CN111850353B - 一种5g新型电容器外壳用铝带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料以及金属材料加工和成型技术领域，具体涉及一种5G新能源电容器用铝带及其制备方法，所述铝带采用如下质量分数的组分制备而成：Si：0.1～0.15％，Fe：0.47～0.52％，Cu：0.1～0.2％，Ti：0.01‑0.02％，Mn：0.8‑0.9％，Mg：0.1‑0.15％，其余为Al。本发明制备的一种5G新型电容器外壳用铝带，利用镁元素的强化效果提供高强度和锰元素提高再结晶温度来实现高耐热的特性，较好的解决了新一代5G电容器外壳高强度和高耐热的问题，同时利用绿色短程铸轧方法生产，进一步降低了加工成本和节省了能源消耗，满足了客户对铝带的指标要求，并且具备很强的市场竞争力。

Description

一种5G新型电容器外壳用铝带及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料以及金属材料加工和成型技术领域，具体涉及一种5G新能源电容器用铝带及其制备方法。
背景技术
由于5G电波的传输距离较4G短，所以需要建设更加密集和小型化的5G基站。这也要求5G基站电源中所使用电容器外壳具有高强度，高耐热等特性。目前新一代电容器外壳为了满足5G的使用要求，增加传热效率，在电容器外壳上涂覆一层导热涂料，涂料的固化温度在245-260℃，保温30s，同时要求材料的抗拉强度≥130MPa。现有的电容器料多采用1系合金，抗拉强度在120Mpa，在260℃/30s，其抗拉强度在90Mpa，存在强度低和耐热性差问题，不能满足其使用需求，而市场上生产这个高强度和高耐热行的电容器外壳，多采用高合金的热轧坯料，同时生产周期长，成本高，效率低。
发明内容
本发明的目的在于解决电容器外壳用铝带成品耐热性达不到客户需求等问题，同时为了缩短生产周期、提高生产效率、降低生产成本，设计一种5G新型电容器外壳用铝带的制备方法。
一种5G新能源电容器用铝带，所述铝带采用如下质量分数的组分制备而成：Si：0.1～0.15％，Fe：0.47～0.52％，Cu：0.1～0.2％，Ti：0.01-0.02％，Mn：0.8-0.9％，Mg：0.1-0.15％，其余为Al；
进一步的，以质量分数计，Mg:Si＝4:1；Mn+Cu＝1％。
一种5G新能源电容器用铝带的制备方法，包括以下步骤：
将前述组分经熔炼、铸轧工序得到铸轧板；将铸轧板转到冷轧车间进行冷轧，经过两个道次轧制，进行去应力热处理；将经过去应力热处理后的铝卷转入到成品轧机上，经过5个道次轧制得到成品铝带；将成品铝卷进行成品热处理，出炉冷却；
所述应力热处理的步骤包括：将半成品转入退火炉中，以35℃/h升温到380℃，保温10-15h，然后以15-20℃/h升温到460-480℃，保温3-5h，冷却出炉。
进一步的，在总加工率在50％时，进行去应力热处理。
进一步的，其中第三道次到第五道次工作辊粗糙度为Ra0.45-Ra0.48，油温控制在40-42℃，油品酸值控制在0.3-0.33。
进一步的，其中第六道次和第七道次工作辊Ra0.15-Ra0.18，油温控制在30-35℃，油品酸值控制在0.35-0.38。
进一步的，成品铝带放入氮气保护退火炉中进行成品热处理，通入氮气4-6h，当炉内的氮气含量99.5％-99.7％，开始升温。
进一步的，所述成品热处理的步骤为：将成品铝卷放入氮气保护退火炉中进行热处理，以25℃/h升温速率，升温到265-275℃，保温4-6h，出炉冷却。
进一步的，所述铸轧板厚度为8.8-9.3mm。
进一步的，所述成品铝带厚度为0.26-0.35mm。
相对于现有技术，本发明的优点和有益效果在于：
本发明基于绿色短流程铸轧技术，从合金化设计，轧制工艺优化及表面及热处理工艺控制，抗拉强度控制在160-180Mpa，同时保证材料在260℃/30s的该固化温度下材料抗拉强度在150-160Mpa，保障其成品满足客户期望高强度，高耐热的需求。
