CN110016595A

CN110016595A - 一种铝合金箔及其制备方法

Info

Publication number: CN110016595A
Application number: CN201910319533.9A
Authority: CN
Inventors: 池国明; 胡展奎; 杜新伟
Original assignee: Ruyuan East Sunshine Ai Xijie Fine Foil Co Ltd
Current assignee: Ruyuan East Sunshine Ai Xijie Fine Foil Co Ltd
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2019-07-16
Anticipated expiration: 2039-04-19
Also published as: CN110016595B

Abstract

本发明公开了一种铝合金箔及其制备方法。本发明的铝合金箔包括如下质量百分比的组分：Si：0.7％～1.0％，Fe：0.3％～0.85％，Cu：0.25％～0.45％、Mn：1.3％～1.6％、Mg：1.3％～1.8％、Zn：0.25％～0.8％、Ti：0.03％～0.08％，其它杂质的单个含量不大于0.05％，其它杂质合计比例不大于0.15％，Al余量。本发明的铝合金箔具有优良的耐高温烘烤性能及抗弯曲性能，保证该铝合金箔在经过了高温涂层烘烤后依然有高的强度及优良的成型性能，以汽车用铝合金废料为原料，实现绿色循环生产，降低能耗及减少环境污染，汽车用铝合金废料使用比例在85％以上，最大限度降低原电解铝锭使用量，降低了生产成本。

Description

一种铝合金箔及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，更具体地，涉及一种铝合金箔及其制备方法。

背景技术

中国小汽车在2017年的3月份就已经突破了2亿，每年要报废的车辆也是一个非常惊人的数字，2018年的报废的车辆就高达907万辆，汽车用的铝合金种类多且复杂，包括使用3XXX系、4XXX系、5XXX系、6XXXX系及7XXX系等系列铝合金，基本涵盖了所有类别的铝合金系列，汽车铝合金废料的回收利用及其难，基本无法用于单系列的合金。且这些铝合金废料中含有成份较高的Si、Mn、Mg、Zn、Cu等元素，无法重复使用，只能用做成重熔铝锭用于低档次的铸造产品，这个过程中烧损大，能耗高，污染严重。另外，目前铝箔行业中采用的原材料基本是电解铝锭进行熔炼生产，生产成本高，不利于整个产业链的节能降耗。现有技术CN109439982A公开了一种轻质抗老化铝合金及其加工方法，但该方法针对的是合金材料制备抗老化的铝合金，被未针对汽车铝合金废料的回收利用，且对于耐高温烘烤性等性能也未有相关的改善。

因此，为了消化复杂的汽车用铝合金废料，本领域所期待的是一种可以有效的消化汽车用铝合金废料，同时得到的铝箔还具有优良的耐高温烘烤性及优良的抗弯曲性的铝合金箔制备技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有汽车用铝合金废料回用及铝合金箔材料的缺陷和不足，提供一种铝合金箔。

本发明的另一目的是提供一种铝合金箔的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种铝合金箔，包括如下质量百分比的组分：Si：0.7％～1.0％，Fe：0.3％～0.85％，Cu：0.25％～0.45％、Mn：1.3％～1.6％、Mg：1.3％～1.8％、Zn：0.25％～0.8％、Ti：0.03％～0.08％，其它杂质的单个含量不大于0.05％，其它杂质合计比例不大于0.15％，Al余量。

本发明铝合金材料中的不同元素的成份配比及形成的第二相化合物的组成，包括Mn、Cu、Mg在本发明合金中的固溶强化作用，可提高耐烘烤性，同时控制第二相的种类及尺寸，数量较多且尺寸较小的α-Al₁₂(FeMn)Si和MgZn₂化合物相有助于提高耐烘烤性，过多的且尺寸较大的Mg₂Si化合物相会降低耐烘烤性。发明人无意中发现，本发明的特定组合的铝合金箔具有优良的耐高温烘烤性能及抗弯曲性能，保证该铝合金箔在经过了高温涂层烘烤后依然有高的抗拉强度，烘烤前后抗拉强度变化小，抗弯曲性能好，具备优良的成型性能，可大量用于需要高温处理的铝合金箔材。

