CN113695538B

CN113695538B - 一种高成形性镜面铝板带材的制备方法及镜面铝板带材

Info

Publication number: CN113695538B
Application number: CN202111033735.0A
Authority: CN
Inventors: 李娜; 高崇; 林师朋; 刘辉; 吴广奇; 赖爱玲
Original assignee: Chalco He'nan Luoyang Aluminum Processing Co ltd; Chinalco Materials Application Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chalco He'nan Luoyang Aluminum Processing Co ltd; Chinalco Materials Application Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2041-09-03
Also published as: CN113695538A

Abstract

一种高成形性镜面铝板带材制备方法及镜面铝板带材，所述制备方法包括如下步骤：（1）熔炼和半连续铸造；（2）均匀化热处理；（3）热轧；（4）冷轧和中间退火；（5）镜面轧制；（6）成品退火；其中，在步骤（1）中，熔炼温度为720~740℃，半连续铸造温度为690~710℃，铸锭稳定生产速度为45~55mm/min，冷却水流量≥140m³/h，冷却水温度≤30℃；在步骤（4）中，中间退火温度≥270℃；在步骤（6）中，成品退火温度为180~320℃。所制备的镜面铝板带材表面呈镜面效果，反射率≥80%，光泽度≥700GU，延伸率≥35%。本发明可以实现镜面铝延伸率的显著提高，满足汽车内饰件和建筑装饰对高成形性能镜面铝的技术要求。

Description

一种高成形性镜面铝板带材的制备方法及镜面铝板带材

技术领域

本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种高成形性镜面铝板带材的制备方法及镜面铝板带材。

背景技术

目前随着人们生活水平的提高，镜面铝在建筑装饰领域逐渐受到人们的青睐，应用范围逐渐扩大，如镜面铝在电视背景墙、天花板、铝扣吊顶、装饰面板、卫浴装饰等产品上应用，镜面铝因其光洁的表面不仅增添了时尚艺术感和科技时尚感，同时具有的反射性也增加了房间的光亮度，给人心旷神怡的感觉。同时，可缓解了木材缺乏的危机，镜面铝市场前景良好。

当前镜面铝的技术开发主要集中在表面质量的提高，但其成形性能也至关重要，决定了镜面铝能否制备出合格的零部件。由于车内饰件和建筑装饰的零部件往往结构复杂，需要轧制铝合金板材具有高的成形性能，在折弯或冲压成形后铝材表面仍能保持光滑细腻表面，不能有裂纹、坑点等缺陷，要求镜面铝延伸率≥35%，优选延伸率≥40%。但是目前的镜面铝制备方法所制备的镜面铝很难满足汽车内饰件和建筑装饰用镜面铝的技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高成形性镜面铝板带材的制备方法及镜面铝板带材，通过调控铸造工艺和热处理工艺，实现镜面铝延伸率的显著提高，满足汽车内饰件和建筑装饰对高成形性能镜面铝的技术要求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高成形性镜面铝板带材的制备方法，包括如下步骤：（1）熔炼和半连续铸造；（2）均匀化热处理；（3）热轧；（4）冷轧和中间退火；（5）镜面轧制；（6）成品退火；其中，在步骤（1）中，熔炼温度为720~740℃，半连续铸造温度为690~710℃，铸锭稳定生产速度为45~55mm/min，冷却水流量≥140m³/h，冷却水温度≤30℃；在步骤（4）中，中间退火温度≥270℃；在步骤（6）中，成品退火温度为180~320℃。

在进行步骤（1）的熔炼和半连续铸造之前按照以下质量百分比配制合金：0.1%＜Fe＜2.0%、Cu＜0.10%、Mn＜0.10%、Mg＜0.05%、Zn＜0.05%、Ti＜0.10%，以及余量的Al和不可避免的杂质。

在步骤（2）中，铸锭经切头尾及铣面后，在箱式热处理炉中进行均匀化热处理，温度≥480℃，保温时间≥10h。

步骤（3）中热轧的开轧温度为450~500℃，终轧温度≤320℃。

步骤（4）中，冷轧后的板材厚度为0.1~3.0mm。

在中间退火前，铝材中立方取向晶粒面积占比＜1%。

在成品退火后，铝材中立方取向晶粒面积占比＜5%。

在成品退火后，铝材中平均晶粒尺寸＜30μm。

本发明还提供一种利用上述方法制备的高成形性镜面铝板带材，铝材包括按质量百分比计的如下组分：0.1%＜Fe＜2.0%、Cu＜0.10%、Mn＜0.10%、Mg＜0.05%、Zn＜0.05%、Ti＜0.10%，以及余量的Al和不可避免的杂质；铝材表面呈镜面效果，反射率≥80%，光泽度≥700GU，延伸率≥35%；铝材金属组织中晶粒尺寸细小、平均晶粒尺寸＜30μm。

