CN117431423B - 一种易拉罐罐身用铝合金板材及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种易拉罐罐身用铝合金板材及其制备方法和应用。本发明所述易拉罐罐身用铝合金板材的制备方法，采用回收易拉罐废铝为原料，且回收易拉罐废铝在最终得到的板材中的含量高于60%（原铝液掺入量＜40%），本发明所述方法通过将废铝液在高温下静置，使镁和锌与氧元素发生氧化反应，生成氧化镁与氧化锌，进而漂浮在熔体表面，形成熔渣，从而可以有效降低熔体内的镁元素和锌元素含量。进而可以在保证最终得到的铝合金板材的性能的情况下，提高废铝液的添加比例，大幅提高了回收铝的使用率，降低了生产制造成本，节约了铝资源与能源消耗。
Description
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种易拉罐罐身用铝合金板材及其制备方法和应用。
背景技术
减薄拉深罐身用3104铝合金板材是制造减薄拉深罐身的原料，为厚度0.4mm以下的薄板。经过落料冲杯、多道次变薄拉深、罐底冲压成型、清洗及烘烤后，成为减薄拉深罐的白罐身，即俗称的易拉罐。
由于易拉罐用铝合金板材牌号单一，需求量大，流转周期快，因此能够回收到大量废旧易拉罐用于循环利用。使用回收铝进行易拉罐用铝合金板材的生产，能够明显降低成分、节约能源和铝资源。
但回收过程往往伴随大量杂质，导致回收铝液的合金成分较原有设计成分产生较大偏差，尤以Si、Fe、Zn、Mg元素含量的大幅度升高为主，Si大约升高0.2%，Fe大约升高0.3%，Zn大约升高0.2%，Mg大约升高0.5%。这其中，Si、Fe的升高主要来自于回收、再熔炼过程中掺入的环境杂质；Zn来源于废旧易拉罐表面的残留的涂料；Mg来自于罐盖的5182高Mg含量合金。上述成分的变化，导致回收铝液的成分不符合原有3104罐身料的成分标准，故目前采用掺兑原铝液的方式，对高出的成分进行稀释，使其重新满足3104罐身料的成分标准。但掺兑原铝液将导致回收料使用率降低，不利于成本降低和节能减排的目标。
CN201210580287.0公开了一种易拉2片罐罐身铝材及其生产方法，其生产流程包括熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷轧，其中，熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为Si0.17～0.23%、Fe0.38～0.48%、Cu0.145~0.21%、Mn0.85～0.90%、Mg1.18～1.23%、Cr≤0.025%、Zn≤0.02%、Ti≤0.02%、其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.10%，其余为Al；熔炼温度为720-750℃，精炼温度725-740℃，铸造温度660~700℃；所述冷轧工艺为：采用五机架冷连轧生产线，1次成型将铝材由2.2mm~2.5mm轧制到0.27~0.28mm，第一机架至第五机架压下率分配为：25~35%→25~38%→25~38%→30~50%→35~50%。该专利没有提供降低废铝液中Zn和Mg含量的方法。CN202310811507.4提出一种高强度超薄深冲用铝合金带材生产工艺，属于铝合金型材生产技术领域；所述生产工艺包括铸锭、铣削、均匀化、热轧、冷轧、切边涂油、包装。该发明所提供Zn元素的含量范围更低，没有考虑回收铝中Zn元素升高的现象；铸锭厚度和均匀化制度也未体现针对回收铝添加导致的合金成分升高。CA3165227A提出了一种铝合金产品及制备方法，该专利在一定程度上考虑了回收铝中高Fe、高Si元素的情况，但其Zn元素的含量范围仍然仅为0.05%以下，没有考虑回收铝中Zn元素升高的现象；铸锭厚度和均匀化制度也未体现针对回收铝添加导致的合金成分升高的问题。上述专利均没有提供除Zn和Mg的有效手段，主要还是依靠搀兑原铝液来降低Zn和Mg的含量，废铝液的使用率依然较低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种易拉罐罐身用铝合金板材及其制备方法和应用，具体包括以下内容：
