CN109825746B - 一种铝单板幕墙用阳极氧化铝基材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝及铝合金的制备领域，具体为提供一种表面粗糙度Ra0.3‑0.5μm，Ra0.3~0.5μm，Rz1.4~2.4μm、同卷上任意位置的粗糙度Ra差值≤0.1μm，Rz差值≤0.6μm经阳极氧化后表面粗糙度稳定的高质量幕墙用铝基材。首先将铝合金熔炼、铸造成大板锭，再对铸锭进行锯切、铣面，然后经均热、热轧、冷轧、中间退火、冷轧等工序制得所需的铝基材。本发明下的铝合金卷材无需使用高纯铝制作，通过有效控制产品的内部晶粒，克服使用低粗糙度铝基体或高粗糙度下在阳极前进行长时间化学抛光带来的表面擦划伤多、化学抛光效率低且不环保等问题。本发明生产流程简单，表面质量稳定，可大幅降低生产成本。

Description

一种铝单板幕墙用阳极氧化铝基材及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料的制备领域，具体涉及一种阳极氧化铝幕墙板用铝基材及其制备方法。

背景技术

随着城市的迅速扩张，高楼大厦鳞次栉比，而高层建筑的外墙清洁，始终困扰着各物业管理公司：铝材因质量轻，表面经阳极氧化处理后具有防腐蚀、耐用、耐脏、环保美观等特点，陆续被应用到建筑幕墙领域。在《何种材料做铝板幕墙最佳》一文中（《建筑工人》期刊2008年08期，ISSN：1002-3232），明确提出单片铝单板阳极氧化产品是所有铝幕墙板中最为环保安全的建筑外墙，但铝单板阳极后存在“每块铝板板面颜色深浅不一”的缺陷，制约着单板幕墙的应用。

在现有的高档阳极氧化材制作方法中，如专利CN105624483B公开了一种中等强度阳极氧化铝合金带材及其制备方法中，要求杂质含量中的Si≤0.05wt%，Fe≤0.08wt%，原材料成本高；又如专利CN105525166A公开了一种阳极氧化用铝合金带材及其制备方法，其表面粗糙度要求Ra0.3μm ，该粗糙度下的轧辊磨削困难，且由于表面粗糙度低，制造过程容易因层间错动引起表面挫伤等表面质量问题，造成生产成本居高不下。

本发明为了解决上述问题，结合幕墙板使用铝材厚度厚、阳极外观质量评价时观察距离远的实际特点，选用Mg含量相对更低的合金作为铝基材，使用一般铝锭熔炼生产，通过有效控制表面粗糙度范围与产品表面微观晶粒的尺寸，并提供了一种生产效率高、成本低、阳极后表面阳极氧化膜厚度均匀、光泽度稳定的幕墙用铝合金板带材的生产制作方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种幕墙用铝合金板带材的制作方法，能够快速、低成本地生产出色差稳定的阳极氧化幕墙用铝基材产品。

为实现上述目的，本发明下的技术方案是，

一种幕墙用铝合金板带材的制作方法，包括以下步骤：

（1）使用具有一定成分组成的铸锭，具体组分为：Si：0.10-0.20%，Fe：0.16~0.30%，Cu：0.06-0.10%，Mg：0.7~1.3%，Ti：0.01~0.02%；其余为制造过程中产生的其他杂质，每种杂质的重量百分比最高为0.03%，余量为Al；

（2）产品以铝锭、铝中间合金锭、镁锭为原料，依次经熔化、铸造、热轧、冷轧、中间退火和冷轧后制得阳极氧化幕墙用铝基材产品。

步骤（2）铸锭经加热后热轧，加热工艺具体为450~530℃/4~20h，热轧终轧温度260~350℃，热轧厚度为2.0~12.0mm，热轧后的卷材经两道次冷轧到中间厚度，随后进行中间退火，要求中间退火前的冷轧压下率≥40%，随后再进行冷轧制得1.5-6.0mm的成品，成品的表面粗糙度Ra0.3~0.5μm，Rz1.4~2.4μm、同卷上任意位置的粗糙度Ra差值≤0.1μm，Rz差值≤0.6μm。