化学成分是一个铝合金材料的基础，不同的元素配比会对铝合金组织造成明显的差异。本发明的铝合金化学成分中，Mn在Al中的溶解度低，在凝固冷却时析出的Mn和Al形成分散的第二相MnAl₆，由于铝合金中Fe的存在，Fe会融入(FeMn)Al₆，若Fe与Si同时存在，则会形成α-Al₁₂(FeMn)Si化合物。本发明的铝合金的Si含量比Fe多，在这种情况下会出现β-Al₉Fe₂Si相化合物。在铸造条件下，由于Mn元素的存在，本发明的铝合金最优形成的第二相是MnAl₆/(FeMn)Al₆，其次才会形成少量Mg₂Si等其他第二相。本发明的铝合金经过均匀化后，MnAl₆/(FeMn)Al₆转化成大量α-Al₁₂(FeMn)Si，余量的Si与Mg优先形成Mg₂Si，而Mg₂Si为热处理可处理强化相，故热处理可强化相的数量将决定材料在固溶处理后性能的变化幅度。

本发明的铝合金由于Si与Mg这两种合金元素的含量比Mn元素比例要高，这就造成了本专利合金铝合金中会出现一定数量的Mg₂Si，经过均热处理后会析出可强化的Mg₂Si相。本发明的合金中通过相当比例的Cu元素组分控制，当Cu含量≤1.0％时，Cu主要是固溶在基体中，Cu的强化基本属于固溶强化，研究表明，Cu元素将影响Mg₂Si的析出速度，并且是降低其析出速度。本发明的合金中还含有一定的比例的Zn，Zn元素基本固溶在基体中，但是由于Mg元素的存在，会与Zn元素形成一定量的材料强化相MgZn₂化合物。

在铝合金材料的第二相物质中，期待形成α-Al₁₂(FeMn)Si和MgZn₂化合物，而对于Mg₂Si化合物的量则是需要控制的，不希望太高，本发明的铝合金通过各组分的协同配伍及工艺控制，从源头有效的控制了相关第二相成分的形成比例，使得本专利合金中的各种第二相化合物合理搭配，使之满足最终的性能需求。

优选地，所述铝合金箔的铸锭原料中汽车用铝合金废料的含量≥85％。

本发明的铝合金箔材直接使用汽车用铝合金废料进行熔炼铸造，完成该类铝合金箔的生产，实现绿色循环生产，降低能耗及减少环境污染。废料的使用比例在85％以上，最大限度降低原电解铝锭使用量，降低了生产成本。

优选地，所述铝合金箔的铸锭原料中汽车用铝合金废料的含量为85％～96％。

本发明还保护上述铝合金箔的制备方法，包括如下步骤：

S1.按照所述组份含量进行调配，经熔炼、铸造制得铸锭；

S2.对铸锭表面进行铣削，对铸锭进行均热，热轧铸锭成为坯料；

S3.冷轧坯料，中间退火，再次冷轧或者箔轧得到权利要求1～3任意一项所述铝合金箔。

通过调整生产流程上的工艺，使得材料的最终性能满足产品的使用标准，创造出大量的经济效益及促进整个产业的节能降耗。

本发明的成分配比及工艺方法，解决了不同的铝合金第二相化合物对材料组织及性能的影响，使得最终的产品耐高温烘烤性能与抗弯曲性能优良。

优选地，S2中所述均热中铸锭保温温度580～600℃，铸锭保温时间12～18小时。例如可以为595℃，保温14h；585℃，保温16h；580℃，保温15h。

优选地，S2中所述均热中铸锭保温温度585～600℃，保温14～16h。更优选585℃，保温16h。

均热工艺对第二相化合物的形成及形貌影响明显，本发明的铝合金经过均匀化后，MnAl₆/(FeMn)Al₆转化成大量α-Al₁₂(FeMn)Si相，并且减小α-Al₁₂(FeMn)Si相的尺寸，同时减少Mg₂Si相的析出及减小Mg₂Si相的析出尺寸。

