CN118064770A - 铝箔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝箔及其制备方法，铝箔的组分及质量分数为：Si 12.00～14.00％、Fe 0.10～0.15％、Mn 0.10～0.20％，余量为Al；其中，具有3～10μm等效圆直径的单质硅颗粒在铝箔的截面中的存在为4.1×105～1.9×107个/mm2；具有3～10μm等效圆直径，并选自Al‑Fe系、Al‑Fe‑Si系、Al‑Fe‑Mn系、Al‑Fe‑Mn‑Si系和Al‑Mn‑Si系中的由Al与添加元素生成的Al系金属间化合物在铝箔的截面存在为2.1×102～7.6×105个/mm2。本发明中的铝箔的厚度小于等于15μm，抗拉强度大，延伸率大，具有低膨胀系数的特点。
Description
【技术领域】
本发明涉及铝加工技术领域，尤其是涉及一种铝箔及其制备方法。
【背景技术】
铝箔是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，铸造铝合金具有良好的铸造性能，可以制成形状复杂的零件，不需要庞大的附加设备，具有节约金属、降低成本等优点。
随着科技的飞速发展，电子设备越来越普及，而电子作为这些设备的动力源，其性能和稳定性至关重要。然而，现有的电子在使用过程中容易出现热稳定性差的问题，这主要是由于电子内部的热膨胀不均衡所导致的。
目前市场上的铝箔主要采用纯铝或铝合金制成，该铝箔制成的电子设备其热膨胀系数较高，在使用过程中容易导致电子设备内部的热膨胀不均衡，使得其热稳定性差，难以满足电子设备的高精度要求。
因此，有必要提供一种铝箔及其制备方法来解决上述缺陷。
【发明内容】
本发明实施例的目的在于提供一种铝箔及其制备方法，以解决现有技术其热膨胀系数较高，热稳定差，难以满足电子的高精度要求的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种铝箔，所述铝箔的组分及质量分数为：Si12.00～14.00％、Fe 0.10～0.15％、Mn 0.10～0.20％，余量为Al；
其中，具有3～10μm等效圆直径的单质硅颗粒在所述铝箔的截面中的存在为4.1×105～1.9×107个/mm2；
具有3～10μm等效圆直径，并选自Al-Fe系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系和Al-Mn-Si系中的由Al与添加元素生成的Al系金属间化合物在所述铝箔的截面存在为2.1×102～7.6×105个/mm2。
优选的，所述铝箔的组分还包括第一组元素中的一种或多种元素，所述第一组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cu≤1.0％、Sr≤1.0％以及Ti≤0.20％。
优选的，所述铝箔的组分还包括第二组元素中的一种或多种元素，所述第二组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cr≤0.20％、Ni≤0.20％、V≤0.20％以及Co≤0.20％。
优选的，所述铝箔的组分还包括第二组元素中的一种或多种元素，所述第二组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cr≤0.20％、Ni≤0.20％、V≤0.20％以及Co≤0.20％。
优选的，所述铝箔的组分还包括第三组元素中的一种或多种元素，所述第三组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
优选的，所述铝箔的组分还包括第三组第一子元素中的一种或多种元素，所述第三组第一子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
优选的，所述铝箔的组分还包括第三组第二子元素中的一种或多种元素，所述第三组第二子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
优选的，所述铝箔的组分还包括第三组第三子元素中的一种或多种元素，所述第三组第三子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
第二方面，本发明实施例提供一种铝箔的制备方法，所述铝箔的制备方法包括以下步骤：
S1、按权利要求1至9任意一项所述的铝箔的组分及质量分数采用半连续铸造制备铸锭；
S2、对所述铸锭加热后进行热轧，得到热轧卷；
S3、对所述热轧卷进行第一次冷轧，得到第一冷轧卷；
S4、对所述第一冷轧卷进行第一次再结晶退火，并进行切边处理；
S5、对所述切边后的第一冷轧卷进行第二次冷轧，并进行切边处理，得到第二冷轧卷；
