CN108642330A - 一种高反光灯罩用铝合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高反光灯罩用铝合金的制备方法，所述高反光灯罩用铝合金包括如下按重量百分比计的组分：Si：0.01‑0.035%，Fe：0.03%‑0.06%，Cu：＜0.01%、Ti：0.01%‑0.02%，Al：＞99.85%，其余杂质余量；制备方法包括将组分进行熔炼、铸造，得到铸锭，按组分进行配料；对铸造后的产品进行铣削；铸锭均匀化热处理；均匀化热处理后粗轧，然后进行双极均热；热轧坯料冷轧至成品厚度；热处理；然后拉弯矫倒卷。本发明产品反光度达到90%以上，同时抗压性、抗拉强度优于PC+ABS塑料材料，抗震方面优于玻璃陶瓷灯材料，切片冲压过程稳定顺畅，成型性好，综合性能优异。

Description

一种高反光灯罩用铝合金的制备方法

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，更具体地，涉及一种高反光灯罩用铝合金的制备方法。

背景技术

工厂厂房、市政工程均需要大量的照明设施，主要方式为采用高反光的材料将主光源的光线反射至需要照明的部位从而提供进一步工作的便利。长期以来反光材料主要采用玻璃、陶瓷镀膜、PC+ABS塑料、不锈钢、常规铝合金等材料。随着技术要求的不断提高，特别是精密度行业对于照明的严苛要求，常规的反光材料已经无法满足现有的照明需求。

玻璃、陶瓷镀膜成型相对复杂，大批量生产难度大，而且需要进行高岭土等烧结工序、镀膜工序，一定程度上对环保产生不利影响，同时此类材料生产的灯罩在强度方面，抗震方面较差，路灯，厂房屋顶等严苛环境下，整体损坏率相对较高。

不锈钢材料虽然在强度、抗震方面具有优势，但在整体反光度方面其他材料差，其整体反光度只有70%，因此不适合在需要高反光度的环境中使用。PC+ABS材料使用方面成型、反光方面具有一定优势，但是其在无法在严苛的环境中使用。较多的应用在小型汽车车灯材料方面。

传统纯铝系列(纯度＞99%)材料也有使用在反光灯罩上面的案例，但在整体生产过程中出现难以克服的工艺问题，纯铝系列材料因为纯度高，铸造形核点少，晶粒异常粗大，晶粒粗大会导致两个方面的问题，第一：热轧过程中不同织构倾向性强，导致轧制跑偏严重，导致报废。第二：晶粒偏大不均匀会导致灯罩材料出现暗影，影响反光度。

发明内容

本发明旨在结合反光灯罩材料的使用要求，综合考虑材料反光度、材料强度，材料硬度、材料成型性、材料批量加工性等诸多方面，试验开发本本专利高纯高反光灯罩用铝合金材料并进行工艺调整以解决上述所遇到的问题，弥补现有材料的技术弱点。

本发明的目的在于提供一种高反光灯罩用铝合金的制备方法。

本发明的上述技术目的通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种高反光灯罩用铝合金的制备方法，所述高反光灯罩用铝合金包括如下按重量百分比计的组分：Si：0.01-0.035%，Fe：0.03%-0.06%，Cu：＜0.01%、Ti：0.01%-0.02%，Al：＞99.85%，其余杂质 余量；

所述制备方法具体包括如下步骤：

S1. 按组分进行配料；将组分进行熔炼、铸造，得到铸锭；

S2. 对铸造后的产品进行铣削；

S3. 铸锭加热处理，铸锭保温温度550-560℃，铸锭保温时间4-6小时；出炉，热轧轧制3-4道次，总压下量15-25mm；

S4.粗轧，然后进行双极均热，双极均热为在595±5℃保温20-25小时，然后540±5℃保温4-6小时，出炉轧制，轧制过程中，开轧温度510-530℃，轧制终了温度285-320℃，铸锭经热轧成坯料；

S4. 热轧坯料冷轧至成品厚度；

S5. 热处理：热处理过程中，首先升温至240-260℃，保温2-6小时，然后排气，排气1-2小时后，继续升温至310-380℃，保温2-4小时；

S6. 拉弯矫倒卷。

优选地，步骤S1中，熔炼的温度为720-760℃，熔炼时间小于2小时；倒炉温度为750±5℃，静置温度为740±10℃，铸造温度为700±5℃。

优选地，步骤S2中，铣面过程中，大面单面控制5-8mm，去除激冷层；侧面不铣，切头尾尺寸＜100mm。

优选地，步骤S4中，冷轧出成品加工率控制35-50%，厚度公差控制≤±1%。

优选地，步骤S6拉弯矫倒卷过程中，延伸率控制在0.04%以下，单位张力6-10Mpa。

优选地，步骤S4中铸锭经热轧成4.0-7.5mm厚度的坯料。

本发明高反光性的获得：铝合金材料本身相对陶瓷材料以及不锈钢材料具有不可比拟的高反光度，同时根据光的反射原理，铝材纯度与反光性具有一定的线性关系，因此通过控制铝的纯度在99.85%以上，可以获得极为良好的光反射性能。

