CN113564396A - 一种铝合金带材的制备方法及铝合金带材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种铝合金带材及其制备方法及铝合金带材，其中，所述铝合金带材的组分及质量百分比为Si≤0.25％、Fe≤0.40％、Cu0.05～0.10％、Mg≤0.05％、Mn≤0.05％、Zn≤0.05％、Ti≤0.03％、Al99.52‑99.64％，余量为不可避免的杂质。本发明铝合金带材的制备方法通过铸锭化学成分设计、热轧工序设计、冷轧工序设计以及精整工序设计，从而制备得到铝合金带材，并使得到的铝合金带材的抗拉强度为105～125MPa，延伸率≥25％，机械性能、带材冲压成形性及表面质量优良，且无色差，能满足空调面板材料的需求，还使其能在使用研磨剂以及布轮等抛光法，得到镜面效果，使用不锈钢砂进行喷砂法，得到砂面效果，使用钢刷拉丝法，得到线状拉丝板面。

Description

一种铝合金带材的制备方法及铝合金带材
【技术领域】
本发明涉及铝加工技术领域，尤其是涉及一种用于空调内机面板的铝合金带材的制备方法及铝合金带材。
【背景技术】
家用空调在外观设计方面，流线型、纤薄、更具人性化的设计已成为主流。据了解，包括海尔、美的、格力、奥克斯、长虹、TCL在内的多数品牌都已改变先前产品笨重的“方形”形象，多以纤薄小巧的流线型设计为主。柜机也早已不是中规中矩的方正造型，变为圆柱形、小蛮腰形、罗马柱形等各式各样的艺术造型。
目前家用空调内机的面板材料一般采用ABS以及HIPS塑料材料，这使得其材料强度及延展率不够，存在机械性能差、带材冲压成形性差、表面质量差、且色差不同等缺点，无法满足空调内机面板的实际需求。
因此，有必要提供一种铝合金带材的制备方法以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种铝合金带材的制备方法，以解决现有空调内机面板的材料强度及延展率不够，存在机械性能差、带材冲压成形性差、表面质量差、且色差不同等缺点，无法满足空调内机面板的实际需求的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种铝合金带材的制备方法，所述铝合金带材的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、按如下组分及质量百分比：Si≤0.25％、Fe≤0.40％、Cu 0.05～0.10％、Mg≤0.05％、Mn≤0.05％、Zn≤0.05％、Ti≤0.03％、Al99.52-99.64％，余量为不可避免的杂质；熔铸工序采用半连续铸造方法制备铸锭，具体包括：
步骤S11、选用元素Si、Fe、Mg、Mn、Zn、Al含量符合上述质量百分比的重熔铝锭作为熔体并熔炼成铝液，所述铝液温度达到735℃～745℃后，按上述质量百分比添加Cu元素，且Cu元素采用中间合金加入方式配制；
步骤S12、将所述铝液进行电磁搅拌使所述铝液化学成分均匀，然后进行扒渣；
步骤S13、将所述铝液转入保温炉中进行精炼，所述保温炉中加入精炼剂，精炼时间为20～30分钟；
步骤S14、将经所述步骤S13精炼后的铝液进行扒渣，再静置25～30分钟；
步骤S15、将静置结束后的所述铝液经过除气箱除气，所述除气箱内的氢含量小于0.12mL/100gAl，其中，所述除气箱除气全程按上述Ti元素的质量百分比以在线加入晶粒细化剂的方式加入；除气后的所述铝液经过过滤箱，所述过滤箱采用双级过滤；过滤后的所述铝液通过结晶器进行铸造得到所述铸锭，其中，铸造速度为44～50mm/min，铸造冷却水流量为270～310L/min；
步骤S2、采用热轧工序将所述铸锭制成6.8～7.2mm厚的热轧坯料铝卷：
步骤S21、对所述铸锭铣削，大面铣削15～18mm每面，将所述铸锭表面偏析层、粗精层及冷隔层铣削干净；
步骤S22、将铣面之后的所述铸锭进行均匀化处理，其中，所述均匀化处理时的温度为560～575℃，并保温8～12小时，再在炉内温度降至460～480℃后，保温2～3小时后出炉；
步骤S23、将均匀化处理后的所述铸锭经热连轧机进行热轧制得到6.8～7.2mm厚的所述热轧坯料铝卷，所述热轧制过程的终轧温度为350℃～360℃；所述热轧制包括热粗轧以及热精轧，所述热粗轧轧制27道次，其中前五道次未采用乳化液轧制，其余道次则采用乳化液润滑轧制；
