CN101818288B - 全适用性空调箔及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
全适用性空调箔及其制造方法，Al基中仅包括Fe、Si、Ti三种合金化元素，且这三种合金化元素的重量比控制如下：Fe∶Si∶Ti＝60～80∶15～16∶1；所述重量比使得铝合金空调箔在冲压加工中，倾向于导致45°制耳的Fe与倾向于导致0°或90°制耳的Si联合作用以提高制耳方向的均匀性，其中的Ti起细化晶粒的作用，使得空调箔的晶粒度≤1级，提高空调箔的塑性。所述空调箔能够满足目前空调器厂家所使用的各种专业冲床对冲压加工材料的性能要求，避免了不同供应厂商的专业冲床需要与不同空调箔材质相对应的条件限制，达到了空调箔材质统一化的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及铝箔材料技术，特别是一种全适用性空调箔及其制造方法。所述全适用性是指能够适用于多种冲床的冲压加工工艺，所述空调箔能够满足目前空调器厂家所使用的各种专业冲床对冲压加工材料的性能要求，避免了不同供应厂商的专业冲床需要与不同空调箔材质相对应的条件限制，达到了空调箔材质统一化的技术效果。
背景技术
空调箔是一种铝合金材料，其中的合金化元素常常选择采用Fe、Si、Mn、Ti、Cu等等，例如实际生产中包括“Fe+Si+Ti”、“Fe+Si+Cu+Ti”、“Fe+Si+Mn+Ti”等几种组合方式。为了适用不同供应厂商的专业冲床对冲压加工材料在性能要求上的偏好，在空调箔铝合金材料的合金化成份及其含量上都存在不同，造成了空调箔材质的多样化。现有的空调箔材质有较多的成型型号：例如8011(或A8011)、1100(或A1100)、1030B、1060(或A1060)等等。目前空调器厂家使用的冲床主要为美国的OAK、日本的日高精、意大利的JBS、以及国产冲床。这些冲床各自对材料的性能有不同的要求，基本上形成了特定的冲床使用特定的材料。这使得空调箔的生产复杂化，很难形成统一化。为此，我公司进行了“全适应性空调箔”的研究与开发，形成了本发明。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种全适用性空调箔及其制造方法。所述全适用性是指能够适用于多种冲床的冲压加工工艺，所述空调箔能够满足目前空调器厂家所使用的各种专业冲床对冲压加工材料的性能要求，避免了不同供应厂商的专业冲床需要与不同空调箔材质相对应的条件限制，达到了空调箔材质统一化的技术效果。
本发明的技术构思为：通过在铝基中调整各协同作用的合金化元素及其含量以获得空调箔在力学性能或机械性能改变上的均衡效果，从而适用于多种冲床的冲压加工。
本发明的技术方案如下：
全适用性空调箔，其特征在于，Al基中仅包括Fe、Si、Ti三种合金化元素，且这三种合金化元素的重量比控制如下：Fe∶Si∶Ti＝60～80∶15～16∶1；所述重量比使得铝合金空调箔在冲压加工中，倾向于导致45°制耳的Fe与倾向于导致0°或90°制耳的Si联合作用以提高制耳方向的均匀性，其中的Ti起细化晶粒的作用，使得空调箔的晶粒度≤1级，提高空调箔的塑性。
分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.1～1.6，Si＝0.2～0.37，Ti＝0.013～0.028；所述空调箔中来源于原料的杂质元素成份及其百分比重量含量值控制如下：Cu≤0.05，Mn≤0.05，Mg≤0.01，Zn≤0.05；所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其合计百分比重量含量值≤0.15，并且控制其单个百分比重量含量值≤0.05。
分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.2～1.5，Si＝0.21～0.36，Ti＝0.014～0.027；所述空调箔中来源于原料的杂质元素成份及其百分比重量含量值控制如下：Cu≤0.05，Mn≤0.05，Mg≤0.01，Zn≤0.05；所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其合计百分比重量含量值≤0.15，并且控制其单个百分比重量含量值≤0.05。