进一步的，铝材金属组织中平均晶粒尺寸＜10μm。

本发明的原理如下：在实际生产实践中，发明人对铝材折弯成形后表面质量与延伸率的关系进行了详细调查和研究。结果发现，当成品铝材延伸率低于35%时，折弯成形后铝材表面质量不佳，延伸率越低，成形后铝材表面越容易出现裂纹、坑点等缺陷；当铝材延伸率大于等于35%时，成形后铝材表面仍能保持光滑细腻特征。铝材晶粒和第二相尺寸细小，有利于提高延伸率，进而提高成品铝材的成形性能。

本发明人对镜面铝材制备过程中的晶粒和第二相尺寸演化进行了调查和研究。研究发现，高Fe元素含量，可提供更多的第二相形核质点，有利于熔铸过程Fe相尺寸细小、弥散分布。镜面铝板带材的制备步骤包括①熔炼和半连续铸造；②均匀化热处理；③热轧；④冷轧（中间退火）；⑤镜面轧制；⑥成品退火。主要影响Fe相和晶粒尺寸的步骤为①半连续铸造，④中间退火和⑥成品退火。通过调控铸造温度在690~710℃范围，冷却水流量≥140m³/h，冷却水温度≤30℃，从而实现第二相和晶粒尺寸细小；同时，调控中间退火温度促进合金充分再结晶，以及调控成品退火温度抑制晶粒异常长大、粗化。最终，实现成品镜面铝板材中晶粒和第二相尺寸细小，显著提高铝材的延伸率和成形性能。本发明所述的第二相主要是指Fe相。

本发明的有益效果是：本发明提供的镜面铝板带材的制备方法可以实现镜面铝延伸率的显著提高，所制备的镜面铝板带材表面呈镜面效果，反射率≥80%，光泽度≥700GU，延伸率≥35%，优选延伸率≥40%，满足汽车内饰件和建筑装饰对高成形性能镜面铝的技术要求。

本发明提供的一种高成形性的镜面铝板带材，可以替代CNC机加工，快速成形，同时保证表面高质量，助力铝加工行业技术升级、开发高端产品。

附图说明

图1为冷却水流量为140m³/h时铸锭中第二相分布图。

图2为冷却水流量为120m³/h时铸锭中第二相分布图。

图3为冷却水流量为140m³/h时的铸锭经加工成镜面铝的晶粒分布图。

图4为冷却水流量为120m³/h时的铸锭经加工成镜面铝的晶粒分布图。

具体实施方式

下面结合实施例和对比例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

实施例1：一种高成形性镜面铝板带材的制备方法，配制合金成分如下，Si=0.10；Fe=1.25%；Cu=0.01%；Mn=0.01%；Mg=0.02%：Zn=0.01%；Ti=0.02%，以及余量的Al和不可避免的杂质。制备方法包括以下步骤：

（1）熔炼和半连续铸造：熔炼温度为730℃，半连续铸造温度为690~710℃，铸造速度为50mm/min，冷却水流量为140m³/h，冷却水温度为23~30℃；

（2）均匀化热处理，铸锭经切头尾后，上下各铣面15mm，均匀化温度为500℃，保温时间为12h；

（3）热轧：开轧温度为480℃，终轧温度≤280℃；

（4）冷轧：冷轧后板材由7mm减薄到1mm，立方织构面积占比0.4%，冷轧过程的中间退火温度为270℃；

（5）镜面轧制：轧制5个道次，单道次压下率为10%，轧制速度为60m/min；

（6）成品退火：退火温度为300℃，保温时间为2h。

根据以上制备方法制备出的高成形性镜面铝板带材包括按质量百分比计的如下组分：Si=0.10；Fe=1.25%；Cu=0.01%；Mn=0.01%；Mg=0.02%：Zn=0.01%；Ti=0.02%，以及余量的Al和不可避免的杂质；所制备的铝材表面呈镜面效果，反射率≥80%，光泽度≥700GU，延伸率≥35%，优选为≥40%；铝材金属组织中晶粒尺寸细小、平均晶粒尺寸＜30μm，并进一步优选为平均晶粒尺寸＜10μm。

图1是实施例1制备的铸锭中第二相分布图。可见，铸锭中第二相尺寸较小，球状且弥散分布。这样的第二相组织有利于后续轧制工艺进行，退火处理过程充分抑制晶粒长大，促进晶粒细小，取向随机分布。如图3所示，成品镜面铝的晶粒尺寸15μm，各取向织构随机分布，其中立方织构面积占比2.1%。该工艺制备出的镜面铝延伸率41.5%，满足汽车内饰、建筑装饰对镜面铝高成形性能的技术需求。