一种易拉罐罐身用铝合金板材的制备方法，采用回收易拉罐废铝为原料，包括以下步骤：
（1）将回收易拉罐废铝熔化得到废铝液，对其进行成分测试，并按照测试结果对废铝液进行除镁、除锌，然后掺入原铝液，控制熔体的成分和质量百分比为：Mg 1.2~1.5 %、Cu0.1~0.2%、Mn 0.7~1.0%、Zn 0.1~0.2%、Si 0.4~0.6%、Fe 0.6~1.0%、Al余量；所述原铝液的掺入量小于总质量的40%；
（2）采用半连铸法制备铝合金铸锭，当Fe+Mn+Si＞2.2%时，控制铸锭厚度≤400mm；当2.0%≤Fe+Mn+Si≤2.2%时，控制铸锭厚度≤500mm；当Fe+Mn+Si＜2.0%时，控制铸锭厚度≤600mm；由于合金吸收了回收料中过量的Fe、Mn、Si元素，本步骤根据溶质元素的含量，通过控制铸锭的尺寸进而改善铸锭的冷却条件，通过更小的铸锭达到更快的冷却速度，细化铸态晶粒组织和初生化合物，从而起到改善因为成分含量提高带来的粗大化合物问题的作用；
（3）对铝合金铸锭进行均匀化热处理，当Si:(Fe+Mn)＞0.25时，控制均匀化热处理的温度为580-610℃、时间为6-10h；当Si:(Fe+Mn)≤0.25时，控制均匀化热处理的温度为580-610℃、时间为8-12h；该步骤涉及3XXX合金中重要的化合物反应：初生Al6(Fe,Mn)在高温均匀化过程中吸收合金内固溶的Si元素，形成α-Al12(Fe,Mn)3Si相的反应。高比例的α相以及其特定的形貌（多孔网状结构）能够在后续的轧制过程中充分破碎，避免了大尺寸化合物对材料性能的影响，同时还可以起到清洁制罐模具的作用。由于材料使用了大量的回收料，其中的Si、Fe、Mn元素含量无法完全按照设计添加，故本步骤加入了对Si与其他元素比例的判断，并以不同的均匀化热处理思路对待之，以求α相的最大程度转化以及形貌可控；
（4）对均匀化热处理后的铝合金铸锭进行热粗轧与热精轧，得到热精轧板；
（5）对热精轧板进行冷轧得到冷轧板，冷轧板冷却后得到所述易拉罐罐身用铝合金板材。
优选的，步骤（1）所述废铝液的除镁、除锌的方法为：将废铝液在＞750℃的温度中静置1h以上。镁元素、锌元素在750℃以上的高温状态下容易与空气中的氧元素发生氧化反应，生成氧化镁与氧化锌，进而漂浮在熔体表面，形成熔渣，从而可以有效降低熔体内的镁元素和锌元素含量，达到了除镁、除锌的目的。
优选的，步骤（4）所述热粗轧过程中控制单道次圧下率＞25%。控制热粗轧的单道次压下率大于25%，是为了更大程度地破碎由于成分升高带来的更粗大的初生化合物，减小成品板中的大尺寸化合物占比及其对材料性能的影响。
优选的，步骤（4）所述热精轧的终轧温度为330-350℃，所述热精轧板的厚度为2-2.5mm。
优选的，步骤（5）所述冷轧结束时得到的冷轧板的温度＞150℃。本步骤中要求冷轧板材在轧制完成时的温度需要高于150℃，是因为即便在步骤（1）中已经进行了除镁、除锌的操作，但是镁和锌元素的含量仍然会高于传统3104铝合金，利用更高的冷轧余温，能够让其中的Mg元素和Zn元素以MgZn2相的形式析出，起到强化合金强度的作用，抵消高Fe元素含量对性能造成的降低。
一种本发明所述方法制备得到的易拉罐罐身用铝合金板材。
本发明所述易拉罐罐身用铝合金板材的屈服强度≥270MPa、抗拉强度≥290MPa、延伸率≥5%、制耳率≤3%，能够完成易拉罐制罐的深冲与变薄拉深变形过程。
一种本发明所述易拉罐罐身用铝合金板材在易拉罐中的应用。
本发明的有益效果：
本发明所述易拉罐罐身用铝合金板材的制备方法，采用回收易拉罐废铝为原料，且回收易拉罐废铝在最终得到的板材中的含量高于60%（原铝液掺入量＜40%），本发明所述方法通过将废铝液在高温下静置，使镁和锌与氧元素发生氧化反应，生成氧化镁与氧化锌，进而漂浮在熔体表面，形成熔渣，从而可以有效降低熔体内的镁元素和锌元素含量。进而可以在保证最终得到的铝合金板材的性能的情况下，提高废铝液的添加比例，大幅提高了回收铝的使用率，降低了生产制造成本，节约了铝资源与能源消耗。
