3003+1.5%Zn合金鋁板帶生產工藝研究*

王進錄，錢 蓉，楊 鵬，陳曉云

(云南鋁業股份有限公司，云南 呈貢 650502)

3003+1.5%Zn合金鋁板帶生產工藝研究*

王進錄，錢 蓉，楊 鵬，陳曉云

(云南鋁業股份有限公司，云南 呈貢 650502)

結合3003+1.5%Zn合金生產實踐，著重研究了通過鑄軋供坯，冷軋生產厚度為0.10mm空調鋁箔，不同的工藝流程和退火工藝對產品性能的影響。

3003+1.5%Zn;冷軋工藝;退火工藝

3003合金是一種硬度高，脆性大，塑性差，難于軋制生產的鋁合金，生產廠家較少。目前汽車工業開始逐步采用3003鋁合金取代其它鋁合金作為其散熱片，特別是添加Zn元素后的3003+1.5%Zn合金，既保證了鋁合金的強度，又增強了可焊接性能。隨著國內汽車業近幾年的迅猛發展，厚度為0.1 mm的3003+1.5%Zn合金汽車用空調箔作為一種全新的空調箔產品，市場需求量逐年高速增長。我們對0.1 mm的3003+1.5%Zn合金汽車用空調箔進行了研究和生產試驗，生產出了合格產品。本文在工業試生產基礎上，對生產過程、產品成分要求、尺寸及精度要求進行了闡述，重點對化學成分、冷軋、退火等工藝對產品性能的影響進行了研究。

1 技術要求

1)化學成分

依據客戶要求，確定的化學成分要求為:Si≤0.10%;Fe0.25% ～0.35%;Mn1.05% ～1.15%;Zn 1.3% ～1.65%;Cu≤0.10%;Mg≤0.02%;Cr≤0.02%;Ti≤0.02% 。

2)幾何尺寸

按客戶需求，確定尺寸為0.1 mm×1 021 mm×C帶材，厚度公差為±0.01 mm，寬度公差為±1 mm。

3)機械性能

按用途要求，抗拉強度為180～200 MPa，伸長率為≥1.5%。

2 生產試驗及研究

2.1 成份控制

Fe、Si控制:由于3000系合金是鋁錳系合金，Fe、Si的比例適當，可以起輔助調整性能，增加合金加工韌性作用，參考相關鋁加工資料和我們的生產實踐經驗，鐵硅比控制在2:1左右為宜。

Mn含量控制:Mn是3000系合金的主要彌散相形成元素，在合金中形成尺寸為0.01～0.1μm彌散相，抑制合金的再結晶和晶粒長大，有效提高機械強度，增強變形抗力，含量低于0.5%時強化效果不夠;但含量過高達到2%時，在合金結晶過程中形成粗大的一次結晶化合物，使材料成型性能下降，增加鑄軋、冷軋生產難度，所以按客戶要求控制在1.05%～1.15%。

Zn含量控制:Zn在此合金中起到改善焊接性能的作用，是客戶的特殊要求，考慮含量高后難于加工，按下限添加，控制在1.3%～1.5%。

Cu含量范圍控制:Cu在此合金中起到進一步強化作用，低于0.5%時強化作用不明顯;當高于0.10%時，根據鑄軋生產1200等鋁銅系合金的實際經驗，容易產生邊部裂紋，對產品質量影響較大，同時銅含量高于0.5%時會導致材料耐腐蝕性急劇下降，所以控制在0.05%～0.10%。

我們對試驗生產中的8個爐次按每爐次取3個樣進行了連續取樣分析，可獲得如圖1所示的折線圖。

圖1 試驗樣品雜質元素成分折線圖Fig.1 Composition of impurity elements in test samples

從圖1可以看出鑄軋卷化學成份達到了預期的控制目的，表明所采用的熔煉和鑄軋生產工藝可以滿足化學成份控制要求。

2.2 冷軋與退火工藝

產品生產工藝流程為:鑄軋卷→均勻化退火→冷軋→中間退火→冷軋→成品檢驗→入庫，軋制加工率盡可能發揮設備極限，采用較大加工率，而均勻化退火是改善鑄軋鋁坯的內部組織偏析，為冷軋提供有利條件，中間退火是避免軋制硬化過大而產生裂紋，滿足持續軋制加工的需要，成品退火是考慮Mn、Zn含量較高，適當提高熱處理溫度，以達到性能改善的目的。

試生產在360×800×1400鋁冷軋機上進行，采用7.0 mm×1100 mm×C鋁鑄軋帶材。先后采用了五個試驗方案對產品進行試制，前四個試驗方案獲得的結果都無法滿足要求，即產品力學性能都不符合使用要求，而試驗生產方案五:主要工藝參數如表1。

表1 3003+Zn合金厚度0.1 mm鋁板帶冷軋工藝參數Tab.1 The cold－rolling process parameters for 0.1 mm thick aluminum alloy strip of 3003+Zn aluminum alloy