步骤S3、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，得到厚度为1.8～2.0mm的成品铝卷：
步骤S31、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，冷轧制至中间道次时得到厚度为2.5～2.7mm的中间坯料铝卷；
步骤S32、将所述步骤S31中的所述中间坯料铝卷经过清洗水进行清洗以去除轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉；
步骤S33、将清洗后的所述中间坯料铝卷在退火炉进行完全再结晶退火；其中，所述退火时先将所述中间坯料铝卷的温度提升至250～260℃，并保温6～10小时，再将所述中间坯料铝卷的温度提升至300～320℃，并保温2～3小时；
步骤S34、将经过所述步骤S33退火处理后的所述中间坯料铝卷再进行冷轧，轧制至得到厚度为1.8～2.0mm的所述成品铝卷；
步骤S4、对所述成品铝卷进行精整得到厚度为1.8～2.0mm的所述铝合金带材：
步骤S41、所述成品铝卷经过带清洗功能的纯拉伸矫直工序得到所述铝合金带材。
优选的，所述步骤S11中，所述重熔铝锭牌号为Al99.85，Cu元素采用的中间合金为AlCu50。
优选的，所述步骤S15中，所述双级过滤为深床过滤及80PPi陶瓷板过滤。
优选的，所述步骤S22中，对出炉后且下一步轧制前的铸锭采用分布均匀的喷嘴喷射乳化液，其喷射的压力为0.2～0.3Mpa，使铸锭表面形成一层均匀的油膜。
优选的，所述步骤S23中，热精轧的每个机架加工率为52％～58％，且热精轧时采用的乳化液的灰分要求小于0.04％。
优选的，所述步骤S31中，所述冷轧轧制采用轧制油润滑，其中，所述轧制油的理化指标为：胶质含量＜0.02％，S含量＜0.002％。
优选的，所述步骤S32中，清洗后的所述中间坯料铝卷的卷取张应力为10～12MPa，中间坯料铝卷端面层间间隙为0.2～0.3mm；所述步骤S33中，所述中间坯料的温度提升至250～260℃时的升温速率为10～15℃/h。
优选的，所述步骤S33中，退火处理后的所述中间坯料铝卷采用钢带扣紧，并在所述钢带扣处与所述中间坯料铝卷之间垫设木块。
优选的，所述步骤S33中，在退火处理后的所述中间坯料铝卷冷却后，在其两端面喷洒D100基础油。，
本发明还提供了一种铝合金带材，所述铝合金带材由上述铝合金带材的制备方法制成，所述铝合金带材用于制造空调内机的面板。
与现有技术相比，本发明铝合金带材的制备方法通过铸锭化学成分设计、热轧工序设计、冷轧工序设计以及精整工序设计，从而制备得到铝合金带材，并使得到的铝合金带材的抗拉强度为105～125MPa，延伸率≥25％，机械性能、带材冲压成形性及表面质量优良，且无色差，能满足空调面板材料的需求，还使其能在使用研磨剂以及布轮等抛光法，得到镜面效果，使用不锈钢砂进行喷砂法，得到砂面效果，使用钢刷拉丝法，得到线状拉丝板面。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明实施列提供的一种铝合金带材的制备方法的流程示意图。
【具体实施方式】
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请结合图1，本发明提供一种铝合金带材的制备方法，所述铝合金带材的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、按如下组分及质量百分比：Si≤0.25％、Fe≤0.40％、Cu0.05～0.10％、Mg≤0.05％、Mn≤0.05％、Zn≤0.05％、Ti≤0.03％、Al99.52-99.64％，余量为不可避免的杂质；熔铸工序采用半连续铸造方法制备铸锭，具体包括：
步骤S11、选用元素Si、Fe、Mg、Mn、Zn、Al含量符合上述质量百分比的重熔铝锭作为熔体并熔炼成铝液，所述铝液温度达到735℃～745℃后，按上述质量百分比添加Cu元素，且Cu元素采用中间合金加入方式配制。
本实施例中，所述步骤S11的重熔铝锭选用符合国家标准GB/T 1196-2017《重熔用铝锭》规定中的牌号为Al99.85，Cu元素采用的中间合金为AlCu50。
