蜂窝芯用铝合金箔材及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种蜂窝芯用铝合金箔材以及该铝合金箔材的制造方法。
背景技术
铝蜂窝芯是由多层铝箔粘合、叠压，然后拉伸展开形成规则的蜂窝形状。铝蜂窝有着非常优异的性能，它强度高、耐高温、耐腐蚀，在国内外航空工业中已得到较为广泛的应用，几乎所有飞机的活动舵面都采用胶接蜂窝结构。铝蜂窝芯结构的主体材料就是厚度在0.1mm以下的蜂窝芯用铝箔。蜂窝芯用铝箔具有较高的抗拉强度和良好的防腐蚀性能，而且有较好的加工工艺性能，使用在飞机、航天器等飞行器上，可以起到加固作用，当受到较大外力作用时，保证有足够的抗压抗拉强度.特别是增加机翼的刚度，使其不变形。蜂窝芯用铝合金箔主要用于制造铝蜂窝芯及其夹层结构，是航空、航天、高速船舶、高速列车等行业的理想配套材料。
但是，现有的蜂窝芯用铝合金箔材存在厚度尺寸精度低、板形质量不好、表面质量差、力学性能不符等缺点，影响铝蜂窝芯结构的性能和使用。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种蜂窝芯用铝合金箔材及其制造该材料的方法，该方法解决了现有铝合金箔材的表面质量差、板形不好、厚度不均匀、力学性能不符的问题。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种蜂窝芯用铝合金箔材，其材料的组份和重量配比是：铁0.25-0.35％、硅0.05-0.15％、铜0.005-0.05％、锰0.005-0.06％、铬0.20-0.28％、镁2.20-2.60％、钛0.010-0.035％，其余为铝。
本发明的蜂窝芯用铝合金箔材的制造方法包括以下步骤：
1)将按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝铁中间合金锭、铝硅中间合金锭、铝铜中间合金锭、铝锰中间合金锭、铝铬中间合金锭、镁锭或铁剂、硅剂、铜剂、锰剂、铬剂加入到熔炼炉中，在720-780℃的温度下进行熔化、精炼，除渣、搅拌后将形成的铝液放入静置炉；
2)在690-750℃的温度下，启用炉外精炼装置和细化剂添加装置，在铝液中加入上述比例的钛元素，然后浇注成热轧锭坯；
3)锭坯经锯头、铣面后进行均质化退火，退火温度为420-500℃，保温时间为10-18小时；
4)将锭坯热轧成6.0-6.5mm厚的带材；
5)在冷轧机上将6.0-6.5mm厚的带材轧制成1.0-1.3mm厚的带材；
6)将1.0-1.3mm厚的带材放在退火炉中进行中间退火，退火温度为300-350℃，带材到温保持2-5小时后取出，冷却至常温；
7)在冷轧机上将1.0-1.3mm厚的带材轧成0.16-0.22mm的带材；
8)将0.16-0.22mm厚的带材放在退火炉中进行中间退火，退火温度为300-350℃，带材到温保持2-5小时后取出，冷却至常温；
9)在冷轧机上将0.16-0.22mm厚的带材轧成0.030-0.080mm的箔材；制得本发明的蜂窝芯用铝合金箔。
为了保证材料的浇铸质量和使用质量，防止出现钠脆现象，在步骤1)的熔化、精炼过程中，钠含量控制为≤0.0008％。
为了保证铸锭的表面质量、内部质量和效率，在步骤2)的浇注过程中，铸造速度控制为40-60mm/min。
为了改善了铝带的显微组织及第二相粒子的分布形态和结构，从而提高铝合金箔材的表面质量和力学性能，在步骤2)中使用的细化剂为铝钛硼。
为了保证热轧过程的质量和效率，在步骤4)的热轧过程中，开轧温度控制在440-520℃，终轧温度控制在260-360℃，热轧乳液浓度控制在3.0-5.0％，PH值控制在7.2-8.5。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1)本发明通过对铁、硅、铬、镁、钛等合金元素的优化调整，并结合上述独特的制造方法，其最终性能指标可达：抗拉强度Rm≥290MPa，规定非比例延伸强度Rp0.2≥255Mpa，弯曲测试：180°弯曲后无开裂、折断。
2)本发明在浇注时加入了铝钛硼丝细化剂，改善了铝带的显微组织及第二相粒子的分布形态和结构，从而提高了蜂窝芯用铝合金箔的内在质量。
3)本发明通过熔铸工序控制合金成分、组织，然后通过优化的热轧、冷轧及中间退火工艺，使铝箔表面质量好、保持晶粒组织细小、成品板形平整、厚薄均匀尺寸精度高，符合铝蜂窝芯产品的要求。
【具体实施方式】