因为初生Al6(Fe,Mn)在高温均匀化过程中会吸收合金内固溶的Si元素，形成α-Al12(Fe,Mn)3Si相的反应。高比例的α相以及其特定的形貌（多孔网状结构）能够在后续的轧制过程中充分破碎，避免了大尺寸化合物对材料性能的影响，同时还可以起到清洁制罐模具的作用。由于材料使用了大量的回收料，其中的Si、Fe、Mn元素含量无法完全按照设计添加，故本步骤加入了对Si与其他元素比例的判断，本发明所述方法根据Si:(Fe+Mn)的不同比例，以不同的均匀化热处理思路对待之，可以使α相最大程度转化，实现形貌可控。
由于本发明合金吸收了废铝液中过量的Fe、Mn、Si元素，本发明所述方法根据Fe+Mn+Si的质量含量控制铸锭的尺寸，通过控制铸锭的尺寸进而改善铸锭的冷却条件，通过更小的铸锭达到更快的冷却速度，细化铸态晶粒组织和初生化合物，从而起到改善因为成分含量提高带来的粗大化合物问题的作用。
本发明所述方法控制冷轧结束时得到的冷轧板的温度＞150℃，因为即便在步骤（1）中已经进行了除镁、除锌的操作，但是镁和锌元素的含量仍然会高于传统3104铝合金，利用更高的冷轧余温，能够让其中的Mg元素和Zn元素以MgZn2相的形式析出，起到强化合金强度的作用，抵消高Fe元素含量对性能造成的降低。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的铸锭的金相覆膜照片；
图2 为本发明实施例1所制备的铸锭的扫描电子显微照片；
图3 为本发明实施例1制备的铝合金板材的扫描电子显微照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
一种易拉罐罐身用铝合金板材的制备方法，采用回收易拉罐废铝为原料，包括以下步骤：
（1）将回收易拉罐废铝熔化得到废铝液，对其进行成分测试，并按照测试结果将废铝液在＞750℃的温度中静置1h以上对废铝液进行除镁、除锌处理（根据测试得到废铝液中的成分决定是否进行除镁、除锌处理：如果镁、锌含量能满足后续的成分控制要求，则无需在＞750℃的温度中静置处理；如果镁、锌含量偏高，则根据具体数值觉得静置时间和温度），然后掺入原铝液，控制熔体的成分和质量百分比为：Mg 1.2~1.5 %（例如1.25%、1.3%、1.35%、1.4%、1.45%）、Cu 0.1~0.2%（例如0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.19%）、Mn 0.7~1.0%（例如0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、0.95%）、Zn 0.1~0.2%（例如0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.19%）、Si 0.4~0.6%（例如0.42%、0.45%、0.48%、0.5%、0.55%、0.58%）、Fe 0.6~1.0%（例如0.65%、0.7%、0.8%、0.85%、0.9%）、Al余量；所述原铝液的掺入量小于总质量的40%（例如5%、10%、15%、20%、30%、35%）；
（2）采用半连铸法制备铝合金铸锭，当Fe+Mn+Si＞2.2%（例如2.3%、2.5%、2.8%、2.9%、3.0%、3.5%等）时，控制铸锭厚度≤400mm（例如100mm、150mm、200mm、300mm、350mm等）；当2.0%≤Fe+Mn+Si≤2.2%（例如2.05%、2.1%、2.15%、2.2%等）时，控制铸锭厚度≤500mm（例如200mm、300mm、400mm、450mm、500mm等）；当Fe+Mn+Si＜2.0%（例如0.5%、1.0%、1.5%、1.8%等）时，控制铸锭厚度≤600mm（例如200mm、300mm、400mm、500mm、600mm等）；
