CN110983117A - 一种电容器外壳用铝合金及其铝合金板带制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容器外壳用铝合金及其铝合金板带制备方法，铝合金包括下述重量比例的成分组成：Mg：0‑0.05％、Zn：<0.01％、Cu：0.14‑0.24％、Fe：0.50‑0.80％、Si：<0.16‑0.30、Mn：1.0‑1.20％、Ti：0.015‑0.03％、余量为Al；铝合金板带制备方法，包括步骤：将上述电容器外壳用铝合金铸成铸锭；将上述铸锭切割成一段或者若干段；将上述切割完成的铸锭进行均热处理，然后进行热轧处理，得到热轧板材；将上述热轧板材进行第一次中间退火处理；将上述经过第一次中间退火处理的板材进行冷轧处理；将上述经过冷轧处理的板材进行第二次中间退火处理；将上述经过第二次中间退火处理的板材利用轧辊冷精轧为成品；电容器外壳用铝合金具有优秀的冲压加工性和涂漆性优良的特性。

Description

一种电容器外壳用铝合金及其铝合金板带制备方法

技术领域

本发明涉及电容器加工领域，特别涉及一种电容器外壳用铝合金及其铝合金板带制备方法。

背景技术

随着电子产品的不断应用，电子产品中所用到的电容器的需要量也在不断增长，而电容器外壳所用到的铝合金材料的力学性能没有得到有效控制而导致强度较低，与漆膜的结合能力和型变一致性较差，所以容易导致电容器封装不良，并且电容器底部容易发生底部鼓包或者封装漆膜脱落而使得电容器容易发生报废的情况。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电容器外壳用铝合金，具有优秀的冲压加工性和涂漆性优良的特性，非常适用于作为电容器的外壳材料。

本发明还提出一种具有上述电容器外壳用铝合金的铝合金板带制备方法。

根据本发明第一方面实施例的电容器外壳用铝合金，包括下述重量比例的成分组成：Mg：0-0.05％、Zn：<0.01％、Cu：0.14-0.24％、Fe：0.50-0.80％、Si：<0.16-0.30、Mn：1.0-1.20％、Ti：0.015-0.03％、余量为Al。

根据本发明实施例的电容器外壳用铝合金，至少具有如下有益效果：添加到铝合金中的Mg控制在0～0.05％的范围内，其目的是为了提高铝合金板带的强度，另外，还能够改善其伸长率，成形性及弯曲性能确保电容器外壳的最终封口性能，另一方面，Mg的含量超过0.05％时，会导致冲压性能降低等问题；铝合金中的Mn以1.0～1.2％的比例添加，由此，与Mg一样，能够给予合金强化性能，并且，在提高强度的同时，显著改善其弯曲性、冲压成形性。另外，Mn的添加量在少于下限值1.0％时，其效果不佳，另一方面，采用的Mn的添加量超过上限值1.2％时，会降低合金材料的弯曲性和冲压成形性；合金成分Cu以0.14～0.24％的比例添加，能够给予合金强化性能，并且在提高强度的同时，显著改善其弯曲性、冲压成形性，另外Cu的添加量在少于下限值0.14％时，其效果不佳，另一方面，采用的Cu的添加量超过上限值0.24％时，会降低合金材料的弯曲性和冲压成形性；Fe的含量超过0.80％，则易析出不溶性化合物，从而降低伸长率，成形性等，因此，有必要限制在0.80％以下；还有，Fe的含量如果不足0.5％，退火后的晶粒则粗大，所以希望Fe的下限在0.5％。此外，Si在与Mg共存时，能够显示出一定的强度补充，Si含量不足0.16％时，就不能充分显示出来，还有Si和Fe一样，作为不溶性化合物析出，如果含量超过其上限0.3％时，会发生降低最终合金材料的伸长率，成形性等性能问题；Ti具有细化铸造组织的作用，因此，具有改善热加工性，提高最终产品的成形性等的效果，在本发明中，Ti含量在0.015～0.03％较为有利。还有，Ti添加量如果不足下限，作为其目的的效果不佳，另一方面，如果超过上限，则会析出粗大的金属间化合物从而降低成形性等特性；含有在上述范围内的Mg，Mn，Cu，Fe，Si和Ti作为主要元素进行控制，还有Al组成的铝合金，具有规定的板材表面的粗糙度，晶粒度和抗拉强度、屈服强度、伸长率等，而且具有优秀的冲压加工性和涂漆性优良的特性，非常适用于电容器外壳的铝合金材料。