步骤（2）冷轧轧制过程中，轧辊使用高致密度、200#以上小粒径的砂轮磨削加工，冷轧轧辊Ra0.35~0.55μm，Rz1.4~3.0μm，轧辊表面凸起部分呈圆弧状结构。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明在成分组成上选用一般铝锭生产，相对于高端阳极氧化用铝都是用高纯铝作为原材料制作生产，本方案下的产品生产成本更低，推广应用将有很强的竞争力；

（2）为实现一般成分组成下的产品，在阳极氧化后具有高光泽度的外观质量，本发明一方面通过工艺设计优化，控制表面晶粒的长宽比≤2，改善阳极氧化过程的成膜速度及膜厚均匀性，另一方面还通过加工获得特殊结构的表面形貌和表面粗糙度，使产品表面的粗糙度Ra值基本不变的情况下，Rz值大幅降低，改善阳极氧化膜的平直度，进一步改善阳极外观效果；而该种表面粗糙度下，产品在生产过程不容易发生错动挫伤，产品良率更高；

（3）在此内部结构和粗糙度表面形貌的基础上，为阳极氧化前有效减少化学抛光时间或取消抛光工序提供条件，使在保证阳极外观效果的条件小，因减少使用化学药剂而更加环保高效；

（4）本发明产品的抗拉强度140~185MPa，屈服强度≥110MPa，延伸率≥6%，满足幕墙外板的强度需求，具有关阔的市场前景。

附图说明

图1 本发明下的产品表面粗糙度的手持式粗糙度仪检测图；

图2 对比例的产品表面粗糙度的手持式粗糙度仪检测图。

具体实施方式

为进一步公开而不限制本发明，以下结合实例对本文发明做进一步的详细说明。

实施例1

一种幕墙用铝合金板带材，其成分按质量分数计，Si：0.10%，Fe：0.16%，Cu：0.06%，Mg：0.8%，Ti：0.011%，余量为Al；

制备方法包括以下步骤：

1）将铝锭在740℃熔化后，静置2h，随后在690℃下起铸，制得规格为650×1350×8000mm的大板锭；

2）铸锭经头尾锯切400mm及上下表面铣面30mm后，置于加热炉中加热，金属温度440℃保温2h后，经热轧制得终轧温度300℃，厚度为5.0mm；

3）随后将5.0mm坯料按如下冷轧工艺生产：

5.0-3.0-2.0-中间退火-1.5,

中间退火前的冷轧变形量60%，冷轧轧辊Ra0.35μm，Rz1.8μm，成品的表面粗糙度Ra0.3μm，Rz1.4μm，同卷上任意位置的粗糙度Ra差值0.01μm，Rz差值≤0.1μm，表面微观晶粒的长宽比为2；

成品生产时，头尾切除各50m后，表面质量即可满足使用要求，基材本色阳极成膜15μm后，表面光泽度186Gu，成品最终的抗拉强度165MPa，屈服强度126MPa，延伸率7.6%，满足幕墙铝板的使用需求。

实施例2

一种幕墙用铝合金板带材，其成分按质量分数计，Si：0.20%，Fe：0.30%，Cu：0.10%，Mg：1.3%，Ti：0.02%，余量为Al；

制备方法包括以下步骤：

1）将铝锭在770℃熔化后，静置1h，随后在710℃下起铸，制得规格为520×1600×7000mm的大板锭；

2）铸锭经头尾锯切300mm及上下表面铣面5mm后，置于加热炉中加热，金属温度460℃保温4h后，经热轧制得终轧温度260℃，厚度为8.0mm；

3）随后将8mm坯料按如下冷轧工艺生产：

8.0-6.0-4.0-中间退火-2.0,

中间退火前的冷轧变形量50%，冷轧轧辊Ra0.55μm，Rz3.0.μm成品的表面粗糙度Ra0.4μm，Rz2.4μm，同卷上任意位置的粗糙度Ra差值0.1μm，Rz差值≤0.3μm，表面微观晶粒的长宽比为1.5；

成品生产时，头尾切除各55m后，表面质量即可满足使用要求，基材本色阳极成膜15μm后，表面光泽度175Gu，产品抗拉强度185MPa，屈服强度140MPa，延伸率6.2%，满足幕墙铝板的使用需求。

