CN1144889C

CN1144889C - 制造标准薄箔材用的铝合金带材制品

Info

Publication number: CN1144889C
Application number: CNB008093474A
Authority: CN
Inventors: I; I·金; J·菲茨西蒙; ��˹��ŵ��; M·卡塔诺; ��Ī��; I·奥卡莫托
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2004-04-07
Anticipated expiration: 2020-04-26
Also published as: WO2000066799A1; AU4280800A; EP1175516A1; ES2250124T3; BR0010603A; CA2370149C; KR20020013529A; KR100664362B1; CA2370149A1; EP1175516B8; CN1364201A; DE60024806D1; ATE312951T1; DE60024806T2; US6159313A; JP2002543288A; EP1175516B1

Abstract

一种用于生产标准箔材或者纸箔的连续铸造铝合金带材，该铝合金带材含有0.4～0.6%(wt)Fe和0.2～0.4%(wt)Si、其铸态厚度小于30mm左右，并且含有基本上是单一的α相金属间化合物。上述的带材在带材连续铸造机例如整铸机或带式连铸机上铸成。

Description

制造标准薄箔材用的铝合金带材制品

技术领域

本发明涉及铝合金带材制品及其制造方法，具体地说，涉及一种采用带材连续铸造法来制造新型铝合金箔材用的再轧带材和箔材坯料的工艺。

背景技术

标准箔材或者纸箔一般是由按照一种称之为DC(即直接激冷铸造)法的工艺铸出的铝合金(如AA 1145)锭制备而成的。上述铸锭通常加热到高温，再热轧至再轧标准厚度1～5mm，然后冷轧至厚度一般为0.2～0.4mm的“箔坯”规格。带材在冷轧过程中常常要进行中间退火。然后对上述“箔坯”常采用双滚轧法进一步进行冷轧，制成厚度约为5～150μm的最终箔材。当冷轧成厚度为5～10μm时，该最终箔材制品通常称之为纸箔，并被用于各种包装用途。

采用带材连续铸造法作为制造上述箔材的起始工步在生产成本上是有利的，因为在热轧前不需要进行均匀化处理，并且可明显减小轧成再轧标准尺寸所需的热轧压下量。但是，带材连续铸造法在凝固过程中采用了不同于DC铸造法的冷却条件，并且在热轧前不进行高温均匀化处理，因此，当对常规采用DC铸造法和均匀化处理制备的合金采用带材连续铸造工艺时，就会在铸件中形成不同的金属间化合物并且铸件外形扭曲，从而造成最终箔坯制品的表面缺陷。在带材连续铸造过程中，带材在铸造时的冷却速度通常高于大型DC铸锭的冷却速度(有时是高得多)，因此，按带材连续铸造法加工这种合金也会使箔坯具有较高的溶质元素过饱和度，从而具有不希望有的硬化性能和软化性能，导致难以将箔坯轧成最终标准厚度。

Furukawa在日本公开特许No.6-63397(1994年4月5日出版)中公开了一种制造适用于生产标准箔材的铝合金带材的现有方法。该文件指出，上述铝合金中的铁和硅含量具有宽的范围，例如0.2～0.8％Fe，和0.05～0.3％Si。但是，测试的最高Si含量未超过0.19％。

本发明的目的是提出一种可制出适合于顺利生产无表面缺陷(如：斑点和条纹)的箔材的再轧箔坯的以带材连续铸法为主的工艺。

本发明的另一个目的是生产一种连续带材式的含有基本上是单一α相金属间化合物的箔坯。上述的“α相”是Al-Fe-Si金属间化合物相，该相的成分为：Fe 30～33％，Si 6～12％，Al余量。其典型化学式为Fe₃Si₂Al₁₂～Fe₂SiAl₈。

本发明的公开内容

本发明的一个方面涉及一种制造适用于生产标准箔材的铝合金带材的方法，先制备含铁0.4～0.8％(wt)、含硅0.2～0.4％(wt)的熔融铝合金，然后在带材连续铸造机例如带式连续机或整铸机上铸出厚度小于30mm左右例如4～30mm左右的并含有基本上是单一的α相金属间化合物的铸造带材。该合金还可随意地含有少于0.05％(wt)的Cu、Mn、Mg、Zn或V，少于0.03％(wt)的Ti和少于0.03％(wt)的所有其他元素。还要明白，该合金的余量是铝和任何偶尔混入的杂质元素。上述的铸造带材可被热轧或冷轧成所需厚度而成为再轧坯料。

