CN101671786A - 用于反射箔的铝合金及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于反射箔的铝合金及加工工艺，在所述铝合金中含有非金属元素硅，以及金属元素铁、铜、锰、锌、镁、钛。所述技术工艺包括配料、熔炼、铸轧、冷轧、箔轧，所述熔炼工序又包括点火、熔化、搅拌、扒渣、再搅拌、取样、精炼、导炉、清炉的操作工序，在铸轧工艺中采用双辊连续铸轧设备将液态铝合金直接铸轧成适于冷轧的7.5mm厚度铸轧板坯，在冷轧工艺中再将铸轧板坯轧制成0.26mm的冷轧板，在箔轧工艺中再将冷轧板轧制成0.048mm的铝箔。由于在本发明的铝合金中合理的配置了微量元素的品种和含量，上述配置以及相应加工工艺的采用，可以减轻FeAl₃、CuAl₂化合物对化学腐蚀产生位错腐蚀坑形貌的影响。

Description

用于反射箔的铝合金及其加工工艺

技术领域

本发明涉及铝合金材料及铝合金板材的加工领域，具体涉及一种用于反射箔的铝合金及加工工艺。

背景技术

铝合金材料具有导电、导热性好，耐腐蚀性好，延展性好，易于加工，价格相对较低的优点。铝合金材料被广泛应用于机械、电子、电器，建筑等行业。机械、电器产品中的换热器大多都会选用铸铝件或铝板作为散热部件。用于反射箔的铝合金主要用于太阳能电池，太阳能电池通过反射箔吸热、反热、蒸馏的原理，进行水资源的再生利用。但现有技术中，由于铝合金箔的表面积的有效利用率低，铝合金箔中的表面位错密度的坑道效应小，对太阳能的吸收利用效果较差，因此无法满足高品质太阳能电池对铝合金箔的要求，其主要原因包括有，铝合金材质中微量元素添加的种类和添加量的控制不够合理，再有就是铝合金箔的加工工艺控制的不够科学。其中，所述位错密度是指，晶体在结晶时受到杂质、温度变化或振动后产生的应力作用，或由于晶体受到打击、切削、研磨等机械应力的作用，使晶体内部质点排列变形，原子行间相互滑移，而不再符合理想晶体的有秩序的排列，由此形成的缺陷称位错。在通常的晶体中都存在大量的位错，而这些位错的量就用位错密度来表示。位错密度定义为单位体积晶体中所含的位错线的总长度，即ρ＝L/Vcm^-2。位错密度的坑道效应是指利用晶体中存在的大量的位错，人们可以通过电化学或化学腐蚀到晶体内部，形成的位错腐蚀坑，以此增加比表面积。但在对铝合金箔进行进行电化学或化学腐蚀以前，有必要通过改变现有的铝合金材质中微量元素的种类及含量，同时通过调整铝合金板材的轧制工艺等方法，使其铝合金箔板的变形组织获得较高的位错密度，以满足高品质太阳能电池对铝合金箔的要求。因此，有必要对现有的铝合金箔的材质及加工工艺进行改进。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，设计一种铝合金材料，以及将该材料加工成铝箔的加工工艺。使得加工成的铝合金箔的变形组织获得较高的位错密度，减轻FeAl₃、CuAl₂化合物对化学腐蚀产生位错腐蚀坑形貌的影响。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种用于反射箔的铝合金，其含有非金属元素硅，以及金属元素铁、铜、锰、锌、镁、钛。

其中，在所述铝合金中各种元素的重量百分比含量分别为：硅的含量为0.07％、铁的含量为0.12％、铜的含量为0.005％、锰的含量为0.005％、锌的含量为0.005％、镁的含量为0.005％、钛的含量为0.03％，其余的含量为铝。