S6、对所述第二冷轧卷进行第二次再结晶退火，得到铝箔坯料；
S7、对所述铝箔坯料进行箔轧，得到高硅的所述铝箔。
优选的，所述铝箔的纵截面金属间化合物长度方向与加工变形方向的夹角α＜10°，且初生硅颗粒在所述铝箔的截面存在小于5.6×102个/mm2。
与现有技术相比，本发明中的铝箔通过限定其组分及质量分数以及各元素在铝箔的截面中的存在范围，并通过相关技术的制备方法进行制备便可获得铝箔，铝箔的厚度小于或等于15μm，抗拉强度大于或等于190MPa，延伸率大于或等于1.5％，具有低膨胀系数的特点，其热膨胀系数小于或等于3×10-5/K；其具有较低的热膨胀系数的，在电子设备发热过程中膨胀变形较小，可以有效降低电子设备内部的热膨胀不均衡，从而提高电子设备的热稳定性。
【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为本发明实施例提供的一种铝箔的制备方法的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例提供的步骤S1的具体流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种铝箔的金相图；
图4为本发明实施例提供的一种铝箔的第二相图。
【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。
实施例一
本发明实施例提供了一种铝箔，所述铝箔的组分及质量分数为：Si12.00～14.00％、Fe 0.10～0.15％、Mn 0.10～0.20％，余量为Al。其中，上述组分及质量可以作为主要元素。
其中，具有3～10μm等效圆直径的单质硅颗粒在所述铝箔的截面中的存在为4.1×105～1.9×107个/mm2。
具有3～10μm等效圆直径，并选自Al-Fe系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系和Al-Mn-Si系中的由Al与添加元素生成的Al系金属间化合物在所述铝箔的截面存在为2.1×102～7.6×105个/mm2。
作为本发明的一种可选实施例，所述铝箔的组分还包括第一组元素中的一种或多种元素，所述第一组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cu≤1.0％、Sr≤1.0％以及Ti≤0.20％。
作为本发明的一种可选实施例，所述铝箔的组分还包括第二组元素中的一种或多种元素，所述第二组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cr≤0.20％、Ni≤0.20％、V≤0.20％以及Co≤0.20％。
作为本发明的一种可选实施例，所述铝箔的组分还包括第二组元素中的一种或多种元素，所述第二组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cr≤0.20％、Ni≤0.20％、V≤0.20％以及Co≤0.20％。
作为本发明的一种可选实施例，所述铝箔的组分还包括第三组元素中的一种或多种元素，所述第三组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
作为本发明的一种可选实施例，所述铝箔的组分还包括第三组第一子元素中的一种或多种元素，所述第三组第一子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
作为本发明的一种可选实施例，所述铝箔的组分还包括第三组第二子元素中的一种或多种元素，所述第三组第二子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
作为本发明的一种可选实施例，所述铝箔的组分还包括第三组第三子元素中的一种或多种元素，所述第三组第三子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
具体的，所述主要元素可根据实际情况配合以上所述第一组元素、所述第二组元素以及所述第三组元素进行任意组合使用，如所述主元素配合所述第一组元素进行组合使用，所述主元素配合所述第一组元素以及所述第二组元素进行使用，所述主元素配合所述第一组元素、所述第二组元素以及所述第三组元素进行使用，所述主要元素配合所述第二组元素进行使用，所述主要元素配合所述第二组元素以及所述第三组元素进行使用，所述主要元素配合所述第三组元素进行使用。
具体地，具有3～10μm等效圆直径的含Si第二相包括元素Mn等形成的含Si多元相。
具体地，所述铝箔的纵截面金属间化合物长度方向与加工变形方向的夹角α＜10°，且初生硅颗粒在所述铝合金材料的截面存在5.6×102个/mm2以下。