与现有技术CN 102383008 A相比，本发明制备的5G新型电容器外壳用铝带具有高抗拉强度的优势。充分考虑了电容器外壳在5G环境下实际需求，在合金设计方面，利用的镁、铁、铜、硅和锰等合金元素的强化作用，尤其时候镁元素和硅元素的等比例配比，会形成高强度高熔点的第二相化合物，对铝基体的晶格结构形成影响，从而使位错密度增加，实现成品强度指标比现有技术CN 102383008 A增加60-80Mpa，同时增加耐热性指标的研究，完善了电容外壳在服役过程中的风险分析及改善。
本发明制备的一种5G新型电容器外壳用铝带，利用镁元素的强化效果提供高强度和锰元素提高再结晶温度来实现高耐热的特性，解决了1系合金强度低和耐热性差问题，是电容器外壳的抗拉强度提高了40-60Mpa，提升了30-50％；耐热性能提高了60-70Mpa，比客户标准提高了20-30MPa，较好的解决了新一代5G电容器外壳高强度和高耐热的问题，同时利用绿色短程铸轧方法生产，进一步降低了加工成本和节省了能源消耗，满足了客户对铝带的指标要求，并且具备很强的市场竞争力。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例1
合金配比：硅元素Si：0.1％(为重量百分比，下同)，铁元素Fe：0.52％，铜元素Cu：0.1％，钛元素Ti：0.01％，锰元素Mn：0.9％，镁元素：0.1％，其余成分为铝元素；
进一步的，合金元素Mg:Si＝4:1。同时Mn+Cu＝1％；
所述方法包括以下步骤：
(1)铸轧，将上述的合金配比经熔炼、铸轧工序得到板厚为8.8mm的铸轧板。
(2)冷轧，将步骤1中的铸轧板转到冷轧车间进行冷轧，经8.8-6.2-4.4道次轧制4.4mm厚度，进行去应力热处理。
(3)去应力热处理，将步骤2中所得半成品转入退火炉中，进行去应力热处理，以35℃/h升温到380℃，保温15h，然后以15℃/h升温到460℃，保温5h，冷却出炉。
(4)成品轧制，将步骤3中的铝卷转入到成品轧机上，经过4.4-2.2-1.1-0.75-0.45-0.26道次轧制，得到成品0.26mm的铝带，其中第三道次到第五道次工作辊粗糙度为Ra0.45，油温控制在40℃，油品酸值控制在0.3。第六道次和第七道次工作辊Ra0.15，油温控制在30℃，油品酸值控制在0.35。
(5)成品热处理，将步骤4中的得到成品0.26mm铝卷放入氮气保护退火炉中进行热处理，通入氮气4h，当炉内的氮气含量99.5％，开始升温，以25℃/h升温速率，升温到275℃，保温4h，出炉冷却。
(6)耐热性测试，将成品0.26mm放入马弗炉中，炉气温度260℃，保温30s后，测试其抗拉性能。
经力学性能和耐热性测试，最终得到5G新型电容器外壳用铝带成品抗拉强度在160MPa；在260℃/30s的该固化温度下材料抗拉强度在150Mpa。
实施例2
合金配比：硅元素Si：0.15％(为重量百分比，下同)，铁元素Fe：0.47％，铜元素Cu：0.2％，钛元素Ti：0.015％，锰元素Mn：0.8％，镁元素：0.15％，其余成分为铝元素；
进一步的，合金元素Mg:Si＝4:1。同时Mn+Cu＝1％；
所述方法包括以下步骤：
(1)铸轧，将上述的合金配比经熔炼、铸轧工序得到板厚为9.0mm的铸轧板。
(2)冷轧，将步骤1中的铸轧板转到冷轧车间进行冷轧，经9.0-6.4-4.5道次轧制4.5mm厚度，进行去应力热处理。
(3)去应力热处理，将步骤2中所得半成品转入退火炉中，进行去应力热处理，以35℃/h升温到380℃，保温10h，然后以20℃/h升温到480℃，保温3h，冷却出炉。
(4)成品轧制，将步骤3中的铝卷转入到成品轧机上，经过4.5-2.25-1.15-0.78-0.48-0.3道次轧制，得到成品0.3mm的铝带，其中第三道次到第五道次工作辊粗糙度为Ra0.48，油温控制在42℃，油品酸值控制在0.33。第六道次和第七道次工作辊Ra0.18，油温控制在35℃，油品酸值控制在0.38。
(5)成品热处理，将步骤4中的得到成品0.3mm铝卷放入氮气保护退火炉中进行热处理，通入氮气6h，当炉内的氮气含量99.7％，开始升温，以25℃/h升温速率，升温到265℃，保温6h，出炉冷却。
(6)耐热性测试，将成品0.3mm放入马弗炉中，炉气温度260℃，保温30s后，测试其抗拉性能。
经力学性能和耐热性测试，最终得到5G新型电容器外壳用铝带成品抗拉强度在178MPa；在260℃/30s的该固化温度下材料抗拉强度在160Mpa。