（3）对铝合金铸锭进行均匀化热处理，当Si:(Fe+Mn)＞0.25（例如0.28、0.29、0.3、0.35、0.4、0.5等）时，控制均匀化热处理的温度为580-610℃（例如585℃、590℃、595℃、600℃、605℃等）、时间为6-10h（例如6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h等）；当Si:(Fe+Mn)≤0.25（例如0.1、0.15、0.18、0.2、0.22、0.24等）时，控制均匀化热处理的温度为580-610℃（例如585℃、590℃、595℃、600℃、605℃等）、时间为8-12h（例如8h、8.5h、9h、10h、11h、11.5h等）；
（4）对均匀化热处理后的铝合金铸锭进行热粗轧，控制单道次圧下率＞25%（例如28%、30%、32%、35%、40%等）；然后进行热精轧，控制终轧温度为330-350℃（例如335℃、340℃、345℃、350℃等），得到厚度为2-2.5mm（例如2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm等）的热精轧板；
（5）对热精轧板进行冷轧得到冷轧板，冷轧结束时得到的冷轧板的温度＞150℃，将冷轧板冷却后得到所述易拉罐罐身用铝合金板材。
采用本发明所述方法制备得到的易拉罐罐身用铝合金板材的力学性能指标：屈服强度≥270MPa、抗拉强度≥290MPa、延伸率≥5%、制耳率≤3%，能够完成易拉罐制罐的深冲与变薄拉深变形过程。
实施例1
使用100%回收易拉罐废铝液进行熔炼，对其进行成分测试，发现其成分为：Mg：1.6%，Cu：0.2%，Mn：1.0%，Zn：0.23%，Si：0.6%，Fe：1.0%，以及其他含量在0.05%以下杂质，其余为Al。
熔炼：将该溶体在750℃静置1h进行除镁和除锌，静置结束后去除其表面熔渣，再对其成分进行测试，得到成分：Mg：1.5%，Cu：0.2%，Mn：1.0%，Zn：0.20%，Si：0.6%，Fe：1.0%，以及其他含量在0.05%以下杂质，其余为Al。
铸造：将静置后的铝液进行半连续铸造，铸锭厚度400mm。
均匀化热处理：对铸锭进行600℃-6h的均匀化热处理。
热轧：对均匀化热处理后的铸锭进行热轧，热轧的单道次压下量范围在25%~30%，热轧板最终厚度2.5mm，热终轧温度350℃。
冷轧：对热轧板进行冷轧，冷轧终轧温度150℃，冷轧板厚度0.26mm。
冷轧后获得了成品板材，其屈服强度为272MPa，抗拉强度为295MPa，延伸率为6%，制耳率为2.2%，能够完成易拉罐制罐的深冲与变薄拉深过程。图1为本实施例所制备的铸锭的金相覆膜照片，可以看出晶粒尺寸150-200μm，无大尺寸化合物；图2 为本实施例所制备的铸锭的扫描电子显微照片，材料内部的第二相仍然为条带状与层片共晶状，没有出现大尺寸块状等不利形貌。图3为本实施例制备的铝合金板材的扫描电子显微照片。可见经过本发明中的加工步骤后，材料内的第二相均被破碎成细小颗粒，且分布较为均匀，没有尺寸超过10μm，恶化材料成型性能的化合物存在。
实施例2
使用100%回收易拉罐废铝液进行熔炼，对其进行成分测试，发现其成分为：Mg：1.5%，Cu：0.12%，Mn：0.85%，Zn：0.12%，Si：0.45%，Fe：0.7%，以及其他含量在0.05%以下杂质，其余为Al。
向熔体内掺兑20wt.%的原铝液，得到成分：Mg：1.2%，Cu：0.1%，Mn：0.9%，Zn：0.1%，Si：0.4%，Fe：0.6%，以及其他含量在0.05%以下杂质，其余为Al。
铸造：将上述处理后的铝液进行半连续铸造，铸锭厚度600mm。
均匀化热处理：对铸锭进行610℃-10h的均匀化热处理。
热轧：对均匀化热处理后的铸锭进行热轧，热轧的单道次压下量范围在25%~30%，热轧板最终厚度2.0mm，热终轧温度330℃。
冷轧：对热轧板进行冷轧，冷轧终轧温度150℃，冷轧板厚度0.25mm。
冷轧后获得了成品板材，其屈服强度为270MPa，抗拉强度为291MPa，延伸率为6.5%，制耳率为2.4%，能够完成易拉罐制罐的深冲与变薄拉深过程。
实施例3
