CN110434184A - 一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺。一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺，包括：(1)将5系镜面毛料热轧后，进行冷轧处理，得冷轧后的坯料；(2)第一次清洁化处理：将冷轧后的坯料进行均匀化热处理前，以D50为清洗液，进行第一次清洗；(3)第二次清洁化处理：完成镜面粗轧的毛料在镜面粗轧后，以D50为清洗液，进行第二清洗，并翻面，以热轧上表面作为镜面精轧的上表面；(4)第三次清洁化处理：对镜面轧制成品进行第三次清洗，以油质清洗剂为清洗液。本发明所述的一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺，以国内常规的单机架热轧机所提供的热轧坯料为基础，实现了镜面轧制成品的清洁化，大幅度降低了设备成本。

Description

一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺。

背景技术

镜面氧化用5505铝合金，以BSEN 573-3-2009为成分控制标准，依照按其对氧化成型能力要求的不同，主要有H24和H22两种使用状态，产品具有成型能力高、氧化均匀性好和氧化亮度高的特点，已经广泛应用于飞机、汽车、火车等公共交通及五金装饰领域。这一产品自本世纪初开始，就在北美及欧洲等发达国家的汽车、火车等交通工具上大量应用，并在2008年左右的产业变革中，随同其氧化处理工艺的输出，5505铝合金以指定采购或者委托加工及等方式，通过贸易手段从美国、瑞典等铝合金原产地进入国内市场，并快速应用到国内生产的外资车、合资车及高端国产车的镜面氧化及五金装饰领域，国际目前唯一与这一产品的工艺及功能用法比较接近的产品，只有镜面氧化用5505铝合金和镜面氧化用1085铝合金，但是截至目前，5505和1085镜面铝的核心技术和产品市场，全部被德国安铝、美国美铝及肯连(瑞士)等了了几个跨国巨头公司所垄断，国内在这一产品上的研发和市场化方面，除新疆众和股份有限公司外，其他国内厂家或研究所，尚没有解决镜面氧化用5505合金在“板锭铸造+热加工技术+热处理技术+表面清洁化控制技术+镜面加工技术”这五个相互独立又相互影响的核心产品技术。

国外成熟的5505产品的表面清洁化控制，使用以“1+3”热连轧机为核心的专业设备来实现产品的热加工毛料的表面清洁化，然后以实现清洁化的热轧坯料在深加工时的先后两次的表面清洗来实现镜面轧制成品的清洁化，这种清洁化工艺的立足点是热加工专用设备，如“1+3”热连轧机，具有设备投资大、加工成本高的特点。

有鉴于此，本发明提出一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺，以目前国内最普通的合金清洗线(或者带清洗功能的拉娇生产线)为核心，可以用来制备代表表面清洁化最高要求的5系氧化镜面产品，也可以直接应用或者指导所有以阳极氧化处理为必要环节的高端5系合金的热加工坯料深加工时的表面清洁化控制。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺，包括以下步骤：

(1)将5系镜面毛料采用粗糙度为0.4-0.5μm的工作辊进行热轧处理后，采用粗糙度为0.15-0.2μm的工作辊进行冷轧处理，冷轧至3.0-3.5mm，得冷轧后的坯料；

(2)第一次清洁化处理：将冷轧后的坯料进行均匀化热处理前，以D50清洗油为清洗液，进行第一次清洗；第一次清洗过程中：刷辊转速调到最高，逆向反刷，采取上开卷的方式，清洗速度不超过25m/min；

(3)第二次清洁化处理：完成镜面粗轧的毛料在镜面粗轧后，以D50清洗油为清洗液，进行第二清洗，并翻面，以热轧上表面作为镜面精轧的上表面；第二次清洗过程中：清洗油油温50-55℃，采取下开卷的方式，清洗速度不超过60m/min；