实施例3

一种幕墙用铝合金板带材，其成分按质量分数计，Si：0.12%，Fe：0.18%，Cu：0.08%，Mg：0.7%，Ti：0.016%，余量为Al；

制备方法包括以下步骤：

1）将铝锭在750℃熔化后，静置1.5h，随后在700℃下起铸，制得规格为520×1100×3600mm的大板锭；

2）铸锭经头尾锯切200mm及上下表面铣面15mm后，置于加热炉中加热，金属温度450℃保温10h后，经热轧制得终轧温度350℃，厚度为10.0mm；

3）后将10.0mm坯料按如下冷轧工艺生产：

12.0-7.0-中间退火-6.0,

中间退火前的冷轧变形量42%，冷轧轧辊Ra0.40μm，Rz2.6μm成品的表面粗糙度Ra0.38μm，Rz2.0μm，同卷上任意位置的粗糙度Ra差值0.05μm，Rz差值≤0.3μm，表面微观晶粒的长宽比为1.3；

成品生产时，头尾切除各63m后，表面质量即可满足使用要求基材本色阳极成膜15μm后，表面光泽度177Gu，产品抗拉强度140mpa，屈服强度110mpa，延伸率9.6%，满足幕墙铝板的使用需求。

对比例1

国内某铝厂生产的铝合金幕墙板，其合金成分按质量分数计，Si：0.18%，Fe：0.40%，Cu：0.1%，Mg：0.9%，Ti：0.016%；余量为Al，铸锭经铣面、加热和热轧后，获得坯料厚度5.0mm的热轧坯料，其冷轧段的工艺路线如下：

5.0-3.0-2.0-成品退火

冷轧成品的产品表面粗糙度不做控制和要求，表面微观晶粒长条丝状。长宽比＞50，Ra0.55μm，Rz3.5μm，本色阳极氧化，制得阳极氧化膜膜厚15μm时的表面光泽度仅140Gu，成品生产时头尾不良切除长度各63m，只能用作一般幕墙外板使用。

对比例2

国内某铝厂生产的铝合金幕墙板，其合金成分按质量分数计，Si：0.2%，Fe：0.35%，Cu：0.02%，Mg：1.2 %，Ti：0.018%；余量为Al，铸锭经铣面、加热和热轧后，获得坯料厚度8.0mm的热轧坯料，其冷轧段的工艺路线如下：

8.0-5.0-热处理-3.0

冷轧成品的产品表面粗糙度控制到Ra0.35μm以下，表面微观晶粒长宽比4.2，实测Ra0.32μm，Rz3.0μm，本色阳极氧化，制得阳极氧化膜膜厚15μm时的表面光泽度仅150Gu，成品生产时头尾不良切除长度各90m左右，只能用作一般幕墙外板使用。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种铝单板幕墙用阳极氧化铝基材，其特征在于，以重量百分含量表示，所述产品的化学合金成分组成为：

Si：0.10-0.20%，Fe：0.16~0.30%，Cu：0.06-0.10%，Mg：0.7~1.3%，Ti：0.01~0.02%；其余为制造过程中产生的其他杂质，每种杂质的重量百分比最高为0.03%，余量为Al；所述基材的制备方法为以铝锭、铝中间合金锭、镁锭为原料，经熔化、铸造、热轧、冷轧、退火、冷轧制得阳极氧化幕墙用铝基材产品；具体包括以下步骤：

1）铝锭经过熔炼炉融化、配料后，经半连续铸造制得大板锭；

2）铸锭经必要的锯切、铣面后进入加热炉加热后热轧，加热工艺具体为450~530℃/4~20h，热轧终轧温度260~350℃，热轧厚度为5.0~12.0mm；

3）热轧后的卷材经两道次以上的冷轧后进行中间退火，退火前的冷轧压下率≥40%，产品经中间退火后，再经冷轧制得1.5-6.0mm的成品，Ra0.3~0.5μm，Rz1.4~2.4μm、同卷上任意位置的粗糙度Ra差值≤0.1μm，Rz差值≤0.6μm；

4）步骤3）制得阳极氧化幕墙用铝基材产品，表面微观晶粒的长宽比≤2。

2.根据权利要求1所述的铝单板幕墙用阳极氧化铝基材的制造方法，其特征在于，产品的抗拉强度140~185MPa，屈服强度≥110MPa，延伸率≥6%。

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