实施例3
(1)合金配比：硅元素Si：0.13％(为重量百分比，下同)，铁元素Fe：0.5％，铜元素Cu：0.15％，钛元素Ti：0.02％，锰元素Mn：0.85％，镁元素：0.13％，其余成分为铝元素；
进一步的，合金元素Mg:Si＝4:1。同时Mn+Cu＝1％；
所述方法包括以下步骤：
(1)铸轧，将上述的合金配比经熔炼、铸轧工序得到板厚为9.3mm的铸轧板。
(2)冷轧，将步骤1中的铸轧板转到冷轧车间进行冷轧，经9.3-6.6-4.65道次轧制4.65mm厚度，进行去应力热处理。
(3)去应力热处理，将步骤2中所得半成品转入退火炉中，进行去应力热处理，以35℃/h升温到380℃，保温13h，然后以17℃/h升温到470℃，保温4h，冷却出炉。
(4)成品轧制，将步骤3中的铝卷转入到成品轧机上，经过4.65-2.3-1.2-0.8-0.5-0.35道次轧制，得到成品0.35mm的铝带，其中第三道次到第五道次工作辊粗糙度为Ra0.46，油温控制在41℃，油品酸值控制在0.315。第六道次和第七道次工作辊Ra0.16，油温控制在33℃，油品酸值控制在0.365。
(5)成品热处理，将步骤4中的得到成品0.35mm铝卷放入氮气保护退火炉中进行热处理，通入氮气5h，当炉内的氮气含量99.6％，开始升温，以25℃/h升温速率，升温到260℃，保温5h，出炉冷却。
(6)耐热性测试，将成品0.35mm放入马弗炉中，炉气温度260℃，保温30s后，测试其抗拉性能。
经力学性能和耐热性测试，最终得到5G新型电容器外壳用铝带成品抗拉强度在170MPa；在260℃/30s的该固化温度下材料抗拉强度在155Mpa。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种5G新能源电容器用铝带的制备方法，其特征在于，所述铝带采用如下质量分数的组分制备而成：Si：0.1~ 0.15%，Fe：0.47~0.52%，Cu：0.1~0.2%，Ti：0.01-0.02%，Mn：0.8-0.9%，Mg：0.1-0.15%，其余为Al；以质量分数计，Mg:Si=1:1；Mn+Cu=1%；
所述方法包括以下步骤：
将原料经熔炼、铸轧工序得到铸轧板；将铸轧板转到冷轧车间进行冷轧，经过两个道次轧制，进行去应力热处理；将经过去应力热处理后的铝卷转入到成品轧机上，经过5个道次轧制得到成品铝带；将成品铝卷进行成品热处理，出炉冷却；
所述应力热处理的步骤包括：将半成品转入退火炉中，以35℃/h升温到380℃，保温10-15h，然后以15-20℃/h升温到460-480℃，保温3-5h，冷却出炉；
成品抗拉强度为160-180Mpa；260℃/30s的固化温度下材料抗拉强度为150-160Mpa 。
2.根据权利要求1所述的5G新能源电容器用铝带的制备方法，其特征在于，在总加工率在50%时，进行去应力热处理。
3.根据权利要求1所述的5G新能源电容器用铝带的制备方法，其特征在于，其中第三道次到第五道次工作辊粗糙度为Ra0.45-Ra0.48，油温控制在40-42℃，油品酸值控制在0.3-0.33。
4.根据权利要求1所述的5G新能源电容器用铝带的制备方法，其特征在于，其中第六道次和第七道次工作辊Ra0.15-Ra0.18，油温控制在30-35℃，油品酸值控制在0.35-0.38。
5.根据权利要求1所述的5G新能源电容器用铝带的制备方法，其特征在于，成品铝带放入氮气保护退火炉中进行成品热处理，通入氮气4-6h，当炉内的氮气含量99.5%-99.7%，开始升温。
6.根据权利要求1所述的5G新能源电容器用铝带的制备方法，其特征在于，所述成品热处理的步骤为：将成品铝卷放入氮气保护退火炉中进行热处理，以25℃/h升温速率，升温到265-275℃，保温4-6h，出炉冷却。
7.根据权利要求1所述的5G新能源电容器用铝带的制备方法，其特征在于，所述铸轧板厚度为8.8-9.3mm。
8.根据权利要求1所述的5G新能源电容器用铝带的制备方法，其特征在于，所述成品铝带厚度为0.26-0.35mm。
9.一种5G新能源电容器用铝带，其特征在于，由权利要求1~8任一项所述方法制备而成。
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