(4)第三次清洁化处理：对镜面轧制成品进行第三次清洗，以油质清洗剂为清洗液，采取上开卷方式，清洗油油温50-55℃，清洗速度不超过120m/min。

进一步的，所述的步骤(1)中，热轧乳液的粘度小于50cst。

进一步的，所述的步骤(1)中，采用尾部超压下进行热轧。

进一步的，所述的步骤(2)中，所述的第一次清洁化处理中：清洗油的油温不小于50℃。

进一步的，所述的步骤(3)中，所述的完成镜面粗轧的毛料的厚度为1.6-1.8mm。

进一步的，所述的步骤(4)中，所述的第三次清洁化处理中：清洗以卷取侧不出现清洗油卷入为标准，进行物料清洗速度和清洗油温度选择和在线调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明为本申请人独立开发，立足点则是目前国内最普通的单机架热轧机，然后以热轧坯料在深加工时的先后三次的表面清洗来实现镜面轧制成品的清洁化，虽然多了一次清洗，但是单机架热轧机的设备投资只有热连轧机的30％左右。除本发明外，尚无证据表明国内任何铝加工企业或者研究单位具有与本发明相同或者相似的技术。

2、本发明以国内常规的单机架热轧机所提供的热轧坯料为基础，通过对热轧坯料及其深加工过程的功能和目的完全不同的三次表面清洗(分别是：均匀化热处理前的第一次清洗、镜面粗轧坯料在进入镜面精轧前的第二次清洗(国外以1+3/1+4热连轧机提供的坯料没有这一过程)、完成镜面精轧后进行转序拉娇时的第三次清洗)，有效而稳定的解决了单机架热轧机相对于多机架热轧机在表面清洁性控制上的先天不足，通过最简单的工艺和流程控制，在不添加硬件设备的基础上，实现了5505镜面铝的表面清洁化控制需求。

3、本发明主要提供了一种能够满足镜面氧化处理的5505铝合金的表面清洁化工艺，热轧毛料在深加工时的均匀化前的表面清洗工艺、镜面轧制前的表面清洁化工艺及镜面毛料稳定化退火前的表面清洗工艺。这种工艺方法简单，可适用于国内所有类型的铝加工单机架热轧设备的工业化生产，生产成本低、实用性广泛，生产及控制难度低，综合经济效益明显。

附图说明

图1为实施例1的镜面轧制成品的微观表面特征。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

在详细阐述本发明一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺之前，有必要对本发明中提及的原料和方法等做进一步说明，以达到更好的效果。

1、镜面氧化用5505合金的技术路线

以国外成熟的，以热连轧机为关键设备的镜面氧化用5505铝合金的技术路线如下：

1)、镜面氧化用5505铝合金典型技术路线

镜面氧化用5505产品，因最终状态的不同，加工技术细节和侧重点上也有所不同，但整体而言，不管产品的最终状态是什么，镜面氧化用5505铝合金的技术路线都是一致的：板锭铸造、板锭均匀化与热加工、卷材热处理(均匀化热处理)、板锭冷加工、卷材镜面加工、卷材清洗、卷材热处理(稳定化热处理)、开板及成型、镜面氧化，等九个大的环节，整个产业的技术核心，集中在铸造技术、热加工技术、表面控制技术、板锭热处理技术、镜面加工等五个核心环节，具体而言，镜面氧化用5505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→→热加工→→热处理→→冷轧→→镜面加工(镜面粗轧+镜面精轧)→→清洗→→版型拉娇→→热处理→→开板成型→→镜面氧化→→成品；

2)、镜面氧化用5505铝合金核心质量及影响因素

镜面氧化用5505铝合金产品，具有两个明确的技术指标和一个核心质量要求，两个核心技术指标分别是：高的反光率(也就是亮度)和高的成型能力(也就是延伸率)。一个核心的质量要求是：不允许任何影响氧化成品表面均匀性和一致性的表面缺陷(如色差、划伤、暗影、砂眼等等)存在。影响产品亮度、成型能力和表面的无缺陷化控制的各项技术方法和控制措施，大多数都存在直接的反向作用，这种控制因素上的相互冲突与统一，是整个产品研发与稳定化的核心。