本发明的技术方案还提供一种用于反射箔的铝合金加工工艺，其包括如下加工步骤：

S1：配料，按预定配比将作为原料的金属配置好；

S2：熔炼，将配置好的原料加入到熔炼炉中熔炼为液态铝合金，在所述熔炼工序中包括点火、熔化、搅拌、扒渣、再搅拌、取样、精炼、导炉、清炉的操作工序；

S3：铸轧，采用双辊连续铸轧设备将液态铝合金直接铸轧成适于冷轧的厚度为7.5mm、宽度为1090mm的铸轧板坯；

S4：冷轧，通过若干道冷轧工序，将铸轧后的铸轧板坯轧制成厚度为0.26mm的冷轧板；

S5：箔轧，通过若干道箔轧工序，将冷轧后的冷轧板再轧制成厚度为0.048mm的铝箔。

其中，所述点火工序的操作过程为，在点火前须先敞开熔炼炉的炉门，然后进行空气吹扫5-10分钟，在熔炼炉的炉盖与炉体之间留100mm缝隙，点火时须按照先点火再送气的操作程序进行操作。

其中，在所述熔化工序中，将熔炼炉内的温度控制在1000℃-1050℃，当炉内的原料软化下塌后及时加入覆盖剂进行覆盖；当炉内的原料熔化平合后，用搅拌机搅拌熔融状态下的原料直到原料全部熔化透，在下塌至全部熔化透期间每半小时用搅拌机搅拌一次，每次搅拌5-10分钟，所述搅拌过程采用对流操作法，所述搅拌机与所述熔炼炉相配套，所述搅拌机中的搅拌部件再搅拌的过程中不得露出液面；当所述原料全部熔化透后，在熔炼温度下进行扒渣操作，此时将所述熔炼炉内的温度控制在900-950℃之间。

其中，所述精炼工序是将熔炼炉的炉温控制在740℃～750℃之间，所述精炼期间须向炉内加入喷粉精炼剂，将所述精炼工序的时间控制在10～15分钟；在所述精炼工序之前需从炉内取样用于原料的成份分析及调整，所述取样须在熔体深度的二分之一处选取；在所述取样前，将启用搅拌机对熔体进行充分搅拌，搅拌时间15～20分钟，搅拌完成后将搅拌机退出，然后静置10分钟以上进行扒渣操作，扒渣后开始取样。

其中，所述导炉工序是在精炼工序结束后，使熔炼炉内的熔融原料静置10分钟以上再进行一次扒渣操作，扒渣后在炉内均匀撒入覆盖剂，然后观测炉内的温度变化，再静置20分钟以上既可进行导炉操作，在导炉操作中用耐火保温材料覆盖好导流槽；熔炼炉每熔次导炉后，且在下熔次装炉前，须进行彻底的清炉操作，清炉时，用铲将炉墙、炉角、炉底的渣子彻底铲净、扒出。

其中，在所述铸轧工序中启动与除气箱相配套的线材给料机，所述给料机构向熔体内加入铝-钛-硼合金丝，所述合金丝用于在线晶粒细化，其给料速度为280～320mm/min。

其中，在所述冷轧工艺中将7.5mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成4.3mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序轧制成2.8mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序轧制成2.0mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序轧制成1.3mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序轧制成0.8mm厚的冷轧板、然后停放24小时后，再由第六道冷轧工序轧制成0.48mm厚的冷轧板、再由第七道冷轧工序轧制成0.35mm厚的冷轧板、再由第八道冷轧工序轧制成0.26mm厚的冷轧板、然后再停放24小时后转入箔轧工序。

其中，在所述箔轧工序中将0.26mm厚的冷轧板由第一道箔轧工序轧制成0.17mm厚的薄板、再由第二道箔轧工序轧制成0.125mm厚的薄板、再由第三道箔轧工序轧制成0.088mm厚的铝箔，然后采用热敏感应测温仪在铝卷停滞时间内进行端面测温，当铝卷端面金属温度≤40℃，即可进行后续的箔轧工序，然后再由第四道箔轧工序轧制成0.062mm厚的铝箔、再由第五道箔轧工序轧制成0.048mm厚的铝箔。

