CN109890995B - 适用于细晶粒的铝材层压工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了铝层压制工艺,包括:a)热轧步骤,温度从初始温度450‑500℃降低到最终温度360‑400℃,得到厚度为8‑12毫米的铝板;和b)冷轧步骤,其中层压在75‑120℃的温度下进行,中间的热处理温度在340‑390℃之间,直到制成最终厚度在0.3‑1毫米之间的铝箔。本发明还涉及使用本申请中描述的方法获得的层压铝,以及其用于制造化妆品和香水包装的用途。
Description
技术领域
本次申请专利的铝材层压工艺可以生产出特别适合于制作化妆品和香水包装的产品。
背景技术
铝箔制品应用于化妆品或香水产品包装市场,与其他产品相比,该类产品对包装成型条件及表面质量的要求特别高。在此类包装生产过程中,材料表面在进行如化学抛光、电抛光、阳极氧化、涂漆等化学处理时需要有极佳的金属反应。此外,材料还需具备适当的金属机械性能以达到出色的压花效果,使产品成型。
使用Aludium transformaciones de Productos,S.L.U.到目前为止所用工艺(在本次申请中被命名为“标准流程”)生产的铝箔制作包装时,如在制作过程中对表面进行处理,会产生不规则条纹,因此这样的包装就不符合化妆品或香水产品对包装的严格要求。
与到目前为止所知的其他层压工艺不同,本次申请专利的铝材层压工艺可以生产出具有符合妆品或香水产品包装材料要求的成形性和表面质量的铝箔。
描述
首先,本次专利申请的内容为一种铝材层压工艺,该工艺包括一个a)步骤热轧,及一个b)步骤冷轧,其特点为:
a)步骤热轧过程中,温度从450-500℃的初始温度(最佳初始温度为500℃),连续降至360-400℃的最终温度(最佳最终温度为380℃),可得厚度在8-12mm的铝板(最佳厚度为10mm);然后
b)步骤冷轧过程中,将铝板在75-120℃温度下(最佳温度为75℃)交叉轧制,中间经过一次温度在340-390℃(最佳温度为350℃)的热处理,时长为3-5小时(最佳时长为4小时),直至得到最终厚度为0.3-1.0mm的铝箔。
本次专利申请中提到的“铝”即指纯铝也指铝合金。尤其是以镁为主要合金化合物的铝合金。因此,本发明指纯铝或任何铝合金层压工艺。
本发明的最佳生产条件是,在热轧步骤中,温度从约500℃连续降至380℃,得到厚度为10mm的铝板;然后在冷轧步骤中将铝板在约75℃的温度下交叉轧制,中间的热处理步骤温度约350℃持续4小时。
中间穿插的热处理步骤也称作“中间完全退火步骤”,铝板被放入340-390℃温度中(最佳时长为4小时)。为了达到上述温度区间,可以将铝板加热(以铝卷形式最佳),在炉中最多可加热16小时。另一种最佳生产方式是在中间热处理阶段,将铝板放入约350℃温度中加热4小时。
因此,本次申请专利的层压工艺理解为两个条件不同的层压步骤,在热轧阶段可将铝材从浇铸板厚度(通常为600mm)减小至8-12mm厚(最佳减小至厚度为10mm);冷轧阶段可以将铝板从8-12mm厚减小至所需最终厚度0.3-1mm。这两个步骤的组合(相继进行)可以获得更好的表面质量,尤其适合用所生产出的铝箔制作化妆品和香水产品包装。
在本发明的铝材层压工艺中,每个步骤都可以理解为使用一个辊系统或其他专业人员已知的用于进行层压的类似装置对铝材进行多次轧制。具体是,热轧步骤可理解为将铝材经过辊系统或类似装置15-20次以获得厚度在8-12mm的铝板,最佳厚度为10mm。
本次专利申请的铝材层压工艺的理想生产条件是,在b)步骤的冷轧后,在220-260℃的温度下对铝箔进行热处理(最佳时长为4-6小时)。本发明的这一步骤(在本文件中也称为“最终部分退火步骤”)可改善金属在如成型或压花过程中的成型性,在这些过程中会用到所得铝箔。更为理想的生产条件是,在冷轧步骤之后的热处理在260℃的温度下进行5小时。
标准程序也可理解为一个热轧步骤,但其生产条件不同于本发明的工艺。在标准程序的生产条件下,铝板在经过最后一道热轧后厚度减少35%-55%,晶粒结构在热轧步骤后没有完全再结晶,其平均晶粒度为100-140μm(经截点法测量(ASTM E-112-88)所得)(见图1a)。
本发明的层压工艺优势在于铝材在经过最后热轧后厚度可减少45%-75%(理想值为65%),并且在热轧后,可以得到完全结晶的晶粒结构其平均晶粒度为50-90μm(最佳晶粒度为60μm)(经截点法测量(ASTM E-112-88)所得),铝板厚度可减至8至12mm(最佳厚度为10mm)(见图1b)。