2、以镜面氧化用5505铝合金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集中在如下几个方面：

1)板锭铸造技术

5505合金是铝纯度≥99.90％的工业纯铝加镁变质后的高纯基5系合金板锭，需要在板锭铸造中同时解决相Mg的均匀化分布和组织均匀性(晶粒度)两个核心问题。Mg的极端活泼的元素特征决定了其在板锭铸造时的偏聚行为几乎无法避免，而Mg的偏聚行为则会直接导致成品物料镜面氧化时的氧化亮度和一致性；与此同时，以高纯铝(铝纯度≥99.90％)为基础下的Mg变质，对铸造时的组织均匀性控制技术提出严格要求，而控制合金板锭的组织均匀化的技术方法和防止Mg偏聚的技术方法之间，通常都存在不同程度的对立与冲突。

2)板锭热加工技术

5505铝合金产品的镜面氧化用途对热加工时的材料表面与界面提出特殊要求。铝合金的加工表面具有遗传性，镜面氧化的工艺特点决定了热加工过程必须严格控制界面均匀性(在进行均匀化的同时，特别规避Mg偏聚和氧化)，比如美国美铝通过热加工工序的多机架热连轧机(1+3热连轧机)来实现这一特殊工艺功能，如果没有热连轧机，而是目前国内最常用的单机架热轧机，则在均匀化(热处理)的基础上实现表面均匀性和防止Mg偏聚时可采取的工艺方法之间存在直接的工艺冲突。

3)热处理技术

就镜面氧化用5505产品的工艺设计而言，热处理技术在直接决定了物料最终成型能力的同时，也对成型后工件氧化工艺的选择及氧化后的工件亮度产生直接影响。更重要的是：热处理技术与整个物料加工工艺之间的相互制约与遗传关系，其中的板锭晶粒度控制、热加工的均匀化工艺(含时效)、成品状态与功能用法等，都会对5505铝合金的热处理结果造成直接或者间接影响，也最终导致热处理技术成为产品设计与开发的核心技术之一。

4)表面清洁化技术

氧化镜面的一个核心问题，就是物料的表面特征必须在阳极氧化后形成两个基本特征：高亮度和高的均匀性。其中前者指氧化后的镜面需具有足够的亮度，第二个则是指镜面本身不得存在任何形式的影响镜面均匀性和一致性的缺陷，如暗影、色差、划伤、砂眼等等所有肉眼可视非镜面特征，而后者的控制核心，则集中在加工表面的全流程的清洁化设计与控制技术上。

5)镜面加工技术

5505氧化镜面的镜面加工技术，立足于毛料的热加工技术和表面控制技术，并与轧制镜面所面对的镜面氧化工艺直接相关，这一技术起到承上启下的桥梁作用，简单而言，镜面加工技术，不但对镜面加工本身提出特殊要求，而且也对进入镜面加工前的毛料特征数据指标提出特定要求。

D50：指闪点为50的油。

本发明中未提及、具体说明的工艺和原料为本领域的常规操作和常规原料。

在了解了上述原料和方法等之后，下面将结合具体实施例对本发明一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺做进一步的详细介绍：

本发明的技术方案为：

设备要求：国内最普通的合金清洗线(配油性清洗剂)，或者具备常规的合金拉矫机(带清洗功能或者单元，配油性清洗剂)。

(1)将5系镜面毛料采用粗糙度为0.4-0.5μm的工作辊进行热轧处理后，采用粗糙度为0.15-0.2μm(对应热轧工作辊粗糙度的40-50％)的工作辊进行冷轧处理，冷轧至3.0-3.5mm，得冷轧后的坯料。