传统热轧生产采用加热-热轧的工艺流程进行生产，本发明热轧过程采用独创的加热-热压20mm-均热-热轧的两次独立轧制粗轧碎晶+双极均热工艺，两次独立轧制：通过初始的20mm热粗轧将粗大柱状晶进行充分破碎，避免了一次热轧过程中晶粒继续迅速生长产生织构倾向性强，导致轧制跑偏严重的工艺缺陷，并且小晶粒保证了灯罩的反光度。

然后进行双极均匀化退火，消除应力的同时促进溶质匀速均匀，并且可以降低冲压过程中的制耳现象。通过这一独创工艺，晶粒组织得到极大改善。

传统退火高等级的一般采用保护气体退火，但表面仍残存油痕，影响反光度。本方面采用中温负压+高温退火 的方式进行退火，通过高于轧制油馏程点的温度设置，以及保温，负压，将铝板表面残油排出，大大提高了产品外观质量。

易成型性：铝材冲压性能良好，具有良好的延展性，本发明铝材通过工艺控制延伸率可以达到40-45%，因此通过后期的冲压、旋压可以轻松获得需求的形状。

耐震耐压性：该合金基材抗拉强度可以达到70Mpa以上，冲压加工后材料强度得到进一步提升可以达到100Mpa以上，满足震动，挤压等严苛使用环境的要求，优于PC+ABS塑料的抗震性能。

批量生产能：铝材来源广泛，通过使用高精铝锭废料添加部分低成分废料即可获得原材料，铝材工业是中国传统工业,加工设备成熟，工艺较为稳定,适应大规模生产的需求。

相对于现有技术，本发明具有如下的优点及效果：

本发明的成分配比及工艺方法生产出的铝材反光度达到90%以上，同时抗压性、抗拉强度优于PC+ABS塑料材料，抗震方面优于玻璃陶瓷灯材料，切片冲压过程稳定顺畅，成型性好，是一款综合性能优良的高反光灯罩材料。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。

实施例1

材料的化学成分（WT%）如表1：

表1

（1）按本发明所述合金成分进行配料,经过熔炼、精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，熔炼炉温度控制温度范围750℃,此高温段熔炼时间小于2小时,避免铝液吸氢.倒炉温度750℃.静置温度740℃.铸造温度700℃.熔炼炉与静置炉取样光谱检测化学成分, 得到如表1的化学成分。

（2）铸锭厚度450mm，宽度1260mm，对大面铣削，大面单面铣削6mm，铸锭头尾切除100mm。

（3）铸锭保温温度550℃，铸锭保温时间4小时；出炉，热轧第一次轧制3道次，压下量分别为5,8,10mm，然后铸锭进行均热，595℃保温22小时，然后540℃保温4小时，出炉轧制，热轧的开轧厚度控制在515℃，终轧温度控制在295℃，热轧坯料的厚度为6.0mm。热轧总道次数量20.

（4）热轧坯料通过冷轧轧至1.0mm厚度，冷轧总道次数量4，厚度公差±1%。

（5）成品退火，成品热处理过程中，首先升温至245℃，保温3小时，然后开启负压风机排气，排气1.5小时后，继续升温至金属温度360℃，继续保温时间4小时，出炉。

（6）拉弯矫倒卷过程中，延伸率控制,在0.03%，单位张力8Mpa。

实施例2

材料的化学成分（WT%）如表2：

表2

（1）按本发明所述合金成分进行配料,经过熔炼、精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉,熔炼炉温度控制温度范围760℃,此高温段熔炼时间小于2小时,避免铝液吸氢.倒炉温度755℃.静置温度740℃.铸造温度695℃.熔炼炉与静置炉取样光谱检测化学成分,铝含量＞99.85%.

（2）铸锭厚度445mm，宽度1260mm，对大面铣削，大面单面铣削7mm，铸锭头尾切除120mm。

（3）铸锭保温温度555℃，铸锭保温时间5小时；出炉，热轧第一次轧制4道次，压下量分别为5,8,12mm，铸锭进行双级均热，598℃保温24小时，然后540℃保温5小时，出炉轧制，热轧的开轧厚度控制在520℃，终轧温度控制在290℃，热轧坯料的厚度为7mm。

（4）热轧坯料通过冷轧轧至1.0mm厚度，冷轧总道次数量4，厚度公差±1%。

（5）成品退火，成品热处理过程中，首先升温至248℃，保温4小时，然后开启负压风机排气，排气2小时后，继续升温至金属温度350℃，材料保温时间2小时。

（6）拉弯矫倒卷过程中，延伸率控制,在0.04%，单位张力8Mpa。

对比例1~5：

首先，目前铝合金冲压使用较为频繁的为3003合金，按国际标准的3003牌号铝合金做出对比例1，选取市场上成品玻璃镀膜反光罩进行检测做出对比例2，按照同等成分，不同工艺做出的对比例3、4、5，超出本发明的工艺条件以“#”示之。