实施例1：材料的化学成份配比是：
组份 铁 硅 铜 锰 铬 镁 钛 铝 重量 配比 0.25 0.08 0.03 0.02 0.22 2.20 0.020 其余
蜂窝芯用铝合金箔的制作方法是：
1)将按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝铁中间合金锭、铝硅中间合金锭、铝铜中间合金锭、铝锰中间合金锭、铝铬中间合金锭、镁锭或铁剂、硅剂、铜剂、锰剂、铬剂按上述成份计算并备好材料后，加入到熔炼炉中，在720℃的温度下进行熔化、精炼、除渣、搅拌后进入静置炉；
2)在730℃的温度下，启用炉外精炼装置和铝钛硼丝细化剂添加装置，在铝液中加入上述比例的钛元素，主要是为了改善了铝带的显微组织及第二相粒子的分布形态和结构，从而提高了铝合金带材的表面质量，然后浇注成热轧锭坯，为保证浇注的效率，铸造速度为40mm/min；
3)为了提高原子扩散能力，可使非平衡相溶解和过饱和的过渡元素相沉淀，并促进溶质的浓度均匀化，有效消除晶内偏析、区域偏析，从而改善铝基体的塑性，提高加工性能，将锭坯经锯头、铣面后进行均质化退火，退火温度为420℃，保温时间为13小时；
4)将锭坯热轧成6.2mm厚地带材，为了保证热轧过程的表面质量、效率和内在组织，开轧温度控制在460℃，终轧温度控制在280℃，热轧乳液浓度控制在3.0％，PH值控制在7.6；
5)在冷轧机上将6.2mm厚的带材轧制成1.0mm厚的带材；
6)为了减小由于热轧终轧温度、热轧速度、冷却量及坯料冷却速度不同造成的坯料性能差异，退火后消除晶内偏析，组织均匀，抗拉强度适当降低，从而减小了冷轧轧制力，有利于控制板形，使冷轧轧制过程更稳定，将1.0mm厚的带材放在温度为320℃的退火炉中，带材到温3小时后取出，冷却至常温；
7)在冷轧机上将1.0mm厚的带材轧成0.20mm的箔材；
8)为了保证材料晶粒尺寸的大小、均匀性和方向性，满足下一步冷轧工艺需求，并进一步确保成品的最终性能指标，将0.20mm厚的箔材放在退火炉中进行中间退火，退火温度为315℃，箔材到温保持4小时后取出，冷却至常温；
9)在冷轧机上将0.20mm厚的箔材轧成0.030mm的箔材；制得本发明的蜂窝芯用铝合金箔。
实施例2：材料的化学成份配比是：
组份 铁 硅 铜 锰 铬 镁 钛 铝 重量 配比 0.28 0.05 0.01 0.005 0.25 2.35 0.010 其余
蜂窝芯用铝合金箔的制作方法是：
1)将按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝铁中间合金锭、铝硅中间合金锭、铝铜中间合金锭、铝锰中间合金锭、铝铬中间合金锭、镁锭或铁剂、硅剂、铜剂、锰剂、铬剂按上述成份计算并备好材料后，加入到熔炼炉中，在735℃的温度下进行熔化、精炼、除渣、搅拌后进入静置炉；
2)在750℃的温度下，启用炉外精炼装置和铝钛硼丝细化剂添加装置，在铝液中加入上述比例的钛元素，主要是为了改善了铝带的显微组织及第二相粒子的分布形态和结构，从而提高了铝合金带材的表面质量，然后浇注成热轧锭坯，为保证浇注的效率，铸造速度为45mm/min；
3)为了提高原子扩散能力，可使非平衡相溶解和过饱和的过渡元素相沉淀，并促进溶质的浓度均匀化，有效消除晶内偏析、区域偏析，从而改善铝基体的塑性，提高加工性能，将锭坯经锯头、铣面后进行均质化退火，退火温度为450℃，保温时间为10小时；
4)将锭坯热轧成6.4mm厚的带材，为了保证热轧过程的表面质量、效率和内在组织，开轧温度控制在520℃，终轧温度控制在360℃，热轧乳液浓度控制在4.0％，PH值控制在8.0；
5)在冷轧机上将6.4mm厚的带材轧制成1.1mm厚的带材；
6)为了减小由于热轧终轧温度、热轧速度、冷却量及坯料冷却速度不同造成的坯料性能差异，退火后消除晶内偏析，组织均匀，抗拉强度适当降低，从而减小了冷轧轧制力，有利于控制板形，使冷轧轧制过程更稳定，将1.1mm厚的带材放在温度为340℃的退火炉中，带材到温2小时后取出，冷却至常温；
7)在冷轧机上将1.1mm厚的带材轧成0.18mm的箔材；
8)为了保证材料晶粒尺寸的大小、均匀性和方向性，满足下一步冷轧工艺需求，并进一步确保成品的最终性能指标，将0.18mm厚的箔材放在退火炉中进行中间退火，退火温度为300℃，箔材到温保持3小时后取出，冷却至常温；
9)在冷轧机上将0.18mm厚的箔材轧成0.050mm的箔材；制得本发明的蜂窝芯用铝合金箔。
实施例3：材料的化学成份配比是：