具体的，所述合金元素中的Al采用Al锭、Cu采用中间合金，Ti在步骤S15中采用在线加入晶粒细化剂的方式加入，其余合金不另外配制加入；其中，所述晶粒细化剂中含有元素Ti且符合上述质量百分比。
具体的，Al含量过低会无法使阳极氧化膜厚≥20μm，过高则强度不够；在达到一定温度后再添加微量的Cu，可以提高抗拉强度约5-10MPa，并且微量Cu可以使阳极氧化膜颜色与阳极氧化电解着色膜相结合，使颜色均匀；细化晶粒可以改善带材的成形性能。
步骤S12、将所述铝液进行电磁搅拌使所述铝液化学成分均匀，然后进行扒渣。
步骤S13、将所述铝液转入保温炉中进行精炼，所述保温炉中加入精炼剂，精炼时间为20～30分钟。
具体的，所述精炼时间过长，所述铝液反而易生成夹渣；所述精炼时间过短，所述铝液中的夹渣不能充分去除，均对所述铝液的质量不利；因此本实施例将精炼时间控制在20～30分钟之间，该条件可以得到较纯净的铝液，为得到内部组织优良的铸锭更容易实现。
步骤S14、将经所述步骤S13精炼后的铝液进行扒渣，再静置25～30分钟，静置可以使所述铝液的浮渣悬浮出液面。
步骤S15、将静置结束后的所述铝液经过除气箱除气，所述除气箱内的氢含量小于0.12mL/100gAl，其中，所述除气箱除气全程按上述Ti元素的质量百分比以在线加入晶粒细化剂的方式加入；除气后的所述铝液经过过滤箱，所述过滤箱采用双级过滤；过滤后的所述铝液通过结晶器进行铸造得到所述铸锭，其中，铸造速度为44～50mm/min，铸造冷却水流量为270～310L/min；通过该步骤的铸造工艺，可以得到优良的铸锭原始晶粒及内部组织，利于提高本发明最后生产得到的所述铝合金带材的深冲性能。
具体的，所述双级过滤为深床过滤及80PPi陶瓷板过滤。
步骤S2、采用热轧工序将所述铸锭制成6.8～7.2mm厚的热轧坯料铝卷：
步骤S21、对所述铸锭铣削，大面铣削15～18mm每面，将所述铸锭表面偏析层、粗精层及冷隔层铣削干净。
步骤S22、将铣面之后的所述铸锭进行均匀化处理，其中，所述均匀化处理时的温度为560～575℃，并保温8～12小时，再在炉内温度降至460～480℃后，保温2～3小时后出炉。
具体的，对出炉后且下一步轧制前的铸锭采用分布均匀的喷嘴喷射乳化液，其喷射的压力为0.2～0.3Mpa，这样可以使所述铸锭的表面形成一层均匀的油膜，从而有效改善带材轧制表面。
步骤S23、将均匀化处理后的所述铸锭经热连轧机进行热轧制得到6.8～7.2mm厚的所述热轧坯料铝卷，所述热轧制过程的终轧温度为350℃～360℃；所述热轧制包括热粗轧以及热精轧，所述热粗轧轧制27道次，其中前五道次未采用乳化液轧制，其余道次则采用乳化液润滑轧制。
具体地，热精轧也采用乳化液润滑轧制。
具体的，热粗轧前五道次采用不喷乳化液轧制，这样可以快速提高轧辊温度至75℃以上，改善润滑乳化液的油水分离性，利于得到表现细腻的轧制表面，热粗轧前五道次后均使用乳化液进行润滑。
具体的，热精轧中每个机架加工率为52-58％，利于得到满足终轧温度的热轧带材，满足成品带材冲压成形性能要求，并且高加工率轧制工艺可提高轧辊辊温，使其带材的表面细腻，且热精轧时采用的乳化液洁净，其灰分(铝粉等异物)要求＜0.04％。
步骤S3、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，得到厚度为1.8～2.0mm的成品铝卷：
步骤S31、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，冷轧制至中间道次时得到厚度为2.5～2.7mm的中间坯料铝卷。
具体的，所述冷轧轧制采用轧制油润滑，其中，所述轧制油的理化指标为：胶质含量＜0.02％，S含量＜0.002％。其中，S元素具有极强的极性，含量过多易腐蚀带材表面形成白斑，且轧制油中过高胶质会严重污化带材表面。
步骤S32、将所述步骤S31中的所述中间坯料铝卷经过清洗水进行清洗以去除轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉。
本实施例中，所述中间坯料铝卷的卷取张应力为10～12MPa，中间坯料铝卷端面层间间隙为0.2～0.3mm。
步骤S33、将清洗后的所述中间坯料铝卷在退火炉进行完全再结晶退火；其中，所述退火时先将所述中间坯料铝卷的温度提升至250～260℃，并保温6～10小时，再将所述中间坯料铝卷的温度提升至300～320℃，并保温2～3小时。
