一種陽極氧化用軟態鋁合金的過程熱處理工藝的製作方法
2023-05-18 10:54:51
本發明屬於鋁合金加工領域，具體涉及一種陽極氧化用軟態鋁合金的過程熱處理工藝。
背景技術：
陽極氧化用1090鋁合金，屬於目前國際以工業純鋁（鋁純度為≥99.90%，一般不超過99.93%）為基材，廣泛應用於照明裝飾領域的最高等級的鋁合金產品，按其使用狀態，又分為陽極氧化用軟態（含半軟態）產品及陽極氧化用硬態產品，其中陽極氧化用1090軟態（含半軟態）產品，以明光型反光用1090反光器（國內也稱為反光罩）為代表，產品以高亮度、高成型能力為特點，廣泛使用於室內外及交通照領域；而陽極氧化用1090硬態產品，則以1090鏡面板為代表（德國安鋁所使用的1085鏡面板，是Ti含量超出BSEN 573-3-2009控制範圍後的產品，其母材鋁純度＞99.90%，故而業內均將其納入1090鋁合金的範疇），產品具有高亮度無底紋的質量特點，廣泛應用在高端交通、裝飾、室內外照明等領域。目前國內在交通照明裝飾領域的鋁合金產品，集中在中低端的1070及1050、1060等牌號鋁合金，反光率在60～70%，該類產品的加工方法，除了DC（熱軋軋制）加工方式外，甚至還有CC（鑄軋軋制）軋制的方法生產，這種核心技術的缺失和國內市場的無序競爭，不僅導致了國內企業開發1090高端陽極氧化材料的投資風險升高，同時也致使我國開發陽極氧化產品高端化的步伐停滯不前。
陽極氧化用1090鋁合金的具體加工工藝，隨其產品用途的不同而略有不同，但是，其最終必須經過陽極氧化的工藝流程要求和基本相同的產品質量需求，決定陽極氧化用1090鋁合金產品的典型的技術路線如下：
1）、陽極氧化用硬態1090鋁合金典型技術路線
陽極氧化用硬態1090鋁合金，其主要加工流程需要經過板錠鑄造、板錠鋸切與銑面、板錠均勻化與熱加工、板錠冷加工、板材厚料清洗、板材中間熱處理、板材鏡面加工、板材拉矯與切邊、板材清洗與覆膜、板材陽極氧化，等十個主要環節。但就技術難度而言，鏡面加工前的板錠鑄造、板錠熱加工、板錠冷加工與中間熱處理等四個環節，是整個產業的核心技術所在，並且，這四個環節還存在著相互制約與平衡的內在關係，具體而言，陽極氧化用硬態1090產品的典型技術路線如下：
板錠鑄造→→板錠鋸切與銑面→→板錠均勻化→→熱軋→→冷軋→→中間退火→→鏡面軋制→→拉矯切邊→→清洗覆膜→→陽極氧化→→成品
2）、陽極氧化用軟態1090鋁合金典型技術路線
陽極氧化用軟態1090鋁合金產品，因用途用法與硬態產品存在明顯差異，故而在加工流程上也存在一定程度的差別，最典型的加工流程主要包含：板錠鑄造、板錠鋸切與銑面、板錠均勻化與熱加工、板錠冷加工、卷材清洗、卷材退火、卷材開板、板材衝壓成型、陽極氧化等九大環節，整個產業的技術核心，仍舊集中在板錠鑄造、板錠均勻化與熱加工、板錠表面處理等幾個核心環節，具體而言，陽極氧化用軟態1090鋁合金產品的典型技術路線如下：
板錠鑄造→→板錠鋸切與銑面→→板錠均勻化→→熱軋→→冷軋→→清洗→→退火→→開板→→衝壓（或者旋壓）成型→→陽極氧化→→成品。
陽極氧化用1090鋁合金產品，具有兩個非常明確的技術指標，分別是高的反光率（業內稱為亮度，同時用相互對立的鏡面反射率和漫反射率來表徵）和陽極氧化後無影響反光均勻性的底紋。影響反光率的因素，主要集中在板錠晶粒度、板錠鋁純度、氧化後的氧化膜均勻性及密集程度、毛料表面均勻性和一致性及鏡面加工的界面狀態控制等五個方面；而影響底紋缺陷的主要因素，則集中在表面與界面均勻性、毛料表面清潔性和鏡面加工時的界面狀態控制精度等三個方面，而鏡面加工時的界面狀態控制精度，又集中在絕對壓下量控制、板型控制和潤滑狀態控制，這三個相互影響又相互平衡的技術指標上。
以陽極氧化用1090產品的典型加工工藝流程為基礎，影響產品質量的主要因素在如下幾個方面：
1）板錠鑄造