组份 铁 硅 铜 锰 铬 镁 钛 铝 重量 配比 0.32 0.15 0.005 0.04 0.28 2.50 0.035 其余
蜂窝芯用铝合金箔的制作方法是：
1)将按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝铁中间合金锭、铝硅中间合金锭、铝铜中间合金锭、铝锰中间合金锭、铝铬中间合金锭、镁锭或铁剂、硅剂、铜剂、锰剂、铬剂按上述成份计算并备好材料后，加入到熔炼炉中，在760℃的温度下进行熔化、精炼、除渣、搅拌后进入静置炉；
2)在690℃的温度下，启用炉外精炼装置和铝钛硼丝细化剂添加装置，在铝液中加入上述比例的钛元素，主要是为了改善了铝带的显微组织及第二相粒子的分布形态和结构，从而提高了铝合金带材的表面质量，然后浇注成热轧锭坯，为保证浇注的效率，铸造速度为60mm/min；
3)为了提高原子扩散能力，可使非平衡相溶解和过饱和的过渡元素相沉淀，并促进溶质的浓度均匀化，有效消除晶内偏析、区域偏析，从而改善铝基体的塑性，提高加工性能，将锭坯经锯头、铣面后进行均质化退火，退火温度为480℃，保温时间为16小时；
4)将锭坯热轧成6.0mm厚的带材，为了保证热轧过程的表面质量、效率和内在组织，开轧温度控制在480℃，终轧温度控制在260℃，热轧乳液浓度控制在5.0％，PH值控制在8.5；
5)在冷轧机上将6.0mm厚的带材轧制成1.3mm厚的带材；
6)为了减小由于热轧终轧温度、热轧速度、冷却量及坯料冷却速度不同造成的坯料性能差异，退火后消除晶内偏析，组织均匀，抗拉强度适当降低，从而减小了冷轧轧制力，有利于控制板形，使冷轧轧制过程更稳定，将1.3mm厚的带材放在温度为300℃的退火炉中，带材到温5小时后取出，冷却至常温；
7)在冷轧机上将1.3mm厚的带材轧成0.16mm的箔材；
8)为了保证材料晶粒尺寸的大小、均匀性和方向性，满足下一步冷轧工艺需求，并进一步确保成品的最终性能指标，将0.16mm厚的箔材放在退火炉中进行中间退火，退火温度为350℃，箔材到温保持2小时后取出，冷却至常温；
9)在冷轧机上将0.16mm厚的箔材轧成0.080mm的箔材；制得本发明的蜂窝芯用铝合金箔。
实施例4：材料的化学成份配比是：
组份 铁 硅 铜 锰 铬 镁 钛 铝 重量 配比 0.35 0.12 0.05 0.06 0.20 2.60 0.028 其余
蜂窝芯用铝合金箔的制作方法是：
1)将按上述重量配比备好的各原料纯铝锭、铝铁中间合金锭、铝硅中间合金锭、铝铜中间合金锭、铝锰中间合金锭、铝铬中间合金锭、镁锭或铁剂、硅剂、铜剂、锰剂、铬剂按上述成份计算并备好材料后，加入到熔炼炉中，在780℃的温度下进行熔化、精炼、除渣、搅拌后进入静置炉；
2)在710℃的温度下，启用炉外精炼装置和铝钛硼丝细化剂添加装置，在铝液中加入上述比例的钛元素，主要是为了改善了铝带的显微组织及第二相粒子的分布形态和结构，从而提高了铝合金带材的表面质量，然后浇注成热轧锭坯，为保证浇注的效率，铸造速度为52mm/min；
3)为了提高原子扩散能力，可使非平衡相溶解和过饱和的过渡元素相沉淀，并促进溶质的浓度均匀化，有效消除晶内偏析、区域偏析，从而改善铝基体的塑性，提高加工性能，将锭坯经锯头、铣面后进行均质化退火，退火温度为500℃，保温时间为18小时；
4)将锭坯热轧成6.5mm厚的带材，为了保证热轧过程的表面质量、效率和内在组织，开轧温度控制在440℃，终轧温度控制在340℃，热轧乳液浓度控制在3.5％，PH值控制在7.2；
5)在冷轧机上将6.5mm厚的带材轧制成1.2mm厚的带材；
6)为了减小由于热轧终轧温度、热轧速度、冷却量及坯料冷却速度不同造成的坯料性能差异，退火后消除晶内偏析，组织均匀，抗拉强度适当降低，从而减小了冷轧轧制力，有利于控制板形，使冷轧轧制过程更稳定，将1.2mm厚的带材放在温度为350℃的退火炉中，带材到温4小时后取出，冷却至常温；
7)在冷轧机上将1.2mm厚的带材轧成0.22mm的带材；
8)为了保证材料晶粒尺寸的大小、均匀性和方向性，满足下一步冷轧工艺需求，并进一步确保成品的最终性能指标，将0.22mm厚的带材放在退火炉中进行中间退火，退火温度为335℃，带材到温保持5小时后取出，冷却至常温；
9)在冷轧机上将0.22mm厚的带材轧成0.065mm的箔材；制得本发明的蜂窝芯用铝合金箔。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。