铝箔加工及工艺流程介绍

适用于厚箔的合金
1050, 1100-1200 3102, 3105, 3003, 3005, 3004, 等… 某些 5XXX 8011 8006, 8014, 8150,…
高Fe合金的历史 合金的历史
只到70年代末才广泛应用 第一个在商业上使用的是作为高强度应用的8006 (高 Fe和Mn). 那时回收比较 困难. 90年代早期欧洲市场上引入8079,是目前欧洲市场上的标准合金. 变化很小的几个相关合金 (8014, 8021, 8023, 8150..) 仅以半连续铸造产品交易，连续铸轧仅局限于8011型合金和某些8006合金. 8021型合金中添加硅的一些研究
随凝固范围的增加难度增 大 (更高合金含量)* 随铸轧速度的增加难度增 加* 受回置距离(从铸嘴到轧 辊咬入中心的举例) 的影响 大*
*这些参数对于控制生产低针孔数的薄箔 这些参数对于控制生产低针孔数的薄箔(<10 um)很重要 这些参数对于控制生产低针孔数的薄箔 很重要
连续铸轧箔料的加工
在一些重要方面铸轧料的加工与铸锭料的显著不同: 铸轧板不需铣面 (韩国的关于连续腐蚀材料的一些报道) 铸轧料可能或可能不进行均匀化 (具有代表性的厚产品不需均匀化而薄箔 则 需要)
140
粘连
120
速度 (英寸/分钟)
100 80 60 40 20
高载荷Load High Strip Profile 带材剖面 Strip Flatness 带材平直度
机械设计速度限制 Stickiness 金属水平控制 Machine Design Speed Limit Metal Level Control System 卷材操作 Coil Handling 中心线偏析 Center Line Segregation Bleed Out 流出
更复杂的过程 (更多操作) 更灵活的冶金: 热参数和合金选择 能获得最好的表面质量 更高订货至交货的时间-存货 更好的伸长率 细晶
两种技术并存且有各自的空间
箔产品的铸轧加工
熔化炉 静置炉 金属过滤
铸轧
冷轧
上图: 上图 减薄轧制
双合
在薄箔的最后道次将两卷箔料叠在一 双合轧制” 起 (“双合轧制”). 双合过程可直接在 双合轧制 精轧时或之前进行. 精轧时或之前进行
8079软态箔的典型性能 软态箔的典型性能
箔料厚度 < 7m 7 m (.000285) 9 m (.00035) 10-12 m 12-15 m >20 m 拉伸强度
(MPa)
伸长率
(%)
72.4 73.1 73.8 75.8 77.2 >79.3
3 3.5 4 5 6 >8
针孔
箔料厚度 EMP 规格
半连续铸造
铸轧法
粒子尺寸
对于晶粒尺寸而言, 组成物颗粒尺寸受凝固速率的影响. 下图为具有 代表性的3XXX组成物颗粒.
3004 半连续铸锭1/2厚度 半连续铸锭 厚度 (533 mm)
3003 铸轧板1/2厚度 铸轧板 厚度 (5 mm)
铸轧带材的中心线偏析
铸轧带的中心线偏析是由于富溶质液相由固液态向板中心位置挤压而 形成的. 大的合金凝固范围和使凝固前沿向辊缝深入的铸造条件会加剧 偏析 (即, AA1145 铸轧板偏析).