按上述方法制得的再轧坯料的表面缺陷(通常称之为“冷杉效应”)少，这种冷杉效应是在存在多种金属间化合物相的铸造材料中的金属间化合物不均匀分布所造成的表面缺陷。不同的金属间化合物的凝固不同可造成上述的不均匀性。没有上述的冷杉效应说明最终箔材的表面质量提高和针孔数量减少。在采用带材连续铸造工艺以前是不能获得这种表面质量的。

因此，本发明的另一方面涉及按上述工艺制得的并适用于生产标准箔材或者纸箔的铝合金带材制品。这种带材是含有0.4～0.8％(wt)Fe和0.2～0.4％(wt)Si、其铸态厚度小于30mm左右(例如4～30mm左右)并含有基本上是单一α相金属间化合物的连续铸造铝合金带材。上述合金还可随意地含有少于0.05％(wt)的Cu、Mn、Mg、Zn或V，少于0.03％(wt)的Ti以及少于0.03％(wt)的所有其他元素。

按照本发明制成的带材坯料通常可轧制成厚度约为5～150μm的标准箔材。制成品的表面缺陷(如：针孔、大孔穴、条纹和撕裂)少。

业已发现，上述的合金成分和带材连续铸造工艺相结合可在铸造过程中形成基本上为100％的α-Al Fe Si相。正是这种基本上纯的α相使带材在轧成最终的标准箔制品时极少出现表面缺陷。

实施本发明的最佳模式

用于本发明工艺的合金含Fe量为0.4～0.8％(wt)(优选为0.4～0.6％(wt)，最好为0.42～0.48％(wt))、含Si量为0.2～0.4％(wt)(优选为0.2～0.3％(wt)，最好为0.22～0.28％(wt))。其Si/Fe比为0.25∶1.0最好为0.4∶0.7。当Si和Fe含量处于上述范围内时，带材的连续铸造条件可使制成的铸态坯料含有基本上是100％的α-Al Fe Si相，如果Si含量少于0.2％，就会形成大量的FeAl₆相，而且铸造带材容易外形扭曲。如果Si含量大于0.4％，就易形成对轧制也不利的β相。如果Fe含量少于0.4％，带材的强度太低，如果Fe含量高于0.8％，也会形成FeAl₆相，并使金属间化合物的总量过高。

诸如Mg、Mn、Cu、V、Zn等元素的含量最好全都少于0.05％(wt)左右。Ti最好少于0.03％，所有其他元素的含量最好也少于0.03％，所有其他元素的总和最好不超过0.15％。

带材的铸造工艺最好按照带材厚度小于30mm的带材连续铸造工艺进行。带材的厚度最好是大于或等于4mm左右。这种带材铸造工艺应当最好能使沿铸造带材厚度的平均冷却速度为20～200℃/秒，该冷却速度低于20℃/秒时会形成使带材成品表面质量差的表面偏析，冷却速度大于200℃/秒时会产生过大的外形扭曲。实际的冷却速度取决于带材厚度和铸型的冷却能力。

上述的带材铸造工艺最好在整铸机或者带式连铸机上实施。最好采用双带式连铸机，并在织构化钢带上进行铸造。

在上述条件下进行铸造时，铸态带坯的二次技晶臂距通常为8～15μm。所述的二次技晶臂距按标准方法测量，例如，R.E.Spear等人在美国铸造工作者协会会刊第71卷，第67届年会(1963年)文集〔由美国铸造工作者协会(美国伊利诺斯州，Des Plainse)1964年出版〕P 209～215发表的论文谈到上述方法，其内容纳入本文作为参考。

铸态的带坯最好热轧至再轧标准尺寸，而不必进行任何均匀化处理或其他额外的加热。所用的热轧工艺最好是其开轧温度约为400～550℃，而终轧温度约为200～320℃，轧成厚度为1～3mm(最好为1～2mm)的再轧带材。这种再轧带材通常被卷成圈，并使之冷却至常温，然后进入其他加工工序。

然后对上述的再轧带材进一步冷轧加工而成箔坯。合适的工艺是首先将其冷轧成一个或多个中间规格的尺寸(其中要进行中间退火)，然后冷轧成箔坯，箔坯制品的厚度一般为0.2～0.4mm。

冷轧工艺包含两步中间退火是特别有利的，中间退火就是将中间规格尺寸的带材在350～450℃加热至少0.5小时(但最好不超过12小时)，然后将带材冷却至200～300℃，保温至少0.5小时(但最好不超过12小时)。最好是，带材在中间退火前的冷轧压下量至少为40％。