本发明在热轧工艺后，增加一步冷轧工艺，在降低坯料厚度的同时，去除坯料在热轧过程中携带的铝粉。

(2)第一次清洁化处理：将冷轧后的坯料进行均匀化热处理前，以D50为清洗液，进行第一次清洗。目的是清除毛料表面铝粉及大颗粒附着物。

第一次清洗过程中：刷辊转速调到最高，逆向反刷，采取上开卷的方式(保证清洗后的物料在冷轧轧制时的下表面为热轧上表面)，清洗速度不超过25m/min为原则进行物料清洗及在线调整，清洗时尽可能提高清洗油流量，卷取侧允许存在连续的清洗油卷入。

(3)第二次清洁化处理：完成镜面粗轧的毛料在镜面粗轧后，以D50为清洗液，进行第二清洗，并翻面，以热轧上表面作为镜面精轧的上表面。目的是清除毛料边部铝粉及其他污染物。

第二次清洗过程中：清洗油油温为50-55℃，采取下开卷的方式(保证清洗后的物料上表面为热轧来料的上表面)。以去除毛料表面铝粉及其他污染物为目的，清洗速度可以在≤60m/min的基础上进行调整。

(4)第三次清洁化处理：对镜面轧制成品进行第三次清洗，目的是清洗表面轧制油。以油质清洗剂为清洗液，采取上开卷方式，清洗油油温为50-55℃，清洗速度不超过120m/min。

优选的，所述的步骤(1)中，热轧乳液的粘度小于50cst。严格控制热轧乳液粘度，保证乳液粘度＜50cst，可避免粘度过高而诱发的打滑和粘铝等问题。

优选的，所述的步骤(1)中，采用尾部超压下进行热轧。采用尾部超压下的方式解决因工作辊粗糙度过低而可能诱发的咬入困难。

优选的，所述的步骤(2)中，所述的第一次清洁化处理中：清洗油油温不小于50℃。

优选的，所述的步骤(3)中，所述的完成镜面粗轧的毛料的厚度为1.6-1.8mm。

优选的，所述的步骤(4)中，所述的第三次清洁化处理中：清洗以卷取侧不出现清洗油卷入为标准，进行物料清洗速度和清洗油温度选择和在线调整。

本发明通过特定阶段进行工作面换面，并且多增加一次表面清洗，来稳定控制镜面毛料清洁性和过程缺陷的方法，可以有效的解决单机架热轧机因坯料表面清洁型差而诱发的镜面粘铝(氧化时粘铝部位漫反射从而降低亮度)问题和深加工过程中的表面污染和损伤问题，稳定实现了产品效率、设备投入、过程质量稳定性三者之间的统一。

实施例1.

具体操作步骤如下：

(1)将5系镜面毛料，使用粗糙度为0.45-0.55μm的热轧工作辊，在确保乳液粘度＜50cst时，采用尾部超压的方式制备热轧坯料，热轧坯料厚度为7.0-7.5mm。

使用粗糙度为0.15-0.2μm(对应热轧工作辊粗糙度的40-50％)的冷轧工作辊将热轧坯料冷轧至3.0mm，得冷轧后的坯料。

(2)第一次清洁化处理：

以D50清洗油作为清洗介质，对冷轧后的坯料进行第一次清洗。采用上开卷方式，清洗速度25m/min，刷辊转速≥145m/min，逆向反刷，完成第一次清洗。清洗时尽可能提高清洗油流量，卷取侧允许存在连续的清洗油卷入。清洗油的油温不小于50℃

完成第一次清洗的物料转往氮气炉进行均匀化退火，退火料返回冷轧进行镜面粗轧。

(3)第二次清洁化处理：

镜面粗轧三个道次至坯料厚度为1.6mm后，物料退出转往清洗线进行第二次清洗。以D50为清洗介质，清洗油油温50-55℃、速度45m/min，采用下开卷方式，完成第二次清洗。第二次清洗的同时，调换热轧上表面作为镜面精轧的上表面。

完成第二次清洗的物料转往下工序组织镜面精轧轧制。

(4)第三次清洁化处理：

完成镜面精轧的物料，转往清洗线进行第三次清洗。采用上开卷的清洗方式和油质清洗剂，刷辊反向逆刷，刷辊转速≥145转/min，清洗油温为50-55℃，清洗速度80m/min进行物料清洗。清洗以卷取侧不出现清洗油卷入为标准，进行物料清洗速度和清洗油温度选择和在线调整。