分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.3～1.4，Si＝0.23～0.33，Ti＝0.015～0.025；所述空调箔中来源于原料的杂质元素成份及其百分比重量含量值控制如下：Cu≤0.05，Mn≤0.05，Mg≤0.01，Zn≤0.05；所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其合计百分比重量含量值≤0.15，并且控制其单个百分比重量含量值≤0.05。
所述空调箔的杯突值能达到7.2mm；所述空调箔的延伸率能达到24.80％。
上述全适用性空调箔的制造方法，其特征在于，包括配料步骤，所述配料采用纯度为99.7％重量比的标准铝或双零铝锭，以及一级铝废料加铁硅中间合金，从而在后续的熔炼中增加互熔性。
上述全适用性空调箔的制造方法，其特征在于，包括精炼步骤，所述精炼采用常规喷粉加炉外石墨转子氮气精炼，确保氢含量≤0.12mg/100gAl。
上述全适用性空调箔的制造方法，其特征在于，包括铸轧步骤，所述铸轧的铸轧区为40mm～42mm。
上述全适用性空调箔的制造方法，其特征在于，包括冷轧步骤和精轧步骤，所述冷轧分9道次或10道次进行，所述精轧分4道次或5道次进行。
上述全适用性空调箔的制造方法，其特征在于，包括拉矫步骤和退火步骤，所述拉矫在精轧步骤后进行，使得空调箔的平直度在15I以内；所述退火，通过采用不同的退火温度实现空调箔不同的硬度状态和均衡的力学性能。
本发明的技术效果如下：
本发明全适用性空调箔及其制造方法，经过实践检验，能够满足目前空调器厂家所使用的各种专业冲床对冲压加工材料的性能要求，避免了不同供应厂商的专业冲床需要与不同空调箔材质相对应的条件限制，达到了空调箔材质统一化的技术效果。
本发明人在研究与开发中发现，Fe除有细化晶粒、均匀组织和强化作用外，Fe倾向于导致45°制耳，而Si倾向于0°、90°制耳，两者起联合作用可以改变轧制材的方向性，有利于制耳方向的均匀性。但是由于Si能降低Fe的强化作用，它的存在所形成的细小球状化合物颗粒有抗表面摩擦作用。所以我们在合金的配方上采用了低Si高Fe少Ti的配比形式，与原来的Fe+Si+Ti有着本质上的区别。
从技术方案中所体现的低Si高Fe少Ti的配比形式来看，Fe含量不仅在数值上有突破，Fe＝1.1～1.6，而且Fe含量与Si含量相比，Fe含量是Si含量的5倍左右；Fe含量与Ti含量相比，Fe含量是Ti含量的70倍左右。经试用，多种冲床达到了多种冲床的使用要求，突破了现有技术中不同供应厂商的专业冲床需要与不同空调箔材质相对应的条件限制，完全做到了全适应性。
具体实施方式
在“全适应性空调箔”的研究与开发中，总的技术构思是，通过在铝基中调整各协同作用的合金化元素及其含量以获得空调箔在力学性能或机械性能改变上的均衡效果，从而适用于多种冲床的冲压加工。
合金化铝箔中，各合金化元素的作用分析如下：
Fe在一定范围内可促进晶粒细化，改善组织均匀性提高强度；Si能提高塑性与Fe在一起能有效地减少铸轧过程中第二相尺寸和晶粒尺寸；Cu、Mn起固溶强化作用，但是Cu的加入使基材易裂，Mn的加入虽能细化晶粒，强化合金，但在不同含量和温度区间易使晶粒尺寸难控，所以我们选用Fe+Si的形式作为合金配方的基础。理由是Fe除有细化晶粒均匀组织和强化作用外，Fe倾向于导致45°制耳，而Si倾向于0°、90°制耳可以与Fe起联合作用改变轧制材的方向性，有利于制耳方向的均匀性，但是Si能降低Fe的强化作用，它的存在所形成的细小球状化合物颗粒有抗表面摩擦作用。
我们在合金的配方上采用了低Si高Fe少Ti的配比形式，与原来实际生产中采用的Fe+Si+Ti有着本质上的区别。
为了实现全适应性，我们主要考虑以下3点：1.较高的抗拉强度，因为制品的拉伸强度越大，要求合金材料的强度愈高。2.小的屈强比，因为在相同的屈服强度值时材料具有较高的抗拉强度值，有利于提高传力区的承载能力，所以用作拉伸变形的材料应具有较小的屈强比值。3.细小均匀的晶粒组织，因为这是保证塑性的基础。