根据本发明的一些实施例，所述Mg的重量比例为0.02-0.05％。

根据本发明第二方面实施例的铝合金板带的制备方法，利用了本发明上述第一方面实施例的电容器外壳用铝合金。并且包括步骤：将上述电容器外壳用铝合金铸成铸锭；将上述铸锭切割成一段或者若干段；将上述切割完成的铸锭进行均热处理，然后进行热轧处理，得到热轧板材；将上述热轧板材进行第一次中间退火处理；将上述经过第一次中间退火处理的板材进行冷轧处理；将上述经过冷轧处理的板材进行第二次中间退火处理；将上述经过第二次中间退火处理的板材利用轧辊冷精轧为成品。

根据本发明实施例的铝合金板带制备方法，至少具有如下有益效果：通过上述步骤制备的铝合金板带具有强度，伸长率，制耳率，成形性优良的特性，与此同时，其冲压加工性以及涂漆性都非常好，得到了将作为电容器外壳冲压材料使用的效果，而且，使冲压加工后的表面涂漆能有效地保持。

根据本发明的一些实施例，所述将上述切割完成的铸锭进行均热处理，具体包括以下步骤：将上述电容器外壳用铝合金铸成铸锭在480-580℃的温度的情况下进行2-48小时的加热处理。

根据本发明的一些实施例，进行热轧处理时的温度控制在420-560℃。

根据本发明的一些实施例，进行第一次中间退火处理和第二次中间退火处理的加热温度均控制在320-450℃，加热时间为0.5-12小时。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

本发明实施例第一方面的电容器外壳用铝合金，包括下述重量比例的成分组成：Mg：0-0.05％、Zn：<0.01％、Cu：0.14-0.24％、Fe：0.50-0.80％、Si：<0.16-0.30、Mn：1.0-1.20％、Ti：0.015-0.03％、余量为Al。

添加到铝合金中的Mg控制在0～0.05％的范围内，其目的是为了提高铝合金板带的强度，另外，还能够改善其伸长率，成形性及弯曲性能确保电容器外壳的最终封口性能，另一方面，Mg的含量超过0.05％时，会导致冲压性能降低等问题；铝合金中的Mn以1.0～1.2％的比例添加，由此，与Mg一样，能够给予合金强化性能，并且，在提高强度的同时，显著改善其弯曲性、冲压成形性。另外，Mn的添加量在少于下限值1.0％时，其效果不佳，另一方面，采用的Mn的添加量超过上限值1.2％时，会降低合金材料的弯曲性和冲压成形性；合金成分Cu以0.14～0.24％的比例添加，能够给予合金强化性能，并且在提高强度的同时，显著改善其弯曲性、冲压成形性，另外Cu的添加量在少于下限值0.14％时，其效果不佳，另一方面，采用的Cu的添加量超过上限值0.24％时，会降低合金材料的弯曲性和冲压成形性；Fe的含量超过0.80％，则易析出不溶性化合物，从而降低伸长率，成形性等，因此，有必要限制在0.80％以下；还有，Fe的含量如果不足0.5％，退火后的晶粒则粗大，所以希望Fe的下限在0.5％。此外，Si在与Mg共存时，能够显示出一定的强度补充，Si含量不足0.16％时，就不能充分显示出来，还有Si和Fe一样，作为不溶性化合物析出，如果含量超过其上限0.3％时，会发生降低最终合金材料的伸长率，成形性等性能问题；Fe/Si含量比在2～5的范围内比较合适，如果超过此含量比的上限，会增加铁系的不溶性化合物量，有降低最终合金材料伸长率，成形性等各种物理性能的问题，另一方面，不足下限时，则铁系的不溶化合物量非常少，因而，会产生退火后的晶粒粗大等问题；Ti具有细化铸造组织的作用，因此，具有改善热加工性，提高最终产品的成形性等的效果，在本发明中，Ti含量在0.015～0.03％较为有利。还有，Ti添加量如果不足下限，作为其目的的效果不佳，另一方面，如果超过上限，则会析出粗大的金属间化合物从而降低成形性等特性；含有在上述范围内的Mg，Mn，Cu，Fe，Si和Ti作为主要元素进行控制，还有Al组成的铝合金，具有规定的板材表面的粗糙度，晶粒度和抗拉强度、屈服强度、伸长率等，而且具有优秀的冲压加工性和涂漆性优良的特性，非常适用于电容器外壳的铝合金材料。

