制造标准薄箔材用的铝合金带材制品技术领域
本发明涉及铝合金带材制品及其制造方法，具体地说，涉及一种
采用带材连续铸造法来制造新型铝合金箔材用的再轧带材和箔材坯
料的工艺。
背景技术
标准箔材或者纸箔一般是由按照一种称之为DC(即直接激冷铸
造)法的工艺铸出的铝合金(如AA1145)锭制备而成的。上述铸锭
通常加热到高温，再热轧至再轧标准厚度1～5mm，然后冷轧至厚度
一般为0.2～0.4mm的“箔坯”规格。带材在冷轧过程中常常要进行
中间退火。然后对上述“箔坯”常采用双滚轧法进一步进行冷轧，制
成厚度约为5～150μm的最终箔材。当冷轧成厚度为5～10μm时，
该最终箔材制品通常称之为纸箔，并被用于各种包装用途。
采用带材连续铸造法作为制造上述箔材的起始工步在生产成本
上是有利的，因为在热轧前不需要进行均匀化处理，并且可明显减小
轧成再轧标准尺寸所需的热轧压下量。但是，带材连续铸造法在凝固
过程中采用了不同于DC铸造法的冷却条件，并且在热轧前不进行高
温均匀化处理，因此，当对常规采用DC铸造法和均匀化处理制备的
合金采用带材连续铸造工艺时，就会在铸件中形成不同的金属间化合
物并且铸件外形扭曲，从而造成最终箔坯制品的表面缺陷。在带材连
续铸造过程中，带材在铸造时的冷却速度通常高于大型DC铸锭的冷
却速度(有时是高得多)，因此，按带材连续铸造法加工这种合金也
会使箔坯具有较高的溶质元素过饱和度，从而具有不希望有的硬化性
能和软化性能，导致难以将箔坯轧成最终标准厚度。
Furukawa在日本公开特许No.6-63397(1994年4月5日出版)
中公开了一种制造适用于生产标准箔材的铝合金带材的现有方法。该
文件指出，上述铝合金中的铁和硅含量具有宽的范围，例如0.2～0.8
％Fe，和0.05～0.3％Si。但是，测试的最高Si含量未超过0.19
％。
本发明的目的是提出一种可制出适合于顺利生产无表面缺陷
(如：斑点和条纹)的箔材的再轧箔坯的以带材连续铸法为主的工
艺。
本发明的另一个目的是生产一种连续带材式的含有基本上是单
一α相金属间化合物的箔坯。上述的“α相”是Al-Fe-Si金属间化合
物相，该相成分为：Fe 30～33％，Si 6～12％，Al余量。其典型化
学式为Fe3Si2Al12～Fe2SiAl8。
本发明概述
本发明的一个方面涉及一种制造适用于生产标准箔材的铝合金
带材的方法，先制备含铁0.4～0.8％(wt)、含硅0.2～0.4％(wt)
的熔融铝合金，然后在带材连续铸造机上铸出厚度小于30mm左右并
含有基本上是单一的α相金属间化合物的铸造带材。然后将该带材热
轧成所需厚度而成为再轧坯料。
按上述方法制得的再轧坯料的表面缺陷(通常称为“冷杉效应”)
少，这种冷杉效应是在存在多种金属间化合物相的铸造材料中的金属
间化合物不均匀分布所造成的表面缺陷。不同的金属间化合物的凝固
不同可造成上述的不均匀性。没有上述的冷杉效应说明最终箔材的表
面质量提高和针孔数量减少。在采用带材连续铸造工艺以前是不能获
得这种表面质量的。
因此，本发明的另一方面涉及按上述工艺制得的并适用于生产标
准箔材或者纸箔的铝合金带材制品。这种带材是含有0.4～0.8％
(wt)Fe和0.2～0.4％(wt)Si、其铸态厚度小于30mm左右、且
含有基本上是单一α相金属间化合物的连续铸造铝合金带材。
按照本发明制成的带材坯料通常可轧成厚度约为5～150μm的标
准箔材。制成品的表面缺陷(如：针孔、大孔、条纹和撕裂)少。
业已发现，上述的合金成分和带材连续铸造工艺相结合可在铸造
过程中形成基本上为100％的α-Al Fe Si相。正是这种基本上纯的
α相使带材在轧成最终的标准箔制品时极少出现表面缺陷。
实施本发明的最佳模式
用于本发明工艺的合金含Fe量为0.4～0.8％(wt)(优选为0.4～
0.6％(wt)，最好为0.42～0.48％(wt))、含Si量为0.2～0.4
％(wt)(优选为0.2～0.3％(wt)，最好为0.22～0.28％(wt))。
其Si/Fe比为0.25∶1.0最好为0.4∶0.7。当Si和Fe含量处于上述