具体的，所述中间坯料的温度提升至250～260℃时的升温速率为10～15℃/h。
具体地，所述再结晶退火工艺结合步骤S32中所述铝卷的卷取张应力为10-12MPa，中间坯料铝卷端面层间间隙为0.2～0.3mm的工艺以及温度段250～260℃时的升温速率为10～15℃/h，可以保证轧制油油膜充分挥发排除，铝卷表面无退火残留异物。
本实施例中，所述铝卷采用两段退火工艺，得到的带材内部晶粒大小均匀，成品带材综合成形性能优良。
具体的，退火处理后的所述中间坯料铝卷采用钢带扣紧，并在所述钢带扣处与所述中间坯料铝卷之间垫设木块，从而可以防止热膨胀导致铝表面产生粘伤质量缺陷，影响空调内机面板的阳极氧化表面质量。
具体的，在退火处理后的所述中间坯料铝卷冷却后，在其两端面喷洒D100基础油，从而可以有效防止轧机轧制开卷导致的粘伤缺陷，此缺陷会影响空调内机面板的阳极氧化表面质量。
步骤S34、将经过所述步骤S33退火处理后的所述中间坯料铝卷再进行冷轧，轧制至得到厚度为1.8～2.0mm的所述成品铝卷。
步骤S4、对所述成品铝卷进行精整得到厚度为1.8～2.0mm的所述铝合金带材：
步骤S41、所述成品铝卷经过带清洗功能的纯拉伸矫直工序得到所述铝合金带材。
本实施例中，通过所述铝合金带材的制备方法制备得到的铝合金带材在进一步冲压加工后，可应用于生产空调内机的面板，实验数据表明，使用该方法制得的铝合金带材，其厚度为1.8-2.0mm，抗拉强度为105～125MPa，延伸率≥25％，综合机械性能优良，带材冲压成形性越好；表面质量优良，无色差等缺陷，满足高端家用空调面板材料的需求。另外，使用该铝合金带材制造的空调面板，使用研磨剂以及布轮等抛光法，得到镜面效果；使用不锈钢砂进行喷砂法，得到砂面效果；使用钢刷拉丝法，得到线状拉丝板面，进一步提高外观美感。
与现有技术相比，本发明铝合金带材的制备方法通过铸锭化学成分设计、热轧工序设计、冷轧工序设计以及精整工序设计，从而制备得到铝合金带材，并使得到的铝合金带材的抗拉强度为105～125MPa，延伸率≥25％，机械性能、带材冲压成形性及表面质量优良，且无色差，能满足空调面板材料的需求，还使其能在使用研磨剂以及布轮等抛光法，得到镜面效果，使用不锈钢砂进行喷砂法，得到砂面效果，使用钢刷拉丝法，得到线状拉丝板面。
为了能更好的体现本发明的有益效果，以下将通过本发明的一具体工艺参数表格进行体现，其工艺参数表格如下：
Figure BDA0003166563470000081
Figure BDA0003166563470000091
本发明通过该工艺参数的限定，可以使制备得到的铝合金带材具备效果：(1)抗拉强度为122MPa，延伸率大于25％，综合机械性能优良，冲压成形性优良。(2)表面质量优良，且无色差，能满足空调面板材料的需求，还使其能在使用研磨剂以及布轮等抛光法，得到镜面效果，使用不锈钢砂进行喷砂法，得到砂面效果，使用钢刷拉丝法，得到线状拉丝板面。
本发明提供一种以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述铝合金带材的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、按如下组分及质量百分比：Si≤0.25％、Fe≤0.40％、Cu 0.05～0.10％、Mg≤0.05％、Mn≤0.05％、Zn≤0.05％、Ti≤0.03％、Al99.52-99.64％，余量为不可避免的杂质；熔铸工序采用半连续铸造方法制备铸锭，具体包括：
步骤S11、选用元素Si、Fe、Mg、Mn、Zn、Al含量符合上述质量百分比的重熔铝锭作为熔体并熔炼成铝液，所述铝液温度达到735℃～745℃后，按上述质量百分比添加Cu元素，且Cu元素采用中间合金加入方式配制；
步骤S12、将所述铝液进行电磁搅拌使所述铝液化学成分均匀，然后进行扒渣；
步骤S13、将所述铝液转入保温炉中进行精炼，所述保温炉中加入精炼剂，精炼时间为20～30分钟；
步骤S14、将经所述步骤S13精炼后的铝液进行扒渣，再静置25～30分钟；
步骤S15、将静置结束后的所述铝液经过除气箱除气，所述除气箱内的氢含量小于0.12mL/100gAl，其中，所述除气箱除气全程按上述Ti元素的质量百分比以在线加入晶粒细化剂的方式加入；除气后的所述铝液经过过滤箱，所述过滤箱采用双级过滤；过滤后的所述铝液通过结晶器进行铸造得到所述铸锭，其中，铸造速度为44～50mm/min，铸造冷却水流量为270～310L/min；