附图简述

本发明由附图示例说明，附图中：

图1是合金成分在本发明的范围之外的轧制带材的腐蚀表面的照片；和

图2是合金成分在本发明的范围之内的轧制带材的腐蚀表面的照片。

实例1

在实验室规模的双带式连铸机上铸出两种铝合金。合金1含0.96％(wt)Fe和0.05％(wt)Si，余量基本上为Al。因此，合金1的成分在本发明范围之外。合金2含0.45％(wt)Fe和0.25％(wt)Si，该成分在本发明成分范围之内。铸造带坯的厚度为19mm，铸造冷却速度为3m/min，将制成的铸坯热轧至3mm，然后冷轧至0.3mm。然后将轧成的薄带在硫酸溶液中进行阳极化处理以显示金属间化合物相的分布情况。这种处理使形成FeAl₆金属间化合物的区域变暗，图1和2示出试验结果。合金1(图1)具有暗区和亮区的混合，表明该合金至少有两种金属间化合物相相混合。另一方面，合金2(图2)仅出现白区，这说明该合金的金属间化合物是均匀的(并且是单相型的)。

实例2

用含有一定浓度范围的Fe和Si的铝合金重复实例1的程度。表1示出这些合金的成分(wt％)和产生的金属间化合物。

表1

合金号	Fe(wt％)	Si(wt％)	金属间化合物
合金号	Fe(wt％)	Si(wt％)	金属间化合物	3	0.31	0.09	混合的
4	0.52	0.05	混合的	3	0.31	0.09	混合的
4	0.52	0.05	混合的	5	0.46	0.14	混合的
6	0.54	0.27	混合的	5	0.46	0.14	混合的

注：混合的金属间化合物意思是存在一种以上的化合物。单一的

金属间化合物指的是基本上全是α相。

表1所示的结果证明，Fe和Si含量在本发明范围内的合金6没有冷杉型图象，并且具有单相的金属间化合物。

Claims

1.一种制造适用于生产标准薄箔材的铝合金带材的工艺，其中，将含有铁和硅的熔融铝合金在带材连铸机上铸成一种铸态带材，

其特征在于，上述的熔融铝合金含有0.4～0.8％(wt)Fe和0.2～0.4％(wt)Si，并且可选择地含有少于0.05％(wt)的Cu、Mn、Mg、Zn或V，少于0.03％(wt)的Ti以及少于0.03％(wt)的所有其它元素，余量是铝，该合金由带式连铸机或整铸机铸成铸态厚度约为4～30mm的带材，在铸造过程中沿带材厚度的平均冷却速度约为20～200℃/S，从而制得含有基本上是100％α-Al Fe Si相的铸造带材。

2.根据权利要求1的工艺，其特征在于，上述的铝合金所含的Si和Fe的比例是Si∶Fe＝0.25∶1.0。

3.根据权利要求2的工艺，其特征在于，上述的铝合金含有0.42～0.48％Fe和0.22～0.28％Si。

4.根据权利要求1、2或3的工艺，其特征在于，将上述铸态带材热轧成厚度约为1～3mm的带材。

5.根据权利要求4的工艺，其特征在于，热轧上述铸态带材的始轧温度约为400～550℃，终轧温度约为200～320℃。

6.根据权利要求4的工艺，其特征在于，进行上述的热轧时，不需要进行均匀化处理或其他额外的加热。

7.根据权利要求1、2或3的工艺，其特征在于，将上述的铸态带材冷轧成厚度约为0.2～0.4mm的箔坯。

8.根据权利要求5或6的工艺，将上述热轧的铝合金带材冷轧成厚度约为0.2～0.4mm的箔坯。

9.根据权利要求8的工艺，其特征在于，至少要进行两次冷轧工序，且工序之间要进行一次中间退火。

10.根据权利要求9的工艺，其特征在于，上述的中间退火就是，首先将带材在350～450℃加热至少0.5h，然后冷却至200～320℃保温至少0.5h。

11.一种适用于生产标准箔材的铝合金带材，它是含有铁和硅的连续铸造铝合金带材，其特征在于，这种连铸带材含有0.4～0.8％(wt)Fe和0.2～0.4％(wt)Si，并且可选择含有少于0.05％(wt)的Cu、Mn、Mg、Zn或V，少于0.03％(wt)的Ti，以及少于0.03％(wt)的所有其它元素，余量是铝，该合金由带式连铸法或整铸法铸成铸态厚度约为4～30mm的带材，它含有基本上是100％α-Al Fe Si相。

12.根据权利要求12的铝合金带材，其特征在于，上述铝合金中Si和Fe含量之比为Si∶Fe＝0.25∶1.0。

13.根据权利要求13的铝合金带材，其特征在于，该合金含有0.42～0.48％Fe和0.22～0.28％Si。

14.根据权利要求11～13中任一项的铝合金带材，其特征在于，该带材的热轧厚度约为1～3mm。