本发明的优点和有益效果在于：由于在本发明的合金铝中合理的配置了微量元素的品种和含量，上述配置可以减轻FeAl₃、CuAl₂化合物对化学腐蚀产生位错腐蚀坑形貌的影响。

铝合金箔的整个熔炼工艺过程设计和具体工艺参数设计体现了熔炼炉在加工过程中的效应、通过熔炼炉的应用可缩短熔炼时间、加强除气除渣工艺的精细化，目的是为了获得高纯度的铸轧纯铝铝箔坯料，该熔炼炉采用了专利申请号为：200920234572.0，名称为“气体流量节能控制装置”中的设备。

在上述加工工艺中，将铸轧板的厚度由正常板厚由原来的6.5mm提高到7.5mm，通过提高合金铝箔成品总加工率方式，达到提高位错密度的目的，更加有利于利用纯化学腐蚀技术，增加位错腐蚀坑数量，发挥位错坑道效应，以此增加铝箔比表面积，从而增加太阳能电池吸热表面积，利用铝箔良好的导热性和反光性，将太阳能转化为热能，利用热能进行蒸馏达到水处理再生利用的目的。

在上述加工工艺中，通过采用热敏感应测温仪在铝卷停滞时间内进行端面测温，铝卷端面金属温度≤40℃，再进行后续轧制，目的是利用铝卷经轧制变形后产生的变形热，进行金属塑性恢复，消除冷变形金属一定的内应力，便于后续轧制变形顺利进行。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种用于反射箔的铝合金，在所述铝合金中含有非金属元素硅，以及金属元素铁、铜、锰、锌、镁、钛。

所述铝合金中各种元素的重量百分比含量分别为：硅的含量为0.07％、铁的含量为0.12％、铜的含量为0.005％、锰的含量为0.005％、锌的含量为0.005％、镁的含量为0.005％、钛的含量为0.03％，其余的含量为铝。

实施例2

一种用于反射箔的铝合金加工工艺，所述工艺包括如下加工步骤：

第一步：配料，按预定配比将作为原料的金属配置好；

第二步：熔炼，将配置好的原料加入到熔炼炉中熔炼为液态铝合金，在所述熔炼工序中包括点火、熔化、搅拌、扒渣、再搅拌、取样、精炼、导炉、清炉的操作工序；

第三步：铸轧，采用双辊连续铸轧设备将所述液态铝合金直接铸轧成适于冷轧的厚度为7.5mm、宽度为1090mm的铸轧板坯；

第四步：冷轧，通过若干道冷轧工序，将铸轧后的铸轧板坯轧制成厚度为0.26mm的冷轧板；

第五步：箔轧，通过若干道箔轧工序，将所述冷轧板再轧制成厚度为0.048mm的铝箔。

优选地，所述点火工序的操作过程为，在点火前须先敞开熔炼炉的炉门，然后进行空气吹扫5-10分钟，在熔炼炉的炉盖与炉体之间留100mm缝隙，点火时须按照先点火再送气的操作程序进行操作

优选地，在所述熔化工序中，将熔炼炉内的温度控制在1000℃-1050℃，当炉内的原料软化下塌后及时加入覆盖剂进行覆盖；当炉内的原料熔化平合后，用搅拌机搅拌熔融状态下的原料直到原料全部熔化透，在下塌至全部熔化透期间每半小时用搅拌机搅拌一次，每次搅拌5-10分钟，所述搅拌过程采用对流操作法，所述搅拌机与所述熔炼炉相配套，所述搅拌机中的搅拌部件再搅拌的过程中不得露出液面；当所述原料全部熔化透后，在熔炼温度下进行扒渣操作，此时将所述熔炼炉内的温度控制在900-950℃之间。

优选地，所述精炼工序是将熔炼炉的炉温控制在740℃～750℃之间，所述精炼期间须向炉内加入喷粉精炼剂，将所述精炼工序的时间控制在10～15分钟；在所述精炼工序之前需从炉内取样用于原料的成份分析及调整，所述取样须在熔体深度的二分之一处选取；在所述取样前，将启用搅拌机对熔体进行充分搅拌，搅拌时间15～20分钟，搅拌完成后将搅拌机退出，然后静置10分钟以上进行扒渣操作，扒渣后开始取样。