优选地，S2中所述铸锭经热轧轧成的坯料厚度为3.8～4.5mm。例如可以为3.8mm、4.0或4.5，优选4.5mm。坯料厚度影响后续退火工艺的再结晶晶粒尺寸。

优选地，S2中所述热轧开始轧制温度525～560℃，轧制终了温度290-330℃。例如可以为开始轧制温度540℃，轧制终了温度295℃；开始轧制温度550℃，轧制终了温度320℃；开始轧制温度550℃，轧制终了温度310℃。

优选地，S2中所述热轧开始轧制温度540～560℃，轧制终了温度295-320℃。

优选地，S3中所述退火处理的保温温度为335～360℃，保温时间2～4h。例如可以为退火温度340℃，保温时间2h；退火温度350℃，保温时间3h或退火温度360℃，保温时间3h。

优选地，S3中所述退火处理的保温温度为335～350℃，保温时间2～3h。

控制再结晶晶粒的形貌，要求再结晶晶粒细小均匀，影响到铝合金箔的最终成品强度性能，保证材料的耐烘烤性及抗弯曲性出现在最佳的范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的铝合金箔具有优良的耐高温烘烤性能及抗弯曲性能，保证该铝合金箔在经过了高温涂层烘烤后依然有高的强度及优良的成型性能；

(2)本发明的铝合金箔以汽车用铝合金废料为原料，实现绿色循环生产，降低能耗及减少环境污染；

(3)本发明的汽车用铝合金废料使用比例在85％以上，最大限度降低原电解铝锭使用量，降低了生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。

实施例1

一种铝合金箔，包括如下质量百分比的组分(详见表1)：

表1.

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ti

其他单个杂质

其他杂质合计

Al

0.72

0.54

0.27

1.41

1.53

0.38

0.04

≤0.05

≤0.15

余量

制备方法如下：

S1.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按照所述组份含量进行调配，经熔炼、铸造制得铸锭；

S2.对铸锭表面进行铣削，对铸锭进行均热，铸锭的保温温度595℃，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295℃，热轧坯料的厚度为4.0mm；

S3.热轧坯料通过冷轧轧至1.6mm厚度，进行中间退火，退火温度340℃，材料保温时间2小时，退火后经过冷轧、箔轧轧至0.14mm厚度成品。

实施例2

一种铝合金箔，包括如下质量百分比的组分(详见表2)：

表2

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ti

其他单个杂质

其他杂质合计

Al

0.83

0.46

0.33

1.38

1.66

0.57

0.04

≤0.05

≤0.15

余量

制备方法如下：

S1.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；

S2.对铸锭表面进行铣削，对铸锭进行均热，铸锭的保温温度585℃，铸锭保温时间为16小时，热轧的开轧厚度控制在550℃，终轧温度控制在320℃，热轧坯料的厚度为4.5mm；

S3.热轧坯料通过冷轧轧至1.6mm厚度，进行中间退火，退火温度350℃，材料保温时间3小时，退火后经过冷轧、箔轧轧至0.14mm厚度成品。

实施例3

一种铝合金箔，包括如下质量百分比的组分(详见表3)：

表3

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ti

其他单个杂质

其他杂质合计

Al

0.91

0.67

0.42

1.51

1.33

0.69

0.07

≤0.05

≤0.15

余量

制备方法如下：

S2.对铸锭表面进行铣削，铸锭的保温温度580℃，铸锭保温时间为15小时，热轧的开轧厚度控制在540℃，终轧温度控制在310℃，热轧坯料的厚度为3.8mm；

S3.热轧坯料通过冷轧轧至1.6mm厚度，进行中间退火，退火温度360℃，材料保温时间3小时，退火后经过冷轧、箔轧轧至0.14mm厚度成品。

对比例1

一种3004铝合金，其具体原料化学成分具体见表4。

表4.材料的化学成分(WT％)

