专利名称：一种表面呈水晶花纹的铝板带箔材及生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于铝及铝合金材料技术，具体涉及一种对铝及铝合金材料进行表面装饰性处理而获得的表面呈水晶花纹的铝材。
背景技术：
铝及其铝合金材料广泛应用于建筑物的幕墙、内墙，天花吊顶，扣板、门窗、立柱等许多方面，也用于各种家用电器、设备、仪器、仪表、箱柜等的外壳。传统的铝材表面大多经过涂层处理，或采用自然轧制表面，表面呈单一的色彩，缺少多样性，缺少美感。随着物质生活水平的提高，人们对物质的需求除了实用以外，更需要追求美观和享受高品质的生活。
发明内容
本发明的目的针对现有铝材表面在装饰性方面存在的不足，提出一种表面呈水晶花纹的铝材，采用特殊工艺将铝及其铝合金材料表面的金属晶粒的自然花纹形貌展现出来，在不影响铝材表面性能的前提下起到更好的装饰及美化作用。
本发明的技术解决方案如下本发明涉及的铝材至少在一侧表面上，具有一层拉长纤维状、或者等轴状、或者其它不规则晶粒自然形状的金属晶粒层，其晶粒平均面积在1.0平方毫米以上，该铝材可以直接使用、或经阳极化处理或在该铝材表层之上附着有一层透明的防腐保护层。
所述铝板带箔材采用以下方法生产(1)、铝材表面单个晶粒平均面积在1.0平方毫米以上的合金主要是1000系、8000系、3000系、5000系、6000系的铝板带箔材，铝材状态为F(自由加工状态)、或H18、或H19、或各种热处理状态。铝板带箔基材有两种生产方法，一是热轧开坯生产方法，二是铸轧开坯生产方法，总的步骤包括(a)、配料按GB3190-1996标准中相应的铝材牌号或按客户要求的化学成分进行配料，其中控制金属钛含量Ti≤0.017％；(b)、熔炼和精炼按该牌号铝材正常的工艺进行熔炼和精炼，熔炼和精炼的温度控制在720-820℃；
(c)、对于热轧开坯工艺，进行半连续铸造铝液要进行在线过滤和除气等净化处理，在铝液流槽中，严格控制铝钛系列晶粒细化剂的加入。铸锭结晶器的铝液温度680-760℃，比正常情况高5-40℃，以确保获得大晶粒铸板锭。铝板锭尺寸根据产品的宽度来确定，其它按正常工艺进行。然后再按一般铝材的正常工艺进行铸锭的铣面、清洗、加热和热轧；对于铸轧开坯工艺，则进行连铸连轧铝液要进行在线过滤和除气等净化处理，在铝液流槽中，严格控制铝钛系列晶粒细化剂的加入。铸轧嘴前箱铝液温度690-740℃，比正常情况高5-30℃，以获得粗大晶粒的铸轧板坯，铸轧板坯厚度控制在6-10mm，其它按正常工艺进行。
(d)长条状粗大晶粒的获得先对热轧或铸轧坯料进行晶粒度检查，如晶粒尺寸达到要求，而工艺上又不要求进行中间退火的直接冷轧；否则，直接进行中间退火或冷轧到一定厚度(中间厚度的确定，根据成品厚度倒推，通过控制退火后达到20-97％的冷变量来确定中间厚度)再进行中间退火，其中间退火工艺参数退火温度300～550℃；保温时间0.5～25小时；然后冷轧至成品厚度，轧制过程中严格控制板面平直度。
(e)等轴状粗大晶粒铝材的获得在前条(d)的基础上，在成品厚度需再一次进行退火，退火工艺参数退火温度280～500℃；保温时间0.5～20小时。
(2)、用盐酸、硝酸、氢氟酸及蒸馏水分别按5～50％、0～15％、5～50％、0～50％的体积比例混合，对经过上述处理的铝材进行喷淋或浸泡，时间10秒～60分钟，直至铝材表面的晶粒自然形貌显现出来，然后用清水洗净，干燥。
(3)、再将经过步骤(2)处理的铝材进行防腐处理，然后表面涂透明漆形成保护层，保护铝材的自然晶粒形貌，由此在铝材表面呈现出极具美化装饰效果、且立体感极强的水晶花纹。