本实施例中的铝箔通过限定其组分及质量分数以及各元素在高硅铝箔的截面中的存在范围，并通过相关的制备方法进行制备便可获得抗拉强度195MPa，断后伸长率1.7％的高硅铝箔。
实施例二
本发明实施例提供了一种铝箔的制备方法，结合图1所示，其制备方法包括以下步骤：
S1、按原料配方采用半连续铸造制备铸锭。
其中，原料配方采用的上述实施例一中铝箔的组分及质量分数。
具体地，结合图2所示，所述步骤S1包括以下子步骤：
S11、将原料配方熔炼成铝水；
采用99.70％全铝锭加入到熔炼炉内进行生产，熔炼铝液温度小于或等于750℃，熔体温度达到730-750℃后，采用添加金属硅的方式配制合金Si元素，当铝液的Si含量达到预设目标值时，通过添加Al-Si中间合金的方式进行成分微调，其余合金不另外配制加入。
其中，配制合金Si采用高纯金属硅，该高纯金属硅为牌号2202的纯金属硅。
S12、在熔炼炉内进行搅拌并扒渣，得到铝液。
具体的，在所述熔炼炉内闷20min以上同时进行电磁搅拌，所述电磁搅拌的时间大于或等于30min；并进行机械搅拌，所述机械搅拌时间为10-15min，得到铝液。这样使化学成分均匀，扒渣车扒渣。
S13、将所述铝液转入保温炉内进行精炼。
具体的，第一次使用颗粒状精炼剂35-45kg和Ar喷粉精炼30-35min，第一次精炼结束后，用Al-Sr合金对铝液进行变质处理，Sr含量1.0％以下，变质结束后使用纯Ar气精炼10-15min。这样通过采用两次精炼方法，降低后续箔轧道次因熔体质量问题产生针孔的风险。而本实施例中采用Al-Sr中间合金对铝液进行变质处理，铸锭可获得球状硅组织，最终成品可获得均匀、细小分布的硅颗粒，此种状态的硅颗粒有利于材料热膨胀系数的稳定，并且防止粗大的硅颗粒在箔轧道次产生断带、针孔等不良影响。
S14、精炼完成后扒渣、静置，得到精炼后的铝液。
其中，通过在精炼完成后扒渣，在静置30-40min，以使浮渣悬浮出来。
S15、对精炼后的所述铝液进行除气和过滤处理，得到铝锭。
具体的，所述铝液依次经过除气箱除气，氢含量小于0.15mL/100gAl；其次经过过滤箱，采用40PPi+60PPi过滤板双级过滤；最后铝液通过结晶器进行铸造，铸造温度670-685℃，铸造速度38-40mm/min，铸造水流量220-270L/min，得到合格的铝锭。通过低速、低温、低液位的铸造工艺减少了材料铸造开裂发生的可能，强度高。
S2、对所述铸锭加热后进行热轧，得到热轧卷。
具体地，所述热轧采用“1+3”热连轧机进行。
具体地，对所述铝锭进行铣削，大面铣削为20mm每面，斜面和立面铣削分别为5mm每面；可以将冷隔、夹渣等铣削干净，清洁效果好。
具体地，对经铣削处理的所述铝锭进行加热处理。
具体地，对所述铝锭进行1+3热连轧工艺进行热连轧处理，包括1机架热轧粗轧和3机架热轧精轧，且所述1+3热连轧工序中采用乳化液润滑。
S3、对所述热轧卷进行第一次冷轧，得到第一冷轧卷。
具体地，所述第一次冷轧采用四辊冷轧机进行。
具体地，所述第一次冷轧进行四个道次，通过大轧制变形量，可以提高材料组织内位错及第二相的破碎程度，可以保证成品材料的高强度和高延伸性能。当所述热轧卷冷轧至中间厚度和中间退火厚度时，分别对其进行切边。由于材料Si含量较高，在冷轧轧制减薄的过程产生裂口较宽，因此需要进行两次切边，以保证冷轧卷的端面无缺口，确保在后续二次冷轧的轧制过程的稳定。
S4、对所述第一冷轧卷进行第一次再结晶退火，并进行切边处理。
具体地，所述退火采用箱式退火炉进行。
退火前冷轧卷抗拉强度设为T，退火后冷轧卷抗拉强度设为T0时，满足T/T0≤1.8。
S5、对所述切边后的第一冷轧卷进行第二次冷轧，并进行切边处理，得到第二冷轧卷。
S6、对所述第二冷轧卷进行第二次再结晶退火，得到铝箔坯料。
S7、对所述铝箔坯料进行箔轧，得到高硅的所述铝箔。
其中，箔轧采用箔轧机进行。
冷轧进行前，所述铸轧卷的厚度为h0，箔轧结束后，所述铝箔的厚度为h，等效应变系数ln(h0/h)≥3.5。
对制备得到的所述铝箔的硅颗粒尺寸及金属间化合物长度方向与加工变形方向夹角α计算的方式如下：将所述铝箔的切成合适大小的样品，并对所述样品大面先机械抛光，然后使用光学显微镜进行检测硅颗粒，使扫描电子显微镜检测金属间化合物长度方向与加工变形方向夹角α。
本实施例中的铝箔的制备方法由于采用了上述实施例一中铝箔的组分及质量分数，因此其制备得到的铝箔能达到上述实施例一中铝箔所达到的技术效果，在此不作赘述。
按元素Si的质量分数为12.5％，经过上述制备方法制备，可得到厚度为0.012mm的铝箔，且铝箔202MPa，断后伸长率1.6％。另外，经过上述铝箔的硅颗粒检测方法，可得出相应的金相图(如图3所示)，再通过测量，可得出所铝箔的硅颗粒尺寸为6μm，在截面未存在初生硅颗粒。经过上述扫描电镜检测第二相(如图4所示)，金属间化合物长度方向与轧制方向的夹角α为0°。