优选地，所述导炉工序是在精炼工序结束后，使熔炼炉内的熔融原料静置10分钟以上再进行一次扒渣操作，扒渣后在炉内均匀撒入覆盖剂，然后观测炉内的温度变化，再静置20分钟以上既可进行导炉操作，在导炉操作中用耐火保温材料覆盖好导流槽；熔炼炉每熔次导炉后，且在下熔次装炉前，须进行彻底的清炉操作，清炉时，用铲将炉墙、炉角、炉底的渣子彻底铲净、扒出。

优选地，在所述铸轧工序中启动与除气箱相配套的线材给料机，所述给料机构向熔体内加入铝-钛-硼合金丝，所述合金丝用于在线晶粒细化，其给料速度为280～320mm/min。

优选地，在所述冷轧工艺中将7.5mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成4.3mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序轧制成2.8mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序轧制成2.0mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序轧制成1.3mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序轧制成0.8mm厚的冷轧板、然后停放24小时后，再由第六道冷轧工序轧制成0.48mm厚的冷轧板、再由第七道冷轧工序轧制成0.35mm厚的冷轧板、再由第八道冷轧工序轧制成0.26mm厚的冷轧板、然后再停放24小时后转入箔轧工序。

优选地，在所述箔轧工序中将0.26mm厚的冷轧板由第一道箔轧工序轧制成0.17mm厚的薄板、再由第二道箔轧工序轧制成0.125mm厚的薄板、再由第三道箔轧工序轧制成0.088mm厚的铝箔，然后采用热敏感应测温仪在铝卷停滞时间内进行端面测温，当铝卷端面金属温度≤40℃，即可进行后续的箔轧工序，然后再由第四道箔轧工序轧制成0.062mm厚的铝箔、再由第五道箔轧工序轧制成0.048mm厚的铝箔。

本发明的研制过程如下：

本发明铝合金箔所采用的技术方案中，在合金范围内，进行Fe、Si、Cu等合金元素含量调整，通过拉力(kg/cm)、抗弯次数、比电容大小，用类比法分析这些合金元素质量分数(％)对最终产品位错密度的坑道效应的影响，从而确定出最佳的生产工艺，满足该产品技术指标要求。

技术方案的研究包括：

熔炼铸轧

将铝合金的化学成分设计为下表。

其它杂质元素为最高限。同批材质须稳定，成份上下浮动差异应≤20％。

熔炼工序包括：

1、点火：在点火前必须先敞开炉门，后进行空气吹扫5-10分钟，炉盖与炉体留100mm缝隙，点火时必须按正确程序进行操作，先点火再送气。

2、熔化：熔化时的炉膛温度控制在1000-1050℃，当炉料软化下塌时，应及时加入覆盖剂(覆盖剂由40～50％KCl、25～35％NaCl、18～26％Na₃AlF₆组成的普通熔剂，加入覆盖剂的目的是进行铝渣分离，防止进一步氧化烧损。)进行覆盖，当炉料化平后，必须进行人工搅拌直到化透，搅拌要求对流操作，应平稳、均匀，不激起大波浪，搅拌器不得露出液面，时间5-10分钟，以加速熔化，防止金属局部过热，化透后炉气温度控制在900-950℃之间。

3、搅拌：在下塌至化透期间每半小时搅拌一次。

4、扒渣：炉料全部熔化后，应在熔炼温度内扒渣，扒渣要平稳，不能金属浪推渣，将渣子扒到炉门口稍稍停留，让渣中金属回流到炉内再将渣扒出炉外，做到扒渣净，渣中无金属，待扒出的渣灰冷却后将渣中金属全部拣出，再将渣灰送到指定地点。