本发明所用铝板基材是选用粗大晶粒铝材，所用铝材的合金牌号有1000系列，包括(或相当于)以下合金牌号1A99、1A797、1A95、1A93、1A90、1A85、1A80、1A80A、1070、1070A、1370、1060、1050、1050A、1A50、1350、1145、1035、1A30、1100、1200、1235等，其化学成分符合GB3190-1996，通过工艺控制使其晶粒平均面积在1.0平方毫米以上。
8000系列。包括(或相当于)以下合金牌号
8006、8A06、8011、8090等。其化学成分符合GB3190-1996。
3000系列。包括(或相当于)以下合金牌号3104、3003、3103、3004、3005、3105、3A21、3102等。
5000系列。包括(或相当于)以下合金牌号5A01、5A02、5A03、5A05、5B05、5B06、5B06、5A12、5A13、5005、5019、5050、5251、5052等。
6000系列。
本发明所获得的铝材表面可呈现晶粒自然形貌，这种金属晶粒自然花纹从不同的角度观察就有不同的梦幻般的立体感觉，犹如水晶花纹，但实质上并非立体，而完全是一个平面，本生产方法对铝材的性能不会造成任何影响，增加了铝材的美化装饰效果，使其更能满足人们实际生活的需要。
具体实施例方式例1、吊顶铝天花水晶花纹板的生产工艺过程如下选用3102H19、3105H19、1100H19或1050H19，0.35～0.6mm厚，长条型晶粒的铸轧铝板带，在冲床上冲成尺寸为300×300mm、500×500mm、600×600mm的天花板，先在PH为6-9的中性专门清洗液中去污和除油后经水清洗后，再放进2000ml盐酸、2000ml硝酸、200ml氢氟酸及1000ml去离子水的混合溶液中浸泡30秒～5分钟，最后用水清洗后，按银白色铝材的正常阳极化工艺处理或在外表面涂覆透明漆。按此工艺制作的吊顶铝天花板，其表面花纹尤如水晶花纹，美观、有立体感，富丽堂皇，极具装饰效果。
3102H19、1100H19或1050H19大晶粒铝材的生产工艺按GB3190-1996标准配料，其中控制金属钛含量Ti≤0.017％。按正常工艺熔炼和精炼，禁止加入铝钛系列中间合金。铸轧机前的流槽中严禁加入铝钛系线材进行在线晶粒细化处理，前箱铝液温度控制在690-730℃，铸轧坯料厚度6-10mm，铸轧坯料经预先退火，退火工艺参数退火温度440-460℃，保温4-8小时，冷到室温时，检查晶粒尺寸，确保其晶粒平均直径在1-25mm之间，冷至室温后再冷轧到成品厚度即可。
例2、铝幕墙水晶花纹板的生产工艺过程如下选用3102H19、3105H19、3004H19、1100H19或3003H19，1.5～4.5mm厚，长条型晶粒的铸轧铝板带，在冲床上冲成500～1500×600～4000mm的铝幕墙板，先在PH为6-9的中性专门清洗液中去污和除油后经水清洗后，再放进4000ml盐酸、4000ml硝酸、400ml氢氟酸及2000ml去离子水的混合溶液中浸泡30秒～5分钟，最后用水清洗后，按银白色铝材的正常阳极化工艺处理或在外表面涂覆透明漆。按此工艺制作的铝幕墙板，其表面花纹尤如水晶花纹，美观、有立体感，富丽堂皇，用作建筑物外墙极具装饰效果。