优选的，所述铝箔的纵截面金属间化合物长度方向与加工变形方向的夹角α＜10°，且初生硅颗粒在所述铝箔的截面存在小于5.6×102个/mm2。
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)
1.一种铝箔，其特征在于，所述铝箔的组分及质量分数为：Si 12.00～14.00％、Fe0.10～0.15％、Mn 0.10～0.20％，余量为Al；
其中，具有3～10μm等效圆直径的单质硅颗粒在所述铝箔的截面中的存在为4.1×105～1.9×107个/mm2；
具有3～10μm等效圆直径，并选自Al-Fe系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系和Al-Mn-Si系中的由Al与添加元素生成的Al系金属间化合物在所述铝箔的截面存在为2.1×102～7.6×105个/mm2。
2.如权利要求1所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的组分还包括第一组元素中的一种或多种元素，所述第一组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cu≤1.0％、Sr≤1.0％以及Ti≤0.20％。
3.如权利要求1所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的组分还包括第二组元素中的一种或多种元素，所述第二组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cr≤0.20％、Ni≤0.20％、V≤0.20％以及Co≤0.20％。
4.如权利要求2所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的组分还包括第二组元素中的一种或多种元素，所述第二组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Cr≤0.20％、Ni≤0.20％、V≤0.20％以及Co≤0.20％。
5.如权利要求1所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的组分还包括第三组元素中的一种或多种元素，所述第三组元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
6.如权利要求2所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的组分还包括第三组第一子元素中的一种或多种元素，所述第三组第一子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
7.如权利要求3所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的组分还包括第三组第二子元素中的一种或多种元素，所述第三组第二子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为：Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
8.如权利要求4所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的组分还包括第三组第三子元素中的一种或多种元素，所述第三组第三子元素在所述铝箔中的组分及质量分数为Be≤0.15％、Bi≤0.15％、Sr≤0.15％以及In≤0.15％。
9.一种铝箔的制备方法，其特征在于，所述铝箔的制备方法包括以下步骤：
S1、按权利要求1至8任意一项所述的铝箔的组分及质量分数采用半连续铸造制备铸锭；
S2、对所述铸锭加热后进行热轧，得到热轧卷；
S3、对所述热轧卷进行第一次冷轧，得到第一冷轧卷；
S4、对所述第一冷轧卷进行第一次再结晶退火，并进行切边处理；
S5、对所述切边后的第一冷轧卷进行第二次冷轧，并进行切边处理，得到第二冷轧卷；
S6、对所述第二冷轧卷进行第二次再结晶退火，得到铝箔坯料；
S7、对所述铝箔坯料进行箔轧，得到高硅的所述铝箔。
10.如权利要求9所述的铝箔的制备方法，其特征在于，所述铝箔的纵截面金属间化合物长度方向与加工变形方向的夹角α＜10°，且初生硅颗粒在所述铝箔的截面存在小于5.6×102个/mm2。
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