5、搅拌：取样前，应启用永磁搅拌对熔体进行充分搅拌，搅拌时间15～20分钟，完后将永磁搅拌机退出，并扒出浮渣。搅拌时要求对流操作，平稳、均匀、不起大波浪，搅拌器不得露出液面。搅拌结束，静置10分钟以上，开始取样。

6、取样和成分调整：快速分析试样分别在两个加料炉门中间、熔体深度二分之一处选取，所有合金取样终了温度不应低于熔炼温度下限。

7、精炼：熔体温度在740～750℃之间，使用喷粉精炼剂(用氮气作载气、通过喷粉罐将精炼剂送入铝液中，使精炼剂均匀分布于熔体中，可大大增加精炼剂与夹杂及氢的接触反应面积，从而提高精炼效率，达到除气除渣的目的，其主要成分是钠盐，是徐州市旭辉铝业有限公司生产的。)进行精炼，精炼时间为10～15分钟。

8、导炉：精炼结束，熔体静置10分钟以上才能开始扒渣，扒渣后均匀撒入覆盖剂(熔剂)，注意温度变化，要求静置20分钟以上才可导炉。导炉时用耐火保温材料覆盖好流槽，导炉后，虹吸箱口应覆盖好，以减少热损失。

9、清炉：熔炼炉每熔次导炉后，在下熔次装炉前，必须彻底清炉，清炉时，用三角铲把炉墙、炉角、炉底的渣子彻底铲净、扒出。

铸轧：

1、晶粒细化：启动线材给料机向熔体中加入铝(Al)-钛(Ti)-硼(B)合金丝进行在线晶粒细化，其添加速度为280～320mm/min，晶粒度：1级。

2、除气箱温度：730～740℃

3、用连续转动的石墨转子通以纯度达99.995％以上氮气进行熔体在线精炼除氢，使熔体氢含量：≤0.15ml/100gAl

4、在线清渣频率：1次/1小时。

5、化学成分最终分析取样位置：每熔次在第一卷壁厚200～300mm左右时在除气箱出口勺取。

6、熔体过滤：采用双级过滤箱进行熔体过滤，过滤板目数为：上层30ppi，下层50ppi。

7、测量尺寸：厚度范围在7.5^±0.2mm、宽度

铸轧卷质量符合YS/T90-2002铝及铝合金铸轧带材标准要求；

轧制工艺方案：

铸轧7.5^±0.20mm→4.3mm→2.8mm→2.0mm→1.3mm→0.8(冷轧切边宽度：分切成品宽度+25(切边余量)+10×分切抽条数mm；停放24小时)→0.48mm→0.35mm→0.26mm(停放24小时转箔轧)→0.17mm→0.125mm→0.088mm(停放24小时)→0.062mm→0.048^±0.001mm；

箔轧最终成品上新套筒后，上分切机分条(￠76钢管芯)，力学性能检验，检查包装。

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来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (10)

1、一种用于反射箔的铝合金，其特征在于，在所述铝合金中含有非金属元素硅，以及金属元素铁、铜、锰、锌、镁、钛。

2、如权利要求1所述的用于反射箔的铝合金，其特征在于，在所述铝合金中各种元素的重量百分比含量分别为：硅的含量为0.07％、铁的含量为0.12％、铜的含量为0.005％、锰的含量为0.005％、锌的含量为0.005％、镁的含量为0.005％、钛的含量为0.03％，其余的含量为铝。

3、一种用于反射箔的铝合金加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下步骤：

S1：按一定配比将作为原料的金属配置好；

S2：将配置好的原料加入到熔炼炉中熔炼为液态铝合金，在所述熔炼工序中包括点火、熔化、搅拌、扒渣、再搅拌、取样、精炼、导炉、清炉的操作工序；

S3：采用双辊连续铸轧设备将所述液态铝合金直接铸轧成适于冷轧的厚度为7.5mm、宽度为1090mm的铸轧板坯；

S4：通过若干道冷轧工序，将铸轧后的铸轧板坯轧制成厚度为0.26mm的冷轧板；

S5：通过若干道箔轧工序，将冷轧后的冷轧板再轧制成厚度为0.048mm的铝箔。

4、如权利要求3所述用于反射箔的铝合金加工工艺，其特征在于，所述步骤S2中点火工序的操作过程为，在点火前须先敞开熔炼炉的炉门，然后进行空气吹扫5-10分钟，点火时须按照先点火再送气的操作程序进行操作。

