具有高表面均匀度的铝合金带及其制造方法技术

本发明专利技术涉及表面均匀度很高的铝合金带，还涉及通过辊筒间的连续铸造机来制造这种带的方法，铸造机包括一个上唇比下唇向后收缩的注入器。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利
本专利技术涉及具有很高表面均匀度的铝合金带，用于需要很高的视觉质量或特殊光学性质的应用，例如反射器或建筑或装饰用的阳极处理板。本专利技术还涉及一种通过在辊筒之间连续浇铸来制造这种铝合金带的方法。从这种轧制机生产出的金属带很少使用，是毛坯带。这些带一般要经过第一次冷轧，对于某些应用还用特殊的辊筒进行第二次精制冷轧。这种常用的辊筒间连续浇铸的机器可以得到外观均匀的金属带，但是对材料的表面状态要求非常苛刻的应用，如与金属带表面处理有关的应用，辊筒间的连续浇铸的金属带实际上不具备足够的表面质量，这些处理可能会显示出已有的或冶金非均质性产生的表面缺陷，例如阳极处理、化学或电解质抛光、清洗、化学上光、电泳或涂层。浇铸带的上表面经常有一些小波纹，表现为一些与浇铸方向垂直的线，这些线的来源是浇铸过程中液体金属的弯月形振动。阳极处理后，这些小波纹变成可以看见的平行条纹；这是一种可见的缺陷，表现为不同的灰色程度，间隔为一到几毫米(例如10毫米)。另一种人们常常观察到的表面缺陷是一些与带的长度方向平行的机械划痕；这属于粗糙度缺陷。下表面通常具有轧制光洁度。这两类表面缺陷还会加上一些偶然产生的、不是专门由于辊筒间连续浇铸的技术的擦痕。长期以来，一直感到需要改进连续浇铸得到的金属带的表面状态，并且已经提出了一定数量的解决办法。例如，美国专利US 4461152描述了一种液体金属的处理方法，开始时，在液体金属中注入一种含氯的气体，然后使液体金属通过一系列的聚结室，最后经过过滤，因此可以减少液体金属中的杂质含量，从而改进计算机盘的合金带5086和5182的表面状态。但是，现在工业界更追求最大程度地减少含氯气体的使用。1974年的德国专利申请DE 2443068提出了一种旨在改进铝或铝合金带的表面状态的钢传送带间的连续浇铸机，可以制造用于装饰性阳极处理的金属带。该专利申请中提出的技术方法不能用于辊筒间连续浇铸，原因有三个带间连续浇铸得到的带的表面质量本质上不如辊筒间连续浇铸，这可能是由于带的震动。金属凝固的条件完全不同，因为在带间连续浇铸的情况下，带的中心的凝固在靠近注入器的辊筒轴平面的下游，而在辊筒间连续浇铸的情况下，带的中心的凝结在该轴的上游。最后，带间连续浇铸不能得到厚度小于5毫米的薄带，而在辊筒间连续浇铸机中，辊筒之间的间隙更小。英国专利申请GB 2198976描述了一种不对称注入装置，可以提高浇铸的速度，因而提高辊筒间连续浇铸机的工业效率；该文件没有提及改进由此得到产品的表面质量，因而不是本专利技术描述的目标。美国专利US 5350010力求通过细致地控制最终产品的颗粒大小来优化用于制造胶印板的金属带的表面质量，该专利提出遵守一定的金属成分并控制连续浇铸下游的某些工艺参数，如降低通过冷轧的速度。由于知道后面进行的冷轧作业时，毛坯带表面的缺陷一般不出现，根据本申请人的意见，这种方法不解决缺陷来源的问题，而是力图只是减少缺陷在最终产品上的结果。专利申请EP 0821074根据一种类似的技术方法也提出了一种辊筒间连续浇铸带的变形方法，可以制造胶印板。本专利的申请人认为，这些方法的任何一个都不能直接通过辊筒间连续浇铸、然后是一次或几次冷轧得到满足于很高光学和视觉均匀度要求的表面。本专利技术目的本专利技术的目的是通过辊筒间连续浇铸得到至少一个表面具有高均匀度的铝合金带，可以用于某些目前没有对这些带开放的应用。需要指出的是，这些应用的多数只是强制性地要求两个面中的一个表面状态非常均匀。因此用本专利技术的特殊方法只改善两个面中一个面的表面状态并无大碍。根据本专利技术用两个辊筒间连续浇铸得到的金属带厚度小于12毫米，最好小于5毫米，这种带的上表面的表面状态的特征用三个不同的制造阶段来说明，相当于加工程度不同的三类工业产品，这些产品在经过特殊准备的样品上有暴露表面缺陷的典型工业表面处理a)在用硫的阳极处理产生厚度为1微米的阳极氧化层后，毛坯带的上表面(除了肉眼可见的偶然机械划痕外)光学粗糙度指数SN在每个剖面上的平均变化小于20％，并且差△SN=SN最大-SN最小小于20，SN的测量在纵向三个5厘米长的剖面和横向三个5厘米长的剖面上进行，每个剖面上的平均变化通过比值(SN最大-SN最小)／SN中间确定。