进一步，在发明的一些具体实施例中，Mg的重量比例为0.02-0.05％。添加到铝合金中的Mg的含量控制在0.02-0.05％，为了提高铝合金板带的强度，另外，还能够改善其伸长率，成形性及弯曲性能确保电容器外壳的最终封口性能。

根据本发明第二方面实施例的铝合金板带制备方法，利用了本发明上述第一方面实施例的电容器外壳用铝合金，包括以下步骤：将上述电容器外壳用铝合金铸成铸锭；将上述铸锭切割成一段或者若干段；将上述切割完成的铸锭进行均热处理，然后进行热轧处理，得到热轧板材；将上述热轧板材进行第一次中间退火处理；将上述经过第一次中间退火处理的板材进行冷轧处理；将上述经过冷轧处理的板材进行第二次中间退火处理；将上述经过第二次中间退火处理的板材利用轧辊冷精轧为成品。

将本发明实施例第一方面的铝合金成分调制成铝合金熔液后，为了得到所需的铝合金板材，对该熔液通常铸造成规定的合金铸锭，然后将得到的铸锭进行凝固组织均匀化的热处理，即所谓均热处理等；均热处理能够使得在铸造时析出的共晶化合物能够尽可能地被溶解，很好地防止共晶化合物溶解不充分而导致板材的残余化合物量变多，进而使得板材的伸长率和成形性降低，还会导致铸锭的热加工性能降低；对进行过均匀化处理的铝合金铸锭，进行规定的热轧。热轧包括热连续轧制、单机架轧制、1+1热轧等，作为热轧的铝合金铸锭的加热温度(粗轧温度)一般为420～560℃,最好为480～520℃，另外，热轧终轧温度希望在250～350℃。另外，如果热轧温度超过560℃，则材料(轧制铸锭)表面被高温氧化，在最终轧板快速加热时，板面容易发生粘铝。另外，如果热轧终轧温度低于250℃，则所得到的板材的力学性能及成形性能不高，再有，如果超过330℃，则容易在晶界析出化合物，从而损害成形性，而且，在上述的加工率较大的情况下，均热完成后铸锭中剩余的共晶化合物被轧碎，因此，能提高最终板材的弯曲性，伸长率及冲压成形性等。还有，小于这一加工率下限时，上述的效果较小，另一方面，超过上限热轧，则板端部裂边增大；当热轧最终温度大于300℃，可以不进行第一中间退火处理，直接进行冷轧处理，当热轧最终温度不大于300℃时，需要进行第一次退火处理，再进行第二次退火处理；然后将得到的板材按规定进行(一次或二次)中间退火处理，一般以320～450℃的温度进行加热较为适宜，另外，其加热时间，一般为0.5～12小时，由于中间退火处理析出Fe-Si等化合物，冷轧及快速加热继续析出此化合物，多数化合物便成为再结晶的晶核，能使晶粒细化，有利于成形性的提高；中间退火处理后，冷轧至规定的板厚，这时，最终冷轧加工率为40～90％。冷轧加工率大时，在破坏热轧组织的同时，使热轧时被轧碎的共晶化合物，或者铁及硅系的不溶性化合物被更细地轧碎，所以，能提高伸长率和成形性等。另外，冷轧加工率小于下限时，在上述的效果不佳的同时，还产生了退火后晶粒粗化的问题，另一方面，超过这个加工率的上限时，轧制时，板端部裂边变大；对本发明冷轧的最终阶段，用精细轧辊控制表面粗化状态，这种精轧的板面最大粗糙度为0.2～0.45Ra，因此，能提高涂漆效果。最终使得铝合金板带材具有强度，伸长率，制耳率，成形性优良的特性，与此同时，其冲压加工性以及涂漆性都非常好，得到了将作为电容器外壳冲压材料使用的效果，而且，使冲压加工后的表面涂漆能有效地保持。