使用100%回收易拉罐废铝液进行熔炼，对其进行成分测试，发现其成分为：Mg：1.6%，Cu：0.2%，Mn：0.8%，Zn：0.2%，Si：0.4%，Fe：0.7%，以及其他含量在0.05%以下杂质，其余为Al。
将该溶体在750℃静置2h进行除镁和除锌，静置结束后得到成分：Mg：1.4%，Cu：0.2%，Mn：0.9%，Zn：0.14%，Si：0.4%，Fe：0.8%，以及其他含量在0.05%以下杂质，其余为Al。
铸造：将静置后的铝液进行半连续铸造，铸锭厚度500mm。
均匀化热处理：对铸锭进行610℃-12h的均匀化热处理。
热轧：对均匀化热处理后的铸锭进行热轧，热轧的单道次压下量范围在25%~30%，热轧板最终厚度2.2mm，热终轧温度340℃。
冷轧：对热轧板进行冷轧，冷轧终轧温度150℃，冷轧板厚度0.25mm。
冷轧后获得了成品板材，其屈服强度为275MPa，抗拉强度为296MPa，延伸率为5.5%，制耳率为2.6%，能够完成易拉罐制罐的深冲与变薄拉深过程。
比较例1
将实施例1中的回收铝液不进行静置除镁除锌，直接进行铸造，其他制备过程与工艺参数条件与实施例1相同。由于没有静置除镁除锌，材料内的镁元素和锌元素过高，材料的屈服强度达到了290MPa，抗拉强度达到了311MPa，在制罐过程中断罐率过高，并且损伤制罐模具，加速模具的老化，无法有效完成制罐过程。
比较例2
将实施例1中经过静置除镁除锌的铝液进行铸造，铸锭厚度为500mm，其他制备过程与工艺参数条件与实施例1相同。由于铸锭厚度较厚，冷却速度较慢，形成了大尺寸的初生化合物，导致板材在制罐过程中发生明显的断罐与罐体表面拉痕问题，无法有效完成制罐过程。
比较例3
在实施例1的基础上，将均匀化温度变为570℃，均匀化时间4h，其他制备过程与工艺参数条件与实施例1相同。由于均匀化温度偏低，无法令铸锭中的化合物发生充分的转化反应，导致板材内残存较多的块状Al6(FeMn)相，在制罐过程中发生明显的断罐与罐体表面拉痕问题，无法有效完成制罐过程。
比较例4
在实施例1的基础上，将热轧过程中的单道次压下率控制在25%以下，其他制备过程与工艺参数条件与实施例1相同。由于热轧的单道次压下量偏低，无法有效破碎较高成分下产生的大尺寸化合物，进而导致板材内残存较多的大尺寸块状相，在制罐过程中发生明显的断罐与罐体表面拉痕问题，无法有效完成制罐过程。
比较例5
在实施例1的基础上，将冷轧过程的轧制完成温度控制在140℃，其他制备过程与工艺参数条件与实施例1相同。由于冷轧完成温度较低，未达到MgZn2强化相的析出温度，材料力学性能偏低，屈服强度仅有260MPa，抗拉强度仅有282MPa，不满足罐身料的性能要求。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种易拉罐罐身用铝合金板材的制备方法，其特征在于，采用回收易拉罐废铝为原料，包括以下步骤：
（1）将回收易拉罐废铝熔化得到废铝液，对其进行成分测试，并按照测试结果将废铝液在＞750℃的温度中静置1h以上进行除镁、除锌，然后掺入原铝液，控制熔体的成分和质量百分比为：Mg 1.2~1.5 %、Cu 0.1~0.2%、Mn 0.7~1.0%、Zn 0.1~0.2%、Si 0.4~0.6%、Fe 0.6~1.0%、Al余量；所述原铝液的掺入量小于总质量的40%；
（2）采用半连铸法制备铝合金铸锭，当Fe+Mn+Si＞2.2%时，控制铸锭厚度≤400mm；当2.0%≤Fe+Mn+Si≤2.2%时，控制铸锭厚度≤500mm；当Fe+Mn+Si＜2.0%时，控制铸锭厚度≤600mm；
（3）对铝合金铸锭进行均匀化热处理，当Si:(Fe+Mn)＞0.25时，控制均匀化热处理的温度为580-610℃、时间为6-10h；当Si:(Fe+Mn)≤0.25时，控制均匀化热处理的温度为580-610℃、时间为8-12h；
（4）对均匀化热处理后的铝合金铸锭进行热粗轧与热精轧，控制所述热粗轧过程中控制单道次圧下率＞25%，得到热精轧板；
（5）对热精轧板进行冷轧得到冷轧板，控制冷轧结束时得到的冷轧板的温度＞150℃，冷轧板冷却后得到所述易拉罐罐身用铝合金板材。