冷轧步骤b)的目的是获得尽可能薄和变形的晶粒结构,这将有助于后续提升产品的表面质量。为了实现这一点,必须在冷轧步骤不同的轧制中穿插温度在340-390℃(最佳温度为350℃)的中间完全退火步骤。一旦达到设定温度(可能需要长达16小时)后,将铝箔在该温度范围内保持3-5小时(最佳时长为4小时)。这个中间完全退火的步骤在本发明工艺中是必要的,因为不可能直接把热轧后的铝板(厚度为8-12mm,最佳厚度为10mm)直接制成细晶粒(晶粒度在50-90μm之间,理想值为80-90μm)、最终厚度在0.3和1mm之间的铝箔。此外,在最终的部分退火步骤中存在很高的开始二次再结晶风险,这会对阳极氧化后的材料表面外观产生不利影响。标准冷轧工艺所制成的最终材料晶粒结构非常不均匀,晶粒度为120-160μm,变形度为60%-80%(见图2a)。
在冷轧阶段重要的是设定经过中间热处理(在本专利申请中也称作“中间完全退火步骤”)后的铝板厚度,以获得尺寸和变形平衡的最终晶粒。因此,进行中间完全退火时,铝板厚度越小,获得的最终晶粒越细。另一方面,进行中间完全退火时,铝板厚度越大,得到的变形越大。
在进行中间穿插的热处理步骤时,铝板的理想厚度为3-5mm(最佳厚度为4mm)。这样,经过本发明的铝层压工艺,可获得晶粒度为60-90μm(理想晶粒度80-90μm)的均匀晶粒结构,以及70%-90%的变形度(理想值为80%-90%,视最终厚度而定)(见图2b)。
另外,本发明还指通过本专利申请中所述层压工艺获得的铝箔。理想的铝箔最终厚度为0.3-1.0mm。
通过本专利申请所述层压工艺获得的铝箔可以以宽度范围在24mm至1250mm的窄铝卷形式呈现。此外,该产品可达到UNE-EN 485-2国际标准的H22、H24或H26状态。
在本发明的理想生产条件下,通过本专利申请所述工艺获得的铝箔可达到表面效果,如光面、高粗糙度、低各向异性、使用3xxx编号合金(即以锰为主要合金的铝合金)的亚光表面,以及高纯度铝带的应用(铁和硅含量较低),视包装制造商的要求而定。
本专利申请还指通过本专利申请所述工艺获得的铝箔用于制造化妆品和香料工业包装的用途。
附图说明
图1:标准程序中热轧步骤后所得晶粒结构(图1a)和根据本专利申请中描述的铝层压工艺在热轧步骤之后所得晶粒结构(图1b)。
图2:通过标准程序所得晶粒(图2a)和本专利申请中描述的铝层压工艺所得晶粒的3D结构(图2b)。
示例
示例1:铝层压过程
首先将辊系统加热至500℃的初始温度。一旦达到该温度后,将初始厚度为600mm的铝板通过辊系统。该层压过程重复15和20次,逐渐降低系统温度至最终温度380℃,得到厚度为10mm的铝板。
一旦达到设定的厚度后,铝板就会以铝卷的形式移动到另一个辊系统在较低的温度下处理(约75℃),并将上一步骤中得到的铝板通过该冷轧辊系统。该层压过程连续进行,直到厚度达到4mm。
接下来,将所得铝板(以铝卷形式)在350℃的温度下进行中间的热处理。为了进行中间热处理(中间完全退火),将铝卷在炉中加热至350℃,然后在该温度下保持4小时。该步骤结束后,将其从炉中取出并冷却至约70℃。
随后,重新将铝板在75℃的温度下通过辊系统直到获得所需最终厚度的铝箔(从1mm到0.3mm)。
最后,将通过上述过程获得的铝箔在260℃的温度下进行5小时的热处理。为了进行这种处理,将铝箔卷放入炉中并加热到设定温度。然后将其在该温度范围内保持5小时。
Claims (6)
1.一种铝层压工艺,理解为热轧步骤a)和冷轧步骤b):
在热轧步骤a)中,温度从初始温度450-500℃降低到最终温度360-400℃,得到具有经截点法ASTM E-112-88测量的晶粒度为50-90μm的完全结晶的晶粒结构并且厚度为8-12mm的铝板;其中在经过最后热轧后厚度减少45%-75%,然后
在冷轧步骤b)中,将铝板在75-120℃的温度下交叉轧制包含温度在340-390℃之间时长为3-5小时的中间热处理步骤,直到制成最终厚度在0.3-1mm之间的铝箔;其中在进行中间穿插的热处理步骤时,铝板的厚度为3-5mm;
所述铝层压工艺还包括在b)步骤的冷轧后,在220-260℃的温度下对铝箔进行热处理,时长为4-6小时;以及
其中所述铝选自纯铝和以镁为主要合金化合物的铝合金。
2.根据权利要求1所述的铝层压工艺,在热轧步骤中,温度从500℃的初始温度降低到380℃的最终温度,所得到的铝板厚度为10mm;在冷轧步骤中,在75℃下交叉轧制铝板,中间的热处理步骤温度为350℃持续4小时。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的铝层压工艺,其中每个步骤包括使用一个辊系统进行多次轧制。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的铝层压工艺,其中在进行中间穿插的热处理步骤时,铝板的厚度为4mm。
5.通过权利要求1至4中任一项所述的层压工艺获得的铝箔。
6.权利要求5中所述的铝箔用于制造化妆品和香水包装的用途。
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