在本发明的一些具体实施例中，将上述切割完成的铸锭进行均热处理，具体包括以下步骤：将上述电容器外壳用铝合金铸成铸锭在480-580℃的温度的情况下进行2-48小时的加热处理。均热处理能够使得在铸造时析出的共晶化合物能够尽可能地被溶解，很好地防止共晶化合物溶解不充分而导致板材的残余化合物量变多，进而使得板材的伸长率和成形性降低，还会导致铸锭的热加工性能降低。

在本发明的一些具体实施例中，进行热轧处理时的温度控制在420-560℃。作为热轧的铝合金铸锭的加热温度(粗轧温度)一般为420～560℃，最好为480～520℃，另外，热轧终轧温度希望在250～350℃。另外，如果热轧温度超过560℃，则材料(轧制铸锭)表面被高温氧化，在最终轧板快速加热时，板面容易发生粘铝。另外，如果热轧终轧温度低于250℃，则所得到的板材的力学性能及成形性能不高，再有，如果超过330℃，则容易在晶界析出化合物，从而损害成形性，而且，在上述的加工率较大的情况下，均热完成后铸锭中剩余的共晶化合物被轧碎，因此，能提高最终板材的弯曲性，伸长率及冲压成形性等。还有，小于这一加工率下限时，上述的效果较小，另一方面，超过上限热轧，则板端部裂边增大。

在本发明的一些具体实施例中，进行第一次中间退火处理和第二次中间退火处理的加热温度均控制在320-450℃，加热时间为0.5-12小时。由于中间退火处理析出Fe-Si等化合物，冷轧及快速加热继续析出此化合物，多数化合物便成为再结晶的晶核，能使晶粒细化，有利于成形性的提高。

本发明还提供了以下具体制备实施例：

表1：本发明的铝合金具体组分跟对比例具体组成列表

表2：本发明的铝合金性能测试跟对比例性能测试列表

制备具有下面表1列出的化学成分，厚度为500mm的各种铝合金铸锭，将其进行580℃×8小时的均热处理后，将该合金铸锭加热到510℃的温度后，进行第一次热轧至板厚为14mm，再连续进行第二次热轧，轧成板厚3.5mm(热加工率约99.3％)。另外，第二次热轧終了的板材温度约为290℃。接着，将3.5mm的板材进行360℃×4小时的加热，而且，以30℃/小时的冷却速度进行炉冷软化的中间退火处理后，以约87％的加工率进行冷轧至0.45mm左右，再有将0.45左右厚度的铝材料进行第二次中间退火，将0.45mm的板材进行340℃×4小时的加热，而且，以30℃/小时的冷却速度进行炉冷软化的中间退火处理后最终道次轧辊换作精细轧辊进行精轧，制成板厚0.29mm的各种冷轧板带材料。接着，将0.29mm铝卷材进行拉伸机矫正及清洗，制成H14板带材。测定制得的各种H14板(0.29mm厚)的各项性能，其结果如表2所示，从表2的结果可看出本发明N0.1～4的铝合金材料，与对比材料的N0.5～8相比，其压力加工性及成形性优良。