清洗后的物料转往空气退火准备进行镜面成品的稳定化退火。

本实施例的镜面轧制成品的微观表面特征(扫描电镜)如图1所示，其质量检测结果如下表所示：

由图和表可知，采用本发明的表面清洁化工艺，并配以同期发明的镜面加工技术，确保了镜面氧化后的产品不会出现因热轧粘铝及深加工时的表现损伤和污染而导致的反射率降低或者表面损伤。

本发明解决了使用单机架热轧机制备高氧化亮度要求的镜面毛料时，所必然诱发的粘铝、色差等对镜面氧化造成的不良影响，工艺细节控制合理可控，生产过程及表面特征稳定，适用于5系高端镜面氧化用铝合金的工业化生产，并能为其他对表面清洁性要求较高的高端氧化料的表面控制提供参考。

本发明将5系料的清洗目的，从业内统一认定的去除冷加工所带轧制油，用工艺调整的方法，改变为去除可能导致镜面氧化出现漫反射的颗粒物(铝粉、氧化物颗粒等)，从而有效补偿了单机架热轧机生产毛料时，在毛料表面形成的粘铝和起皮等缺陷，从而在表面清洁性方面补偿了单机架热轧机所提供的毛料与多机架热轧机所提供毛料之间的最大不足。

本工艺发明采用了镜面粗轧和镜面精轧切换之间进行油清洗和更换工作面的方法，通过表面颗粒物(铝粉、退火时的氧化产物等)清洗，既解决了单机架热轧机极易诱发的热轧粘铝而导致的轧制镜面氧化发灰问题，也解决了不经过专业改造的普通四辊冷轧机进行镜面轧制时容易诱发的辊系(版型辊划伤、导辊污染及划伤)等系统难题。

以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种镜面氧化用5505合金的表面清洁化控制工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将5系镜面毛料采用粗糙度为0.4-0.5μm的工作辊进行热轧处理后，采用粗糙度为0.15-0.2μm的工作辊进行冷轧处理，冷轧至3.0-3.5mm，得冷轧后的坯料；

(2)第一次清洁化处理：将冷轧后的坯料进行均匀化热处理前，以D50清洗油为清洗液，进行第一次清洗；第一次清洗过程中：刷辊转速调到最高，逆向反刷，采取上开卷的方式，清洗速度不超过25m/min；

(3)第二次清洁化处理：完成镜面粗轧的毛料在镜面粗轧后，以D50清洗油为清洗液，进行第二清洗，并翻面，以热轧上表面作为镜面精轧的上表面；第二次清洗过程中：清洗油的油温为50-55℃，采取下开卷的方式，清洗速度不超过60m/min；

(4)第三次清洁化处理：对镜面轧制成品进行第三次清洗，以油质清洗剂为清洗液，采取上开卷方式，清洗油的油温为50-55℃，清洗速度不超过120m/min。

2.根据权利要求1所述的表面清洁化控制工艺，其特征在于，

所述的步骤(1)中，热轧乳液的粘度小于50cst。

3.根据权利要求1所述的表面清洁化控制工艺，其特征在于，

所述的步骤(1)中，采用尾部超压下进行热轧。

4.根据权利要求1所述的表面清洁化控制工艺，其特征在于，

所述的步骤(2)中，所述的第一次清洁化处理中：清洗油的油温不小于50℃。

5.根据权利要求1所述的表面清洁化控制工艺，其特征在于，

所述的步骤(3)中，所述的完成镜面粗轧的毛料的厚度为1.6-1.8mm。

6.根据权利要求1所述的表面清洁化控制工艺，其特征在于，

所述的步骤(4)中，所述的第三次清洁化处理中：清洗以卷取侧不出现清洗油卷入为标准，进行物料清洗速度和清洗油温度选择和在线调整。