对比例1：在实施例1基础上水流量由140m³/h降低到120m³/h，成品退火温度由300℃提高到340℃，其它制备工艺未改变。

图2是对比例1制备的铸锭中第二相分布图。与实施例1相比，对比例1中第二相尺寸较大，呈板状，连续分布。如图4所示，成品镜面铝的晶粒尺寸115μm，各取向织构随机分布，其中立方织构面积占比26.1%。该工艺制备出的镜面铝延伸率29.5%，不能满足汽车内饰、建筑装饰对镜面铝高成形性能的技术需求。

实施例2：在实施例1的基础上，配制合金成分如下，Si=0.21；Fe=0.52%；Cu=0.03%；Mn=0.27%；Mg=0.01%：Zn=0.02%；Ti=0.03%，以及余量的Al和不可避免的杂质。

对制备方法中的部分参数进行如下调整：

（1）熔炼和半连续铸造中，熔炼温度为720℃，铸造速度为45mm/min，冷却水流量为144m³/h，冷却水温度为23~30℃；

（3）在热轧中，开轧温度为460℃；

（4）在冷轧中，中间退火温度为300℃；

（5）在成品退火中，退火温度为200℃；

其他制备工艺参数不变。

该工艺制备的镜面铝板带材表面呈镜面效果，反射率≥80%，光泽度≥700GU，延伸率为38%~41%，可以满足汽车内饰、建筑装饰对镜面铝高成形性能的技术需求。

实施例3：在实施例1的基础上，配制合金成分如下，Si=0.17；Fe=1.69%；Cu=0.05%；Mn=0.27%；Mg=0.01%：Zn=0.02%；Ti=0.04%，以及余量的Al和不可避免的杂质。

对制备方法中的部分参数进行如下调整：

（1）熔炼和半连续铸造中，熔炼温度为740℃，铸造速度为55mm/min，冷却水流量为155m³/h，冷却水温度为23~30℃；

其他制备工艺参数不变。

该工艺制备的镜面铝板带材表面呈镜面效果，反射率≥80%，光泽度≥700GU，延伸率为40%~42%，可以满足汽车内饰、建筑装饰对镜面铝高成形性能的技术需求。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种高成形性镜面铝板带材的制备方法，包括如下步骤：（1）熔炼和半连续铸造；（2）均匀化热处理；（3）热轧；（4）冷轧和中间退火；（5）镜面轧制；（6）成品退火；其特征在于，在步骤（1）中，熔炼温度为720~740℃，半连续铸造温度为690~710℃，铸锭稳定生产速度为45~55mm/min，冷却水流量140m³/h~155 m³/h，冷却水温度≤30℃；在步骤（4）中，中间退火温度270℃~300℃，且在中间退火前，铝材中立方取向晶粒面积占比＜1%；在步骤（6）中，成品退火温度为180~200℃，在成品退火后，铝材中立方取向晶粒面积占比＜5%，铝材中平均晶粒尺寸＜30μm。

2.根据权利要求1所述的一种高成形性镜面铝板带材的制备方法，其特征在于：在进行步骤（1）的熔炼和半连续铸造之前按照以下质量百分比配制合金：0.1%＜Fe＜2.0%、Cu＜0.10%、Mn＜0.10%、Mg＜0.05%、Zn＜0.05%、Ti＜0.10%，以及余量的Al和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种高成形性镜面铝板带材的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，铸锭经切头尾及铣面后，在箱式热处理炉中进行均匀化热处理，温度≥480℃，保温时间≥10h。

4.根据权利要求1所述的一种高成形性镜面铝板带材的制备方法，其特征在于：步骤（3）中热轧的开轧温度为450~500℃，终轧温度≤320℃。

5.根据权利要求1所述的一种高成形性镜面铝板带材的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，冷轧后的板材厚度为0.1~3.0mm。

6.根据权利要求1~5任一项所述的高成形性镜面铝板带材的制备方法所制备的高成形性镜面铝板带材，其特征在于：铝材包括按质量百分比计的如下组分：0.1%＜Fe＜2.0%；Cu＜0.04%；Mn＜0.03%；Mg＜0.03%：Zn＜0.04%；Ti＜0.05%，以及余量的Al和不可避免的杂质；铝材表面呈镜面效果，反射率≥80%，光泽度≥700GU，延伸率≥35%；铝材金属组织中晶粒尺寸细小、平均晶粒尺寸＜30μm。

7.根据权利要求6所述的一种高成形性镜面铝板带材，其特征在于：铝材金属组织中平均晶粒尺寸＜10μm。