美铝－亚洲合金及产品技术培训 美铝－ 渤海，中国 渤海， 2006 年 2月
箔材加工
Martin Saenz-Miera, Vicente Sabianigo, 西班牙 美铝欧洲
两种公认的技术 铸轧
增加新产能更便宜 过程更简单 表面质量差 合金数量有限 加工更快 伸长率更低 大而伸长的晶体结构
热轧
精轧
精轧机
分卷机
Reynolds 包装箔 工艺流程
在Hot Spring (美国亚里桑那州)
连续铸轧厂(6-10 mm)
在Hot Spring冷轧至
0.7 mm
将卷材运到 Richmond或
Louisville
高温退火 冷轧至 15-25 um(0.006-0.009”) 最终退火
凝固过程
铸轧中, 热梯度急剧变化, 热轧与凝固过程几乎是同时 发生的,因此铸造晶粒更具有方向性
凝固速度) 晶粒大小 (凝固速度 凝固速度
与半连续铸锭比较, 连续铸造材料截面薄，表现出更快的冷却 速率和更小的晶粒尺寸(枝晶臂间距)，下图为半连续铸锭和 3003铸轧板1/2厚度的凝固结构. 半连续铸锭沿厚度方向上晶 粒尺寸的变化更大.
铝箔合金成分限定
Fe
Si
Al-Fe-Mn 合金箔的成分限定
对于半连续铸锭避免 Fe + Mn > 2.1 (粗大的组成相)
8xxx 合金铸态微观结构 (X200)
表面
厚度
厚度
预加热和热轧
加热是为轧制做准备 (500-530C/2-8h). 如果合金中含Mn将会析出某些弥散相. 某些组成物会球化. 过多的时间和温度会破坏组织结构. 在可逆式轧制中尽可能的需要高的最终温度. 在靠近板材表面的地方热轧 带材最可能发生再结晶. 从热轧开始就要检查表面问题. 在纵列式轧机中最终的温度要低一些，结构更多趋向于未再结晶的冷轧态， 需要更好的控制最终温度－退火－自退火.
由于暗面外观可能需要限制均匀化－退火的位置 调节热处理以获得尽可能“直”的软化曲线
本质
有利的连续再结晶形成细晶
需要-有利 需要 有利
调节铸造条件和成分为了:
避免中心线偏析 组成物的均匀分布
通过轧制破碎铸态组织 限制中间退火以避免析出
降低针孔数量 细化晶粒 平滑退火曲线 检查表面
中间退火的作用
铸轧产能变化的局限
针孔数/m2
源自文库EMP 典型
针孔数/m2
< 7m 7 m (.000285) 9 m (.00035) 10-12 m 12-15 m > 20 m
500 400 100 30 20 忽略不计
10 5 2 1 0 0
Bleed Out 流出 Center Line Segregation 中心线偏析
0 0.00
0.05
0.10
0.15
0.20 79PIW
0.25
0.30
0.35
0.40
厚度 (英寸)
96PIW
62PIW
热轧
合金
适用于薄箔和中等箔的合金
1200-1235-1050-1100-1145 8011-8111 高 Fe 8006, 8079, 8021, 8014, 8023, 8150,….
冷轧
有助于进一步破坏颗粒结构. 需要大变形量 (超过 80%). 如果可能的话避免中间退火. 轧制过程中保持卷材的温度低于 120C 或不让材料冷却以避免 “非轧制”条件
不正常 张力 正常
变形
退火
X475
晶粒尺寸 1-13 m. 性能逐步降低
8xxx 合金箔材的优势
比传统合金如 1145 和1235具有更高的强度和伸长率，允许更高的机加 速度和转换操作时更灵活. 不损失性能的情况下有可能获得更薄的产品. 细晶允许通过减少滑移面针孔和暗面起皱显著减少针孔数. 由于细化变形结构提高表面外观和均匀分布.
合金强度和伸长率
1XXX 合金性能的明显飞跃
室温拉伸强度， 室温拉伸强度，MPa 合金 伸长率，％ 伸长率，％
合金微观结构
1145 8079
细晶意味着材料性能的提高 (强度, 伸长率和针孔数)
Al-Fe-(Mn) 合金箔的加工原理
共晶或接近共晶成分. 高固溶体和含Fe组成物颗粒. 破碎的含 Fe颗粒棒材通过轧制形成细小的弥散颗粒. 这些颗粒能够稳定晶粒帮助形成细晶. 低含量的Si强制形成最佳结构，这与8011型合金明显不同