在此基础上，完成了以下技术构思：全适用性空调箔，其特征在于，Al基中仅包括Fe、Si、Ti三种合金化元素，且这三种合金化元素的重量比控制如下：Fe∶Si∶Ti＝60～80∶15～16∶1；所述重量比使得铝合金空调箔在冲压加工中，倾向于导致45°制耳的Fe与倾向于导致0°或90°制耳的Si联合作用以提高制耳方向的均匀性，其中的Ti起细化晶粒的作用，使得空调箔的晶粒度≤1级，提高空调箔的塑性。
基于以上3点考虑，我们通过配料和在线化学成份分析，将全适用性空调箔的化学成份分别控制在以下范围内：
分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.1～1.6，Si＝0.2～0.37，Ti＝0.013～0.028。Al为平衡量。
分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.2～1.5，Si＝0.21～0.36，Ti＝0.014～0.027。Al为平衡量。
分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.3～1.4，Si＝0.23～0.33，Ti＝0.015～0.025。Al为平衡量。
当然，空调箔中除了上述合金化元素成份以外，还有Al和原料中的杂质和/或不可避免的杂质。
所述空调箔中来源于原料的杂质元素成份及其百分比重量含量值控制如下：Cu≤0.05，Mn≤0.05，Mg≤0.01，Zn≤0.05。
所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其合计百分比重量含量值≤0.15。
所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其单个百分比重量含量值≤0.05。
所述空调箔中来源于原料的杂质元素成份及其百分比重量含量值控制如下：Cu≤0.05，Mn≤0.05，Mg≤0.01，Zn≤0.05；所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其合计百分比重量含量值≤0.15，并且控制其单个百分比重量含量值≤0.05。
全适用性空调箔的杯突值能达到7.2mm。所述空调箔的延伸率能达到24.80％。所述空调箔的晶粒度≤1级。
全适用性空调箔的制造方法，包括配料、精炼、铸轧、冷轧和精轧、拉矫和退火等步骤。
所述配料采用纯度为99.7％重量比的标准铝或双零铝锭，以及一级铝废料加铁硅中间合金，从而在后续的熔炼中增加互熔性。
所述精炼采用常规喷粉加炉外石墨转子氮气精炼，确保氢含量≤0.12mg/100gAl。
所述铸轧的铸轧区为40mm～42mm。
所述冷轧分9道次或10道次进行，所述精轧分4道次或5道次进行。
所述拉矫在精轧步骤后进行，使得空调箔的平直度在15I以内；所述退火，通过采用不同的退火温度实现空调箔不同的硬度状态和均衡的力学性能。
全适用性空调箔的工艺流程如下：
配料→熔炼→铸轧→冷轧→精轧→拉矫→退火→检验→包装。
化学成份以下表为例说明整个空调箔生产的工艺流程。
表1
1.配料采用双零铝锭加一级废料加铁硅中间合金，这样可以增加互熔性。
2.熔炼温度控制在755℃以内，倒炉温度745℃～755℃。
3.静止炉温度控制在745℃左右，确保流出口温度730℃左右。
4.精炼采用常规喷粉加炉外石墨转子氮气精炼，确保氢含量≤0.12mg/100gAl以下。
5.考虑到本材料强度比较高铸轧区尽量对得小一些，40mm～42mm。
6.前箱温度控制在690℃±3℃。
7.AlTiB丝给进速度控制在180cm/min，晶粒度确保≤1级。
8.产品规格7.0×945mm，成品规格0.095×936×L。
9.轧制
冷轧：7.0→5.6→4.3→3.2→2.3→1.6→1.05→0.7→0.48→0.33mm。
精轧：0.33→0.23→0.17→0.125→0.095mm。
10.拉矫
确保洗净拉平，平直度在15I以内。
11.退火
通过小样退火实验分别取得了H24、H22、O三种状态的退火温度，经工业炉小批量实验分别确定了H24状态350℃，H22状态380℃，O状态425℃的退火温度。根据装炉量的不同，规定了不同的保温时间，从目前用户需要的H24状态产品看力学性能分别达到了表2中的数值，完全满足了客户的要求。