生產試驗五結果產品性能見表2，只有3號試樣抗拉強度偏低，其余都符合要求，并在此后的生產中多次采用此工藝生產了大量產品，都符合用戶要求。

表2 產品力學性能Tab.2 The mechanical property of products

根據采用的冷軋與退火工藝看，能否獲得合格產品關鍵在于是否采用中間退火制度以及成品退火制度，而中間退火屬再結晶退火，主要目的是消除加工硬化，成品退火屬低溫退火，主要目的是消除部分內應力，保留一定的加工硬化。由于Al－Mn系合金固溶體內有過飽和的錳原子阻礙鋁原子的擴散和形成新的晶粒，再結晶溫度較高，相應的退火溫度的選擇也比其他鋁合金要高。

結合Al－Zn二元相圖和Al－Mn二元相圖可以看出:首先，在成品退火制度不變的條件下，試驗二中間退火溫度為 (A－60)℃時，加工硬化沒有完全消除，產品成品退火后，抗拉強度低于技術要求，伸長率同樣偏小;試驗三調整中間退火溫度為A℃后，抗拉強度同樣低于技術要求，但伸長率大幅增大。其次，中間退火制度不變的前提下，試驗四成品退火工藝為B℃/180 min－(B+110)℃/120 min－ (B+80)℃/540 min。時，由于退火溫度偏低，沒有達到消除部分內應力的效果，產品抗拉強度偏高，超過了技術要求;試驗五成品退火工藝為B℃/180 min－(B+110)℃/120 min－(B+95)℃ /540 min。時，退火溫度比較適合，產品抗拉強度和延伸率都基本符合技術要求。

2.3 厚度控制

由于箔材對厚度控制比較嚴格，公差要求為±0.01 mm，考慮到我們X射線測厚儀設備測量精度和對3003+1.5%Zn合金測量校準的問題，控制精度難以符合要求。在試驗生產中，我們分別采用X射線測厚儀合金校準、人工經驗校準和綜合校準(即合金校準+人工經驗校準)三種方式進行了厚度控制，并對生產出的鋁箔帶材按間隔10米取一個樣進行厚度測量統計，共測量10次結果見表3。

表3 產品厚度測量記錄表Tab.3 The measurement record list for the thickness of products

從以上結果可以看出，合金校準厚度均值雖然符合要求，但厚度波動大，有較多測量值超出厚度要求范圍 (即0.1±0.01 mm);人工經驗校準厚度均值雖然偏小，不符合要求，但其厚度測量值較為穩定，在生產中我們進一步做了試驗，把厚度控制向上調節，但獲得的產品厚度測量結果卻偏大，仍不符合要求。經過分析認為人工經驗校準不能準確把握X射線測厚儀對該合金厚度控制時測量的基準值，且缺少自動調節作用，一旦人為向上限或下限控制，則結果都會偏離要求。為此，我們綜合了兩種厚度控制的優點，確定了綜合校準厚度控制，即“合金校準+人工經驗校準”聯合使用，通過生產試驗，獲得實測結果見表3，厚度實測值有兩個仍超出厚度技術要求，但穩定性和平均值都符合要求，經過調整可以滿足產品技術要求。

3 結語

通過新產品的開發和生產試驗，我們先后為客戶提供了3003+1.5%Zn合金厚度0.1 mm鋁帶材，標志著新產品工藝開發獲得成功，探索研究出厚度為0.1 mm的3003+1.5%Zn合金汽車用空調箔最佳生產工藝。

1)化學成分:Si 0.05% ～0.10%;Fe 0.25%～0.35%，Mn 1.05% ～1.15%，Zn 1.3% ～1.65%，Cu 0.05% ～0.10%，其他元素不超過0.02%;

2)冷軋工藝:厚度7 mm鑄軋坯均勻化退火→冷軋→0.46 mm→中間退火→冷軋→0.1 mm→成品退火;

3)熱處理工藝:均勻化退火工藝 (A+40)℃/540 min－B℃/90 min，中間退火工藝A℃/540 min－B℃/90 min，成品退火工藝B℃/180 min－(B+110)℃ /120 min－(B+95)℃ /540 min。

4)厚度控制采用X射線測厚儀的“合金校準+人工經驗校準”聯合控制。

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Study on Production Process of 3003+1.5%Zn Aluminum Alloy Strip

WANG Jin－lu，QIAN Rong，YANG Peng，CHEN Xiao－yun
(Yunnan Aluminum Co．，Ltd．，Chenggong，Yunnan 650502，China)

Combined with the production practice of 3003+1．5%Zn aluminum alloy，This paper focus on the effects of different process flow and annealing process on the performance of the 0．10mm thick aluminum foil for air conditioner which produced by cold rolling with cast billet．

3003+1.5%Zn;cold rolling process;annealing process

TG166.3

A

1006－0308(2009)05－0054－03

2011－05－05

王進錄 (1969－)，男，云南永勝縣人，高級工程師。