5、如权利要求3所述用于反射箔的铝合金加工工艺，其特征在于，在所述步骤S2的熔化工序中，将熔炼炉内的温度控制在1000℃-1050℃，当炉内的原料软化下塌后及时加入覆盖剂进行覆盖；当炉内的原料熔化平合后，用搅拌机搅拌熔融状态下的原料直到原料全部熔化透，在下塌至全部熔化透期间每半小时用搅拌机搅拌一次，每次搅拌5-10分钟，所述搅拌过程采用对流操作法，所述搅拌机与所述熔炼炉相配套，所述搅拌机中的搅拌部件再搅拌的过程中不得露出液面；当所述原料全部熔化透后，在熔炼温度下进行扒渣操作，此时将所述熔炼炉内的温度控制在900-950℃之间。

6、如权利要求3所述用于反射箔的铝合金加工工艺，其特征在于，所述步骤S2中的精炼工序是将熔炼炉的炉温控制在740℃～750℃之间，所述精炼期间须向炉内加入喷粉精炼剂，将所述精炼工序的时间控制在10～15分钟；在所述精炼工序之前需从炉内取样用于原料的成份分析及调整，所述取样须在熔体深度的二分之一处选取；在所述取样前，将启用搅拌机对熔体进行充分搅拌，搅拌时间15～20分钟，搅拌完成后将搅拌机退出，然后静置10分钟以上进行扒渣操作，扒渣后开始取样。

7、如权利要求3所述用于反射箔的铝合金加工工艺，其特征在于，所述步骤S2中的导炉工序是在精炼工序结束后，使熔炼炉内的熔融原料静置10分钟以上再进行一次扒渣操作，扒渣后在炉内均匀撒入覆盖剂，然后观测炉内的温度变化，再静置20分钟以上既可进行导炉操作，在导炉操作中用耐火保温材料覆盖好导流槽；熔炼炉每熔次导炉后，且在下熔次装炉前，须进行彻底的清炉操作，清炉时，用铲将炉墙、炉角、炉底的渣子彻底铲净、扒出。

8、如权利要求3所述用于反射箔的铝合金加工工艺，其特征在于，在所述铸轧工序中启动与除气箱相配套的线材给料机，所述线材给料机向熔体内加入铝-钛-硼合金丝，所述合金丝用于在线晶粒细化，其给料速度为280～320mm/min。

9、如权利要求3所述用于反射箔的铝合金加工工艺，其特征在于，在所述冷轧工艺中将7.5mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成4.3mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序轧制成2.8mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序轧制成2.0mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序轧制成1.3mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序轧制成0.8mm厚的冷轧板、然后停放24小时后，再由第六道冷轧工序轧制成0.48mm厚的冷轧板、再由第七道冷轧工序轧制成0.35mm厚的冷轧板、再由第八道冷轧工序轧制成0.26mm厚的冷轧板、然后再停放24小时后转入箔轧工序。

10、如权利要求3所述用于反射箔的铝合金加工工艺，其特征在于，在所述箔轧工序中将0.26mm厚的冷轧板由第一道箔轧工序轧制成0.17mm厚的薄板、再由第二道箔轧工序轧制成0.125mm厚的薄板、再由第三道箔轧工序轧制成0.088mm厚的铝箔，然后采用热敏感应测温仪在铝卷停滞时间内进行端面测温，当铝卷端面金属温度≤40℃，即可进行后续的箔轧工序，然后再由第四道箔轧工序轧制成0.062mm厚的铝箔、再由第五道箔轧工序轧制成0.048mm厚的铝箔。