对于表1列出合金NO.1-4组成的铝合金铸锭进行与实例1相同的均匀化处理制备,将该合金铸锭加热到510℃的温度后，进行一次热连续轧至板厚为3.5mm，(热加工率约99.3％)。热轧終了的板材温度约为330℃。接着，将3.5mm的板材以约87％的加工率进行冷轧至0.45mm左右，再有将0.45mm左右厚度的铝材进行中间退火，将0.45mm的板材进行340℃×4小时的加热，而且，以30℃/小时的冷却速度进行炉冷软化的中间退火处理后最终道次轧辊换作精细轧辊进行精轧，制成板厚0.29mm的各种冷轧板带材料。

接着，将0.29mm铝卷材进行拉伸机矫正及清洗，制成H14板带材。测定制得的各种H14板(0.29mm厚)的各项性能，其结果如表2所示，从表2的结果可看出本发明N0.1-4的铝合金材料，与对比材料的N0.5-8相比，其对于表1列出合金NO.1-4组成的铝合金铸锭进行与实例1相同的均匀化处理(均热)后，用各种终轧温度进行热轧，并且用与实例1相同的条件进行中间退火、冷轧、精轧、退火、拉伸机矫正加工，制成0.29mm厚的H14板带材料。各种H14板材性能与热终轧温度的关系如表2所示，正如结果所表明，随着热终轧温度提高，铝合金板材的性能也进一步提高。

表3：厚度为600mm的如列表1合金NO.1-4的铝合金铸锭制成铝合金板带的性能列表

用表1示出的化学成分制成的厚度为600mm的各种铝合金铸锭，用与实例1同样的条件，进行均热、热轧、中间退火、冷轧、精轧、退火、拉伸机矫正加工，制成各种H16板(0.29mm厚)，并且，对得到的各种H16板的诸性能进行测定，其结果列于表3。

表4：厚度为480mm的如列表1合金NO.1-4的铝合金铸锭制成铝合金板带的性能列表

用表1列出的化学成分制成的厚度为480mm的各种铝合金铸锭，除采用热连轧制，热终轧温度在330℃外，其他用与实例1相同的条件制成的H16板和从实例1中省去了中间预先退火工序制成的H16板，对其各性能测定的结果列于表4。从表4可看出，省去了中间退火工序的材料，只要热轧终轧温度大于310度其产品性能变化不大。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种电容器外壳用铝合金，其特征在于，包括下述重量比例的成分组成：Mg：0-0.05％、Zn：<0.01％、Cu：0.14-0.24％、Fe：0.50-0.80％、Si：<0.16-0.30、Mn：1.0-1.20％、Ti：0.015-0.03％、余量为Al。

2.根据权利要求1所述的一种电容器外壳用铝合金，其特征在于：所述Mg的重量比例为0.02-0.05％。

3.一种如权利要求1至2任一所述的电容器外壳用铝合金的铝合金板带制备方法，其特征在于，包括步骤：

将上述电容器外壳用铝合金铸成铸锭；

将上述铸锭切割成一段或者若干段；

将上述切割完成的铸锭进行均热处理，然后进行热轧处理，得到热轧板材；

将上述热轧板材进行第一次中间退火处理；

将上述经过第一次中间退火处理的板材进行冷轧处理；

将上述经过冷轧处理的板材进行第二次中间退火处理；

将上述经过第二次中间退火处理的板材利用轧辊冷精轧为成品。

4.根据权利要求3所述的一种铝合金板带制备方法，其特征在于：所述将上述切割完成的铸锭进行均热处理，具体包括以下步骤：

将上述电容器外壳用铝合金铸成铸锭在480-580℃的温度的情况下进行2-48小时的加热处理。

5.根据权利要求3所述的一种铝合金板带制备方法，其特征在于：进行热轧处理时的温度控制在420-560℃。

6.根据权利要求3所述的一种铝合金板带制备方法，其特征在于：进行第一次中间退火处理和第二次中间退火处理的加热温度均控制在320-450℃，加热时间为0.5-12小时。