3003铝合金对比例1：

材料的化学成分（WT%）如表3：

表3

（1）按上述成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行融化，经过精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭。对铸锭表面进行铣削。

（2） 对铸锭进行均热，铸锭的保温温度（#）610℃，铸锭保温时间为14小时。热轧的开轧厚度控制在540℃，终轧温度控制在290℃，热轧坯料的厚度为（#）7.0mm。

（3）热轧坯料通过冷轧轧至1.0mm厚度，冷轧总道次数量4，厚度公差±1%。

（4）成品退火，退火温度（#）450℃，材料保温时间3小时。

（5）拉弯矫倒卷过程中，延伸率控制,在0.03%，单位张力8Mpa。

对比例3：

材料的化学成分（WT%）如表4：

表4

（1）按本发明所述合金成分进行配料，经过熔炼、精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，熔炼炉温度控制温度范围750℃，此高温段熔炼时间小于2小时，避免铝液吸氢。倒炉温度750℃.静置温度740℃.铸造温度700℃.熔炼炉与静置炉取样光谱检测化学成分, 得到如表4的化学成分。

（2）铸锭厚度450mm，宽度1260mm，对大面铣削，大面单面铣削6mm，铸锭头尾切除100mm。

（3）铸锭进行均热，铸锭的保温温度550℃，铸锭保温时间为15小时（#）。热轧的开轧厚度控制在515℃，终轧温度控制在295℃，热轧坯料的厚度为6.0mm。热轧总道次数量20（#）。

（4）热轧坯料通过冷轧轧至1.0mm厚度，冷轧总道次数量4，厚度公差±1%。

（5）成品退火，成品热处理过程中，首先升温至245℃，保温3小时，然后开启负压风机排气，排气1.5小时后，继续升温至金属温度350℃，材料保温时间4小时。

（6）拉弯矫倒卷过程中，延伸率控制,在0.03%，单位张力8Mpa。

对比例4：

材料的化学成分（WT%）如表5：

表5

（1）按本发明所述合金成分进行配料,经过熔炼、精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉,熔炼炉温度控制温度范围750℃,此高温段熔炼时间小于2小时,避免铝液吸氢.倒炉温度750℃.静置温度740℃.铸造温度700℃.熔炼炉与静置炉取样光谱检测化学成分, 得到如表5的化学成分.

（2）铸锭厚度450mm，宽度1260mm，对大面铣削，大面单面铣削6mm，铸锭头尾切除100mm。

（3）铸锭保温温度540℃，铸锭保温时间4小时；出炉，热轧第一次轧制3道次，压下量分别为5,9,10mm，然后铸锭进行均热，590℃保温22小时，然后540℃保温4小时，出炉轧制，热轧的开轧厚度控制在520℃，终轧温度控制在290℃，热轧坯料的厚度为6.3mm。热轧总道次数量20.

（4）热轧坯料通过冷轧轧至1.0mm厚度，冷轧总道次数量4，厚度公差±1%。

（5）成品退火，升温至金属温度330℃，材料保温时间3.5小时（#）。

（6）拉弯矫倒卷过程中，延伸率控制,在0.03%，单位张力8Mpa。

上述对比例与实施例成品参数对比见下表：

Claims (6)

1.一种高反光灯罩用铝合金的制备方法，其特征在于，所述高反光灯罩用铝合金包括如下按重量百分比计的组分：Si：0.01-0.035%，Fe：0.03%-0.06%，Cu：＜0.01%、Ti：0.01%-0.02%，Al：＞99.85%，其余杂质 余量；

所述制备方法包括如下步骤：

S1.按组分配料，进行熔炼、铸造，得到铸锭；

S2. 对铸造后的产品进行铣削；

S3. 铸锭加热处理过程中，铸锭保温温度550-560℃，铸锭保温时间4-6小时；出炉，热轧轧制3-4道次，总压下量15-25mm；

S4.粗轧，然后进行双极均热，双极均热为在595±5℃保温20-25小时，然后540±5℃保温4-6小时，出炉轧制，轧制过程中，开轧温度510-530℃，轧制终了温度285-320℃，铸锭经热轧成坯料；

S4. 热轧坯料冷轧至成品厚度；

S5. 热处理：热处理过程中，首先升温至240-260℃，保温2-6小时，然后排气，排气1-2小时后，继续升温至310-380℃，保温2-4小时；

S6. 拉弯矫倒卷。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中，熔炼的温度为720-760℃，熔炼时间小于2小时；倒炉温度为750±5℃，静置温度为740±10℃，铸造温度为700±5℃。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2中，铣面过程中，大面单面控制5-8mm，去除激冷层；侧面不铣，切头尾尺寸＜100mm。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S4中，冷轧出成品加工率控制35-50%，厚度公差控制≤±1%。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S6拉弯矫倒卷过程中，延伸率控制在0.04%以下，单位张力6-10Mpa。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S4中铸锭经热轧成4.0-7.5mm厚度的坯料。