2.根据权利要求1所述的一种易拉罐罐身用铝合金板材的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述热精轧的终轧温度为330-350℃，所述热精轧板的厚度为2-2.5mm。
3.一种采用权利要求1-2任一项所述的方法制备得到的易拉罐罐身用铝合金板材。
4.根据权利要求3所述的一种易拉罐罐身用铝合金板材，其特征在于，屈服强度≥270MPa、抗拉强度≥290MPa、延伸率≥5%、制耳率≤3%。
5.一种权利要求4所述的易拉罐罐身用铝合金板材在易拉罐中的应用。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11256291A (ja) * | 1998-03-06 | 1999-09-21 | Sky Alum Co Ltd | 缶胴用アルミニウム合金板の製造方法 |
| JP2016041852A (ja) * | 2015-10-05 | 2016-03-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 缶胴用アルミニウム合金板 |
| CN106399772A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-02-15 | 山东南山铝业股份有限公司 | 一种铝合金板材、生产方法及应用 |
| CN116287897A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-06-23 | 龙口南山铝压延新材料有限公司 | 一种用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金及其铸造方法 |
| CN117004848A (zh) * | 2023-07-11 | 2023-11-07 | 河南义瑞新材料科技有限公司 | 利用再生铝生产的饮料杯用铝合金特薄板及其加工方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11256291A (ja) * | 1998-03-06 | 1999-09-21 | Sky Alum Co Ltd | 缶胴用アルミニウム合金板の製造方法 |
| JP2016041852A (ja) * | 2015-10-05 | 2016-03-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 缶胴用アルミニウム合金板 |
| CN106399772A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-02-15 | 山东南山铝业股份有限公司 | 一种铝合金板材、生产方法及应用 |
| CN116287897A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-06-23 | 龙口南山铝压延新材料有限公司 | 一种用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金及其铸造方法 |
| CN117004848A (zh) * | 2023-07-11 | 2023-11-07 | 河南义瑞新材料科技有限公司 | 利用再生铝生产的饮料杯用铝合金特薄板及其加工方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李如奎 ; 徐生林 ; .废铝饮料罐的回收和利用.轻合金加工技术.(11),40-41. * |
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| Publication number | Publication date |
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