步骤S2、采用热轧工序将所述铸锭制成6.8～7.2mm厚的热轧坯料铝卷：
步骤S21、对所述铸锭铣削，大面铣削15～18mm每面，将所述铸锭表面偏析层、粗精层及冷隔层铣削干净；
步骤S22、将铣面之后的所述铸锭进行均匀化处理，其中，所述均匀化处理时的温度为560～575℃，并保温8～12小时，再在炉内温度降至460～480℃后，保温2～3小时后出炉；
步骤S23、将均匀化处理后的所述铸锭经热连轧机进行热轧制得到6.8～7.2mm厚的所述热轧坯料铝卷，所述热轧制过程的终轧温度为350℃～360℃；所述热轧制包括热粗轧以及热精轧，所述热粗轧轧制27道次，其中前五道次未采用乳化液轧制，其余道次则采用乳化液润滑轧制；
步骤S3、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，得到厚度为1.8～2.0mm的成品铝卷：
步骤S31、对所述热轧坯料铝卷进行冷轧，冷轧制至中间道次时得到厚度为2.5～2.7mm的中间坯料铝卷；
步骤S32、将所述步骤S31中的所述中间坯料铝卷经过清洗水进行清洗以去除轧制油、铝粉及轧辊脱落的铁粉；
步骤S33、将清洗后的所述中间坯料铝卷在退火炉进行完全再结晶退火；其中，所述退火时先将所述中间坯料铝卷的温度提升至250～260℃，并保温6～10小时，再将所述中间坯料铝卷的温度提升至300～320℃，并保温2～3小时；
步骤S34、将经过所述步骤S33退火处理后的所述中间坯料铝卷再进行冷轧，轧制至得到厚度为1.8～2.0mm的所述成品铝卷；
步骤S4、对所述成品铝卷进行精整得到厚度为1.8～2.0mm的所述铝合金带材：
步骤S41、所述成品铝卷经过带清洗功能的纯拉伸矫直工序得到所述铝合金带材。
2.根据权利要求1所述的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述重熔铝锭牌号为Al99.85，Cu元素采用的中间合金为AlCu50。
3.根据权利要求1所述的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S15中，所述双级过滤为深床过滤及80PPi陶瓷板过滤。
4.根据权利要求1所述的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S22中，对出炉后且下一步轧制前的铸锭采用分布均匀的喷嘴喷射乳化液，其喷射的压力为0.2～0.3Mpa，使铸锭表面形成一层均匀的油膜。
5.根据权利要求1所述的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S23中，热精轧的每个机架加工率为52％～58％，且热精轧时采用的乳化液的灰分要求小于0.04％。
6.根据权利要求1所述的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S31中，所述冷轧轧制采用轧制油润滑，其中，所述轧制油的理化指标为：胶质含量＜0.02％，S含量＜0.002％。
7.根据权利要求1所述的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S32中，清洗后的所述中间坯料铝卷的卷取张应力为10～12MPa，中间坯料铝卷端面层间间隙为0.2～0.3mm；所述步骤S33中，所述中间坯料的温度提升至250～260℃时的升温速率为10～15℃/h。
8.根据权利要求1所述的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S33中，退火处理后的所述中间坯料铝卷采用钢带扣紧，并在所述钢带扣处与所述中间坯料铝卷之间垫设木块。
9.根据权利要求1所述的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S33中，在退火处理后的所述中间坯料铝卷冷却后，在其两端面喷洒D100基础油。
10.一种铝合金带材，其特征在于，所述铝合金带材由权利要求1-9任意一项所述铝合金带材的制备方法制成，所述铝合金带材用于制造空调内机的面板。
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