范围内时，带材的连续铸造条件可使制成的铸态坯料含有基本上是
100％的α-Al Fe Si相，如果Si含量少于0.2％，就会形成大量的
FeAl6相，而且铸造带材容易外形扭曲。如果Si含量大于0.4％，就
易形成对轧制也不利的β相。如果Fe含量少于0.4％，带材的强度太
低，如果Fe含量高于0.8％，也会形成FeAl6相，并使金属间化合物
的总量过高。
诸如Mg、Mn、Cu、V、Zn等元素的含量最好全都少于0.05％(wt)
左右。Ti最好少于0.03％，所有其他元素的含量最好也少于0.03％，
所有其他元素的总和最好不超过0.15％。
带材的铸造工艺最好按照带材厚度小于30mm的带材连续铸造工
艺进行。带材的厚度最好是大于或等于4mm左右。这种带材铸造工
艺应当最好能使沿铸造带材厚度的平均冷却速度为20～200℃/秒，
该冷却速度低于20℃/秒时会形成使带材成品表面质量差的表面偏
析，冷却速度大于200℃/秒时会产生过大的外形扭曲。实际的冷却
速度取决于带材厚度和铸型的冷却能力。
上述的带材铸造工艺最好在整铸机或者带式连铸机上实施。最好
采用双带式连铸机，并在织构化钢带上进行铸造。
在上述条件下进行铸造时，铸态带坯的二次技晶臂距通常为8～
15μm。所述的二次技晶臂距按标准方法测量，例如，R.E.Spear等
人在美国铸造工作者协会会刊第71卷，第67届年会(1963年)文
集〔由美国铸造工作者协会(美国伊利诺斯州，Des Plainse)1964
年出版〕P 209～215发表的论文谈到上述方法，其内容纳入本文作
为参考。
铸态的带坯最好热轧至再轧标准尺寸，而不必进行任何均匀化处
理或其他额外的加热。所用的热轧工艺最好是其开轧温度约为400～
550℃，而终轧温度约为200～320℃，轧成厚度为1～3mm(最好为
1～2mm)的再轧带材。这种再轧带材通常被卷成圈，并使之冷却至
常温，然后进入其他加工工序。
然后对上述的再轧带材进一步冷轧加工而成箔坯。合适的工艺是
首先将其冷轧成一个或多个中间规格的尺寸(其中要进行中间退
火)，然后冷轧成箔坯，箔坯制品的厚度一般为0.2～0.4mm。
冷轧工艺包含两步中间退火是特别有利的，中间退火就是将中间
规格尺寸的带材在350～450℃加热至少0.5小时(但最好不超过12
小时)，然后将带材冷却至200～300℃，保温至少0.5小时(但最
好不超过12小时)。最好是，带材在中间退火前的冷轧压下量至少
为40％。
附图简述
本发明由附图示例说明，附图中：
图1是合金成分在本发明的范围之外的轧制带材的腐蚀表面的
照片；和
图2是合金成分在本发明的范围之内的轧制带材的腐蚀表面的
照片。
实例1
在实验室规模的双带式连铸机上铸出两种铝合金。合金1含0.96
％(wt)Fe和0.05％(wt)Si，余量基本上为Al。因此，合金1的
成分在本发明范围之外。合金2含0.45％(wt)Fe和0.25％(wt)
Si，该成分在本发明成分范围之内。铸造带坯的厚度为19mm，铸造
冷却速度为3m/min，将制成的铸坯热轧至3mm，然后冷轧至0.3mm。
然后将轧成的薄带在硫酸溶液中进行阳极化处理以显示金属间化合
物相的分布情况。这种处理使形成FeAl6金属间化合物的区域变暗，
图1和2示出试验结果。合金1(图1)具有暗区和亮区的混合，表
明该合金至少有两种金属间化合物相相混合。另一方面，合金2(图
2)仅出现白区，这说明该合金的金属间化合物是均匀的(并且是单
相型的)。
实例2
用含有一定浓度范围的Fe和Si的铝合金重复实例1的程度。表
1示出这些合金的成分(wt％)和产生的金属间化合物。
表1
合金号
Fe(wt％)
Si(wt％)
金属间化合物
3
0.31
0.09
混合的
4
0.52
0.05
混合的
5
0.46
0.14
混合的
6
0.54
0.27
混合的
注：混合的金属间化合物意思是存在一种以上的化合物。单一的
金属间化合物指的是基本上全是α相。
表1所示的结果证明，Fe和Si含量在本发明范围内的合金6没
有冷杉型图象，并且具有单相的金属间化合物。