1090鋁合金屬於工業純鋁系列產品，需要在板錠鑄造時同時解決相互對衝的鋁純度控制與晶粒度控制兩個核心問題。鋁純度控制就是鑄造過程清潔化控制，以儘可能防止其他組元引入為原則進行過程清潔化控制，而板錠晶粒度控制，並且必須達到一級的水品，又客觀上需要大量的晶粒細化劑參與板錠鑄造，而且，產品最終需要進行陽極氧化的產品製造特點，又導致晶粒細化劑在參與晶粒度控制的同時，要嚴格控制板錠中的B元素，從而只能選擇晶粒細化效果比較弱的貧B晶粒細化劑，從而客戶上又需要增加晶粒細化劑的使用量來保證板錠晶粒度等級，導致Ti的含量的增加，反過來又降低了鋁純度，從而需要鋁純度更高的精鋁液來進行板錠鑄造（國際上最高端的香港美亞的1090鋁合金，就是使用價格非常昂貴的鋁純度為99.95%的工業高純鋁來鑄造1090鋁合金板錠，國內則完全沒有開發出同等質量水平的板錠），總而言之，這一產品在鑄造方面的核心技術，在於如何使用鋁純度儘可能低的鋁液，通過工藝控制和平衡，得到晶粒度為一級的1090鋁合金板錠，從而以低成本的工業純鋁（99.90%）來鑄造板錠，並達到國外使用工業高純鋁（99.95%）鑄造板錠的質量水平。
2）熱加工和冷加工的表面與界面均勻性及清潔性控制
1090鋁合金產品陽極氧化用途表面與界面特殊要求的實現，是通過熱加工工和冷加工表面與界面遺傳效應來實現，這種要求理論上需要以弧長配法為基礎，以熱加工實現界面均勻化為目標設計熱軋工藝，以冷加工實現表面一致性為工藝設計核心，並通過熱加工與冷加工的工藝平衡，完成界面與表面均勻化與一致性，並且國外同行比如美亞實業通過熱加工工序的多機架熱連軋機（馬來西亞美亞實業為「1+3」熱連軋機）來實現這一特殊工藝功能。
3）高延伸率需求與板材組織控制（熱處理）
高純鋁系產品的界面均勻性來源於組織均勻性，但高純系產品在鑄造時因鋁純度非常高，鑄造時需嚴格控制晶粒細化劑的使用，高純系產品的組織均勻性是最難控制的。陽極氧化用1090鋁合金產品的組織控制核心，集中在板錠晶粒度控制、熱加工的組織重整與時效、冷加工的界面控制與成品再結晶退火方面，並由此完成了熱加工的板錠均勻化退火工藝及熱終軋時效溫度與冷軋成品退火工藝的設計與平衡方面的核心內容。
技術實現要素：
本發明的目的是對現有陽極氧化用軟態鋁合金的熱處理進行改進，提供了一種陽極氧化用軟態鋁合金的過程熱處理工藝，以使採用普鋁（軟態）原料即可生產出與工業高純鋁為母材的國外同類產品的高成型能力和高亮度。
為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：
一種陽極氧化用軟態鋁合金的過程熱處理工藝，步驟如下：
（1）軟態鋁合金板錠先在450℃進行均勻化處理；
（2）熱軋：均勻化處理後，在410～430℃開軋，終軋溫度控制在235～250℃；
（3）自然時效處理：熱軋後自然放置48小時；
（4）自然時效處理後，進行冷軋、清洗、退火，退火溫度為340℃。
優選地，步驟（1）的均勻化處理時間為8小時。
優選地，步驟（4）退火保溫時間為8小時。
優選地，步驟（4）退火時，以70～80℃/h的速度進行升溫。
本發明工藝簡單，適用於工業批量化生產，產品能夠滿足各類產品的陽極氧化處理需要，普鋁1090鋁合金採用本發明的處理工藝可獲得與工業高純鋁為母材的國外同類產品的高成型能力和高亮度。本發明適用於1090（也同樣適用於同用途的1070、1080、1085合金）鋁合金的熱處理及組織均勻化控制。
具體實施方式
以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1
對1090軟態鋁合金板錠進行450℃低溫均勻化，保溫8h；然後在410～430℃進行低溫開軋，控制熱軋的終軋溫度在235～250℃的特定溫度區間，採取自然時效的方法暫放48h後進行冷軋，先使用0.55～0.65μm的高粗糙度毛化工作輥進行三個道次的半成品生產，然後使用粗糙度為0.35～0.38μm的低粗糙度工作進行兩個道次的成品軋制，冷軋完成後進行清洗，需在48小時內完成清洗，清洗後的產品在普通的空氣退火爐中進行退火，在5h內爐溫升至400℃，待料溫達到340℃開始計時，保溫8小時，保溫後採用風冷方式進行冷卻。
1090軟態鋁合金板錠採用上述工藝處理後，產品的成型能力和陽極氧化後的表面亮度兩個核心指標上達到與精鋁1A95產品同樣的水平。
最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。