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ti

其他单个杂质

其他杂质合计

Al

0.15

0.33

0.14

1.16

1.12

0.16

0.03

≤0.05

≤0.15

余量

具体制备方法如下：

(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605℃，铸锭保温时间为12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4.5mm。

(3)热轧坯料通过冷轧轧至1.6mm厚度，进行中间退火，退火温度330℃，材料保温时间3小时。

(4)退火后经过冷轧、箔轧轧至0.14mm厚度成品。

对比例2

一种5052铝合金，其具体原料化学成分具体见表5。

表5.材料的化学成分(WT％)

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Cr

Zn

其他单个杂质

其他杂质合计

Al

0.11

0.21

0.04

0.02

2.46

0.18

0.02

≤0.05

≤0.15

余量

具体制备方法如下：

(2)对铸锭进行加热，铸锭的加热温度540℃，铸锭保温时间为4小时。热轧的开轧厚度控制在530℃，终轧温度控制在300℃，热轧坯料的厚度为4.5mm。

(4)退火后经过冷轧、箔轧轧至0.14mm厚度成品。

结果检测

上述比较例及实施例铝箔在260℃温度下，烘烤5分钟，对比烘烤前后的抗拉强度差值(差值越大，耐烘烤性越差，抗弯曲性能越差；差值越小，耐烘烤性越优，抗弯曲性能越优)，检测结果见表6。

表6

序号	废料比例	抗拉强度差值/MPa	综合判定
				实施例1	85％	40	耐烘烤性优，抗弯曲性优，消化大量废料
实施例2	90％	42	耐烘烤性优，抗弯曲性优，消化大量废料
				实施例3	96％	47	耐烘烤性优，抗弯曲性优，消化大量废料
对比例1	6％	81	耐烘烤性差，抗弯曲性差，无法消化废料
				对比例2	3％	65	耐烘烤性差，抗弯曲性差，无法消化废料

从表6的相关检测结果可以看出，本发明的铝合金材料生产方法中尽管加入大量的汽车废气原料，其制备得到的铝合金箔材料仍具有很好的耐烘烤性优，抗弯曲性优。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种铝合金箔，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：Si：0.7％～1.0％，Fe：0.3％～0.85％，Cu：0.25％～0.45％、Mn：1.3％～1.6％、Mg：1.3％～1.8％、Zn：0.25％～0.8％、Ti：0.03％～0.08％，其它杂质的单个含量不大于0.05％，其它杂质合计比例不大于0.15％，Al余量。

2.如权利要求1所述铝合金箔，其特征在于，所述铝合金箔的铸锭原料中汽车用铝合金废料的含量≥85％。

3.如权利要求2所述铝合金箔，其特征在于，所述铝合金箔的铸锭原料中汽车用铝合金废料的含量为85％～96％。

4.权利要求1～3任意一项所述铝合金箔的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.按照所述组分含量进行调配，经熔炼、铸造制得铸锭；

5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，S2中所述均热中铸锭保温温度585～600℃，铸锭保温时间12～18小时。

6.如权利要求5所述制备方法，其特征在于，S2中所述均热中铸锭保温温度585～600℃，保温14～16h。

7.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，S2中所述铸锭经热轧轧成的坯料厚度为3.8～4.5mm。

8.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，S2中所述热轧开始轧制温度525～560℃，轧制终了温度290～330℃。

9.如权利要求8所述制备方法，其特征在于，S2中所述热轧开始轧制温度540～560℃，轧制终了温度295-320℃。

10.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，S3中所述退火处理的保温温度为335～360℃，保温时间2～4h。