CN115449678A

CN115449678A - 一种新型防锈的铝合金钉线及其生产工艺

Info

Publication number: CN115449678A
Application number: CN202211287809.8A
Authority: CN
Inventors: 彭沛基; 陈庆成; 彭柱基; 陈美梅
Original assignee: Foshan Nanhai Junlong Packaging Materials Co ltd
Current assignee: Foshan Nanhai Junlong Packaging Materials Co ltd
Priority date: 2022-10-20
Filing date: 2022-10-20
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2042-10-20
Also published as: CN115449678B

Abstract

本发明提供了一种新型防锈的铝合金钉线及其生产工艺，所述铝合金钉线由以下重量百分比的成分组成：Cu：0.5%~1.0%，Si：0.3%~0.5%，Ti：0.2%~0.3%，Mn：0.05%~0.07%，Mg：0.04%~0.05%，Sr：0.01%~0.02%，Y：0.001%~0.003%，Fe：≤0.05%，余量为Al和一些不可避免的杂质元素。本申请的铝合金钉线，适用于食品包装、医疗器械包装等领域中，具有良好的防锈性能，拉伸强度高，并且耐腐蚀性能良好。

Description

一种新型防锈的铝合金钉线及其生产工艺

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种新型防锈的铝合金钉线及其生产工艺。

背景技术

食品、药品、电子电器、医疗器械等领域的包装箱，通常采用钉线将包装箱进行组装。由于食品包装箱、药品包装箱、电子电器包装箱、医疗器械包装箱对于产品以及包装的要求即为严格，其对于出口要求高、外观要求高。

现有技术中，一般采用铁钉线对包装箱进行封装，铁钉线由于含铁量高，铁离子容易被空气氧化，导致长期存放后会生锈，产生的铁锈会严重影响食品安全、医疗器械等产品安全，因此存在较大的缺陷。

为了解决上述问题，部分厂商采用了铝合金材料制成铝合金钉线，利用铝合金钉线具有的防锈性能，以确保食品安全、医疗器械安全。然而，常规的铝合金钉线，仍然存在拉伸强度不足、加工塑性差、耐腐蚀性差、防锈能力不足等问题。

此外，传统的铝合金钉线，其生产工艺流程为：熔铸→锯切→铣面→均匀化退火→热轧→中间退火→冷轧→拉弯矫。其中，采用“1+1”热轧轧至6.0mm左右，然后中间退火后经80%～90%的冷轧变形量轧至成品厚度。另一种生产工艺流程为：熔铸→锯切→铣面→均匀化退火→热轧→冷轧开坯→成品冷轧→拉弯矫。

传统工艺具有以下缺点：(1)经过熔铸后，胚料的形状并不标准，热轧后导致产品外形不规整，容易存在凹凸不平，影响产品质量；(2)热轧后，需要经过冷却再进行冷轧，该过程中铝合金材料的温度较高，直接裸露再外，极易被空气氧化，后续再进行冷轧，将氧化形成的氧化铝压制后成型于产品内部，影响了产品的质量。

发明内容

针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出了一种新型防锈的铝合金钉线及其生产工艺，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：

一种新型防锈的铝合金钉线，所述铝合金钉线由以下重量百分比的成分组成：Cu：0.5%~1.0%，Si：0.3%~0.5%，Ti：0.2%~0.3%，Mn：0.05%~0.07%，Mg：0.04%~0.05%，Sr：0.01%~0.02%，Y：0.001%~0.003%，Fe：≤0.05%，余量为Al和一些不可避免的杂质元素。

往铝（Al）中加入铜（Cu），能够组成铜铝合金，铜离子有一定的固溶强化效果，加入重量百分比为0.5%~1.0%的铜，能够提升铝合金钉线的强化效果。

往铝（Al）中加入钛（Ti），钛与铝形成TiAl₂相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。

往铝（Al）中加入硅（Si），硅与铝形成硅铝合金，硅铝合金具有良好的铸造性能和抗蚀性。

往铝（Al）中加入锰（Mn），锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。主要是通过MnAl₆化合物对结晶晶粒长大起阻碍作用，MnAl6的另一作用是溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al₆，减小铁的有害影响。

往铝（Al）中加入镁（Mg），硅与镁形成镁铝合金，镁铝合金具有一定的强化作用，能够改善铝合金钉线抗蚀性和焊接性能。

往铝（Al）中加入钇（Y），形成铝钇合金，能够提升铝合金钉线的耐高温和耐腐蚀性能。

往铝（Al）中加入锶（Sr），形成铝锶合金，由于锶是表面活性元素，在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行为，因可提高材料力学性能和塑形加工性，改善铝合金钉线的表面粗糙度。

