锭先在450～490℃进行均匀化处理；

（2）热轧：均匀化处理后，在410～460℃开轧，终轧温度控制在235～270℃；

（3）自然时效处理：热轧后自然放置48小时；

（4）自然时效处理后，进行冷轧、清洗、退火，退火温度为320～340℃。

优选地，步骤（1）的均匀化处理时间为8小时。

优选地，步骤（4）退火保温时间为8～12小时。

优选地，步骤（4）退火时，以70～80℃/h的速度进行升温。

本发明工艺简单，适用于工业批量化生产，产品能够满足各类产品的阳极氧化处理需要，普铝1090铝合金采用本发明的处理工艺可获得与工业高纯铝为母材的国外同类产品的高成型能力和高亮度。本发明适用于1090（也同样适用于同用途的1070、1080、1085合金）铝合金的热处理及组织均匀化控制。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

对1090软态铝合金板锭进行450℃低温均匀化，保温8h；然后在410～430℃进行低温开轧，控制热轧的终轧温度在235～250℃的特定温度区间，采取自然时效的方法暂放48h后进行冷轧，先使用0.55～0.65μm的高粗糙度毛化工作辊进行三个道次的半成品生产，然后使用粗糙度为0.35～0.38μm的低粗糙度工作进行两个道次的成品轧制，冷轧完成后进行清洗，需在48小时内完成清洗，清洗后的产品在普通的空气退火炉中进行退火，在5h内炉温升至400℃，待料温达到340℃开始计时，保温8小时，保温后采用风冷方式进行冷却。

1090软态铝合金板锭采用上述工艺处理后，产品的成型能力和阳极氧化后的表面亮度两个核心指标上达到与精铝1A95产品同样的水平。

实施例2

对1090硬态铝合金板锭进行490℃低温均匀化，保温8h；然后在440～460℃开轧，控制热轧的终轧温度在250～270℃的特定温度区间，采取自然时效的方法暂放48h后，料温低于60℃进行冷轧，使用0.50～0.60μm的高粗糙度毛化工作辊进行三个道次的半成品生产，半成品轧制完成后进行物料表面的清洗工作，清洗完成后在5h内炉温升至360℃，待料温达到320℃开始保温计时，保温时间12h，保温后采用风冷方式进行冷却，待物料料温低于60℃时，使用粗糙度为0.30～0.35μm的低粗糙度工作进行两个道次的成品轧制，冷轧完成后需在48h内进行成品入库前的清洗。

1090硬态铝合金板锭采用上述工艺处理后，最终经阳极氧化后的镜面板产品的反光性能达到国外进口产品同等水平，经最终客户使用验证，达到客户的使用要求。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种阳极氧化用铝合金的过程热处理工艺，所述铝合金为1090铝合金，步骤如下：

（1）铝合金板锭先在450～490℃进行均匀化处理；

（2）热轧：均匀化处理后，在410～460℃开轧，终轧温度控制在235～270℃；

（3）自然时效处理：热轧后自然放置48小时；

（4）自然时效处理后，进行冷轧、清洗、退火，退火温度为320～340℃。

2.根据权利要求1所述的过程热处理工艺，其特征在于：步骤（1）的均匀化处理时间为8小时。

3.根据权利要求1所述的过程热处理工艺，其特征在于：步骤（4）退火保温时间为8～12小时。

4.根据权利要求1所述的过程热处理工艺，其特征在于：步骤（4）退火时，以70～80℃/h的速度进行升温。