b)冷轧到4-0．1毫米的厚度，最好为2-0．1毫米后，带的下表面的光学粗糙度指数SN在每个剖面的平均变化小于20％，并且△SN小于12，SN的测量在同样条件下进行，样品经过10微米的碱性清洗处理，然后通过硫酸阳极处理产生厚度为1微米的阳极氧化层。c)金属带经过初次冷轧，随后是粗糙度Ra＜0．2微米的精轧，然后用硫酸阳极处理形成1微米厚的阳极氧化层和电解质抛光，带的得上表面的光学粗糙度指数SN的每个剖面的粗糙度平均变化小于20％，并且△SN小于3．5，甚至0．5。根据本专利技术制造的金属带还具有一种表面均匀度，例如用下面描述的光学扫描仪为基础的技术测量的二维粗糙度幅度分布的不对称值(参数SK或skewness)，该值位于-0．2到+0．3之间，最好在-0．1到+0．2之间。根据一种下面描述的技术用与轧制方向平行的机械测厚仪确定的三维粗糙度(参数Ek)小于15，最好小于8。本专利技术还有一个目的是通过两个冷却辊筒之间的连续浇铸制造铝合金带的方法，该方法从一个与注入器连接的液体金属浇铸槽开始，注入器包括一个上唇和一个下唇，把液体金属引到两个辊筒之间的间隙中，在该间隙中，注入器的上唇比下唇至少向后缩2毫米，最好后缩5毫米。从浇铸的中间面测量的液体金属在浇铸槽中的高度保持小于30毫米，最好小于25毫米。图2表示根据本专利技术例1制造的金属带的沿一个测量剖面纪录的光学粗糙度指数SN。图3表示根据例1现有技术制造的金属带的沿一个测量剖面纪录的光学粗糙度指数SN。为了说明灰度振荡的特点，本申请人使用了三种不同的补充技术用RODENSTOCK公司的RM 400表面光学测量系统测量了光学粗糙度指数SN。对于5到2000纳米之间的表面粗糙度，该仪器定义并测量的SN在4到100之间。该仪器的基础是光线被一个粗糙表面散射的原理。要评价的表面接收一束红外光，红外光的一部分被重新散射，散射光的角度分布取决于表面的形态。通过一束直径为0．5毫米光扫描一些5厘米长的剖面连续测量的SN指数，在每个样品的一个直径约为10毫米的同一区域内沿纵向测量三个剖面，沿横向测量三个剖面。对于每个剖面，去掉由于肉眼可见的偶然机械划痕而产生的孤立的异常峰值，把它们与要描述特征的小波纹区分开。正如图2、3所示，从纪录的曲线确定出SN的最大值、最小值和平均值，最大值和最小值之差△SN，以及通过比值△SN／SN平均定义的该指数的变化。对3次纵向测量和3次横向测量的6个差和变化做平均值，就得到平均的差和变化。表明灰度振荡的特点的另一个方法是确定参数L*a*b*。测量用Minolta ChromaMeter CR-221进行，测量区域的直径为3毫米，照射角为45o，观察角为0o。用一个脉冲氙灯进行照射。参照光谱为CIED65光谱。根据标准ASTM D2244-89，§6．2计算了参数L*a*b*。通过参数L*的平均值和该参数的均方根偏差来描述样品的特点。对于每个样品，沿一条与振荡垂直的母线进行20次测量。这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
高表面均匀度的铝合金带，通过辊筒间的连续浇铸来制造，其特征在于，在１微米厚的硫酸阳极处理后，它的上表面的光学粗糙度指数Ｓ↓［Ｎ］在每个剖面上的平均变化应小于２０％，Ｓ↓［Ｎ］在纵向三个５厘米长的剖面和横向三个５厘米长的剖面上测量，该指数的平均变化定义为：（Ｓ↓［Ｎ最大］－Ｓ↓［Ｎ最小］）／Ｓ↓［Ｎ平均］；并且差ΔＳ↓［Ｎ］＝Ｓ↓［Ｎ最大］－Ｓ↓［Ｎ最小］小于２０。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：让鲁克霍夫曼，皮埃尔伊夫梅内，克劳斯迈瓦尔德，雷吉纳德布罗克斯，马丁P施密特，伊夫塞勒斯，
申请(专利权)人：皮西尼何纳吕公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]