通常加入各种合金元素时，由于合金元素粉末的纯度难以达到100%，会使铝合金钉线中带有少量铁（Fe）元素，铁元素不宜过多，因为铁容易被氧化产生铁锈，影响产品质量。

具体的，所述铝合金钉线平行于轧制方向的拉伸强度为400~420Rm/MPa。

具体的，所述铝合金钉线的电阻率高于100mΩ·mm²/m。

一种铝合金钉线的生产工艺，包括以下步骤：

S1配料：按照配比称取各原料备用；

S2熔炼：在熔炼炉将铝锭进行熔炼，再加入合金元素，控制工艺参数，制得液态合金；

S3制胚：用连续铸轧机将液态铝合金轧制成线状胚料；

S4热轧：用热轧机将线状胚料制成矩形线胚，矩形线胚的厚度控制在6~7mm；

S5退火：对矩形线胚进行退火处理；

S6酸洗：将矩形线胚经过酸洗去除其表面的氧化层；

S7冷轧：在真空条件下，用冷轧机将线状胚制成铝合金钉线，铝合金钉线的厚度控制在4~5mm；

S8喷涂：在铝合金钉线表面喷涂一层漆膜；

S9收卷：用收卷辊将铝合金钉线收卷成线圈。

具体的，步骤S2中，对铝锭的熔炼温度为650~700℃，熔炼时间为30min；加入合金元素后，将熔炼温度提升至850~900℃，熔炼时间为20min。

具体的，步骤S5中，退火温度为300~400℃，退火速度为30~35m/min。

具体的，步骤S6中，采用质量分数为30%的盐酸对矩形线胚进行酸洗。

具体的，步骤S7中，所述铝合金钉线的四个角经过冷轧成型后形成R角或倒角。

具体的，步骤S7中，采用的冷轧机包括冷轧辊，所述冷轧辊外侧面形成有与所述R角或倒角形状相匹配的成型面。

具体的，步骤S8中，所述漆膜包括以下重量百分比的成分：聚氨酯树脂：99.5~99.9%、颜料：0.1~0.5%。

本发明具有的有益效果在于：

1.本申请的铝合金钉线，适用于食品包装箱、药品包装箱、电子电器包装箱、医疗器械包装箱等对于出口要求高、外观要求高的领域中，具有良好的防锈性能，拉伸强度高，并且耐腐蚀性能良好；

2.在铝合金钉线表面喷涂上一层漆膜，可采用不同颜料，生产不同颜色的铝合金钉线；

3.采用本申请的生产工艺制备铝合金钉线，经过熔炼后，还增加了制胚工序，通过连续铸轧机将液态铝合金轧制成线状胚料，最终得到的胚料的形状标准，后续热轧后产品的外形规整，保证了产品质量；而且热轧后，还进行了酸洗工序，将材料表面的氧化层除去，再进行真空冷轧、喷涂，通过漆膜能够有效降低铝合金钉线的氧化率，产品质量得到保证。

附图说明

图1为实施例1-3制成的铝合金钉线的结构示意图。

图2为图1中A部分的放大图。

图3为实施例1-3采用的冷轧辊的结构示意图。

附图标记为：铝合金钉线10、冷轧辊20、成型面21。

具体实施方式

下面结合附图与相关实施例对本发明的实施方式进行说明，本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。

实施例1

参照图1-3所示，本实施例公开了一种新型防锈的铝合金钉线，适用于食品包装、医疗器械包装等领域中，铝合金钉线10由以下重量百分比的成分组成：Cu：0.8%，Si：0.3%，Ti：0.2%，Mn：0.06%，Mg：0.05%，Sr：0.01%，Y：0.001%，Fe：≤0.05%，余量为Al和一些不可避免的杂质元素。

铝合金钉线10的电阻率高于100mΩ·mm²/m。能够降低铝合金钉线10的导电能力，防止静电对医疗器械的影响。

一种铝合金钉线的生产工艺，包括以下步骤：

S1配料：按照上述配比称取各原料备用；

S2熔炼：在熔炼炉将铝锭（Al）进行熔炼，熔炼温度为650~700℃，熔炼时间为30min，再加入合金元素（Cu、Si、Ti、Mn、Mg、Sr、Y）的粉末原料，将熔炼温度提升至850~900℃，熔炼时间为20min，制得液态合金；

S3制胚：用连续铸轧机将液态铝合金轧制成线状胚料，线状胚料的厚度控制在7~8mm；

S5退火：对矩形线胚进行退火处理，退火温度为300~400℃，退火速度为30~35m/min；

S6酸洗：采用质量分数为30%的盐酸对矩形线胚进行酸洗，去除其表面的氧化层；

S7冷轧：在真空条件下，用冷轧机将线状胚制成铝合金钉线10，铝合金钉线10的厚度控制在4~5mm，经过冷轧后得到的铝合金钉线10的四个角形成倒角，其中，采用的冷轧机包括冷轧辊20，冷轧辊20外侧面形成有与倒角形状相匹配的成型面21，形成倒角能够降低铝合金钉线10四个角的锋利程度，从而降低其打钉过程中对工作人员手部的损伤；