表2
12.检验
力学性能符合用户要求，晶粒度≤1级，表面优良，板形平整，化学成份合格。见表3。
表3
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Ti |
| 0.251 | 1.36 | 0.0053 | 0.030 | ＜0.005 | ＜0.005 | 0.0172 |
13.结论
本产品经多种冲床家使用均达到了使用要求，完全做到了全适应性。
本产品在未退火的情况下强度非常高，给冷轧、精轧增加了道次。
注意马弗炉与工业炉之间存在着一定差异，特别是温度控制与加温速度，以及样片与产品对工艺参数的影响。
通过实验我们知道Fe含量的增加一方面提高了强度，一方面也提高了再结晶温度。
应当指出，以上所述实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神实质的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。
Claims (5)
1.全适用性空调箔，其特征在于，Al基中仅包括Fe、Si、Ti三种合金化元素，且这三种合金化元素的重量比控制如下：Fe∶Si∶Ti＝60～80∶15～16∶1；所述重量比使得铝合金空调箔在冲压加工中，倾向于导致45°制耳的Fe与倾向于导致0°或90°制耳的Si联合作用以提高制耳方向的均匀性，其中的Ti起细化晶粒的作用，使得空调箔的晶粒度≤1级，提高空调箔的塑性；
分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.1～1.6，Si＝0.2～0.37，Ti＝0.013～0.028；所述空调箔中来源于原料的杂质元素成份及其百分比重量含量值控制如下：Cu≤0.05，Mn≤0.05，Mg≤0.01，Zn≤0.05；所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其合计百分比重量含量值≤0.15，并且控制其单个百分比重量含量值≤0.05。
2.根据权利要求1所述的全适用性空调箔，其特征在于，分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.2～1.5，Si＝0.21～0.36，Ti＝0.014～0.027；所述空调箔中来源于原料的杂质元素成份及其百分比重量含量值控制如下：Cu≤0.05，Mn≤0.05，Mg≤0.01，Zn≤0.05；所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其合计百分比重量含量值≤0.15，并且控制其单个百分比重量含量值≤0.05。
3.根据权利要求1所述的全适用性空调箔，其特征在于，分布于Al基中的以下合金化元素成份及其百分比重量含量值：Fe＝1.3～1.4，Si＝0.23～0.33，Ti＝0.015～0.025；所述空调箔中来源于原料的杂质元素成份及其百分比重量含量值控制如下：Cu≤0.05，Mn≤0.05，Mg≤0.01，Zn≤0.05；所述空调箔中来源于原料的其他杂质控制其合计百分比重量含量值≤0.15，并且控制其单个百分比重量含量值≤0.05。
4.根据权利要求1所述的全适用性空调箔，其特征在于，所述空调箔的杯突值能达到7.2mm；所述空调箔的延伸率能达到24.80％。
5.根据权利要求1-4之一所述的全适用性空调箔的制造方法，其特征在于，包括配料步骤、精炼步骤、铸轧步骤、冷轧步骤、精轧步骤、拉矫步骤和退火步骤；所述配料采用纯度为99.7％重量比的标准铝或双零铝锭，以及一级铝废料加铁硅中间合金，从而在后续的熔炼中增加互熔性；所述精炼采用常规喷粉加炉外石墨转子氮气精炼，确保氢含量≤0.12mg/100gAl；所述铸轧的铸轧区为40mm～42mm；所述冷轧分9道次或10道次进行，所述精轧分4道次或5道次进行；所述拉矫在精轧步骤后进行，使得空调箔的平直度在15I以内；所述退火，通过采用不同的退火温度实现空调箔不同的硬度状态和均衡的力学性能。
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