S8喷涂：在铝合金钉线10表面喷涂一层漆膜，漆膜包括以下重量百分比的成分：聚氨酯树脂：99.7%、颜料：0.3%；

S9收卷：用收卷辊将铝合金钉线10收卷成线圈；

S10测试：对铝合金钉线10进行拉伸强度测试，测试结果记录如下表1。

表1 铝合金钉线不同拉伸方向力学性能

拉伸方向	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				平行于轧制方向	409	400	5.5
与轧制方向呈45°	389	375	5.2
				垂直于轧制方向	412	404	6.0

从表1看出，铝合金钉线10平行于轧制方向的拉伸强度大于400Rm/MPa，拉伸强度高。

实施例2

参照图1-3所示，本实施例公开了一种新型防锈的铝合金钉线，适用于食品包装、医疗器械包装等领域中，铝合金钉线10由以下重量百分比的成分组成：Cu：0.5%，Si：0.5%，Ti：0.3%，Mn：0.06%，Mg：0.05%，Sr：0.01%，Y：0.001%，Fe：≤0.05%，余量为Al和一些不可避免的杂质元素。

一种铝合金钉线的生产工艺，包括以下步骤：

S1配料：按照上述配比称取各原料备用；

S7冷轧：在真空条件下，用冷轧机将线状胚制成铝合金钉线，铝合金钉线的厚度控制在4~5mm，经过冷轧后得到的铝合金钉线10的四个角形成倒角，其中，采用的冷轧机包括冷轧辊20，冷轧辊20外侧面形成有与倒角形状相匹配的成型面21，形成倒角能够降低铝合金钉线10四个角的锋利程度，从而降低其打钉过程中对工作人员手部的损伤；

S9收卷：用收卷辊将铝合金钉线10收卷成线圈；

S10测试：对铝合金钉线10进行拉伸强度测试，测试结果记录如下表2。

表2 铝合金钉线不同拉伸方向力学性能

拉伸方向	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				平行于轧制方向	414	408	5.7
与轧制方向呈45°	396	383	5.3
				垂直于轧制方向	419	411	6.4

从表2看出，铝合金钉线10平行于轧制方向的拉伸强度大于400Rm/MPa，拉伸强度高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种新型防锈的铝合金钉线，其特征在于，所述铝合金钉线由以下重量百分比的成分组成：Cu：0.5%~1.0%，Si：0.3%~0.5%，Ti：0.2%~0.3%，Mn：0.05%~0.07%，Mg：0.04%~0.05%，Sr：0.01%~0.02%，Y：0.001%~0.003%，Fe：≤0.05%，余量为Al和一些不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种新型防锈的铝合金钉线，其特征在于，所述铝合金钉线平行于轧制方向的拉伸强度为400~420Rm/MPa，电阻率高于100mΩ·mm²/m。

3.一种如权利要求1~2任意一项所述铝合金钉线的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1配料：按照配比称取各原料备用；

S3制胚：用连续铸轧机将液态铝合金轧制成线状胚料；

S5退火：对矩形线胚进行退火处理；

S6酸洗：将矩形线胚经过酸洗去除其表面的氧化层；

S8喷涂：在铝合金钉线表面喷涂一层漆膜；

S9收卷：用收卷辊将铝合金钉线收卷成线圈。

4.根据权利要求3所述的一种铝合金钉线的生产工艺，其特征在于，步骤S2中，对铝锭的熔炼温度为650~700℃，熔炼时间为30min；加入合金元素后，将熔炼温度提升至850~900℃，熔炼时间为20min。

5.根据权利要求3所述的一种铝合金钉线的生产工艺，其特征在于，步骤S5中，退火温度为300~400℃，退火速度为30~35m/min。

6.根据权利要求3所述的一种铝合金钉线的生产工艺，其特征在于，步骤S6中，采用质量分数为30%的盐酸对矩形线胚进行酸洗。

7.根据权利要求3所述的一种铝合金钉线的生产工艺，其特征在于，步骤S7中，所述铝合金钉线的四个角经过冷轧成型后形成R角或倒角。

8.根据权利要求7所述的一种铝合金钉线的生产工艺，其特征在于，步骤S7中，采用的冷轧机包括冷轧辊，所述冷轧辊外侧面形成有与所述R角或倒角形状相匹配的成型面。

9.根据权利要求3所述的一种铝合金钉线的生产工艺，其特征在于，步骤S8中，所述漆膜包括以下重量百分比的成分：聚氨酯树脂：99.5~99.9%、颜料：0.1~0.5%。