3003H19、3104H19、3004H19、3102H19、1100H19或1050H19大晶粒铝材的生产工艺按GB3190-1996标准配料，其中控制金属钛含量Ti≤0.017％。按正常工艺熔炼和精炼，禁止加入铝钛系列中间合金。铝水流槽中禁止用铝钛系列线材进行在线晶粒细化处理，前箱铝液温度控制在680-740℃，铸轧坯料厚度6-10mm，对铸轧板坯进行预先退火再冷轧，退火工艺在400-500℃，保温2-20小时，冷到室温时，检查晶粒尺寸，确保其晶粒平均直径在1-30mm之间，冷至室温后再冷轧到成品厚度即可。
例3采用热轧工艺生产水晶花纹百叶窗铝箔的过程如下选用5052H19、5182H19、3102H19、3102H19、3105H19、3004H19、1100H19或3003H19，选用长条型晶粒的热轧铝板带，用铝箔厚切，或纵剪分切成.08～0.3mm厚，宽度为8-100mm宽的先在PH为6-9的中性专门清洗液中去污和除油后经水清洗后，再放进38.5％盐酸、38.5％硝酸、3.8％氢氟酸及19.2％(都为体积比)去离子水的混合溶液中浸泡30秒～5分钟，最后用水清洗后，按银白色铝材的正常阳极化工艺处理或在外表面涂覆透明漆。按此工艺制作的铝幕墙板，其表面花纹尤如水晶花纹，美观、有立体感，富丽堂皇，用作建筑物外墙极具装饰效果。
5052H19、5182H19、3102H19、3102H19、3105H19、3004H19、1100H19或3003H19，大晶粒铝材的热轧生产工艺按GB3190-1996标准配料，其中控制金属钛含量Ti≤0.017％。按正常工艺熔炼和精炼，禁止加入铝钛系列中间合金。铝水流槽中禁止用铝钛系列线材进行在线晶粒细化处理，铝液在线除气过滤箱温度控制在685-740℃，在板锭结晶器中铸成厚度100-600mm的板锭，在铸锭对称的最大两个表面上，各均匀铣去3-20mm厚，然后加热至400-530℃后进行热轧，热终轧厚度5-30mm；对对铸轧板坯进行预先退火再冷轧，退火工艺在400-500℃，保温2-20小时，冷到室温时，检查晶粒尺寸，确保其晶粒平均直径在1-30mm之间，冷至室温后再冷轧到成品厚度即可。
权利要求
1.一种表面呈水晶花纹的铝板带箔材，其特征在于在铝材的至少一个表面上，形成有一层拉长纤维状、等轴状或者其它不规则形状的金属晶粒层，其中的每个晶粒平均面积在1.0平方毫米以上。
2.根据权利要求1所述的铝材，其特征在于在该金属晶粒层之上附着有一层透明的保护层。
3.表面呈水晶花纹的铝板带箔材的生产工艺，其特征在于1)生产表面晶粒平均面积在1.0平方毫米以上的铝板带箔材，包括以下步骤(a)、配料按GB3190-1996标准中相应的铝材牌号或按客户要求的化学成分进行配料，其中控制金属钛含量Ti≤0.007％；(b)、熔炼和精炼按该牌号铝材通常的工艺进行熔炼和精炼，熔炼和精炼的温度控制在720-820℃；(c)、采用半连续铸造后热轧开坯或连铸连轧对铝液进行在线过滤和除气净化处理，在铝液流槽中不加入铝钛系列晶粒细化剂；对于采用热轧开坯工艺的，铸锭结晶器的铝液温度控制在680-760℃，比正常情况高5-40℃，以确保获得大晶粒铸板锭，铝板锭尺寸根据产品的宽度来确定，然后按一般铝材的通常工艺对铸板锭进行铣面、清洗、加热和热轧；对于采用铸轧开坯工艺的，铸轧嘴前箱铝液温度控制在690-740℃，比正常情况高5-30℃，以获得粗大晶粒的铸轧板坯，铸轧板坯厚度控制在6-10mm，其它按正常工艺进行；(d)、长条状粗大晶粒先对热轧坯料或铸轧坯料进行晶粒度检查，如晶粒尺寸达到要求，工艺上又不要求进行中间退火的可直接冷轧；否则，直接进行中间退火或冷轧到一定厚度，再进行中间退火，其中中间退火工艺参数退火温度300～550℃；保温时间0.5～25小时；然后冷轧至成品厚度；(e)、等轴状粗大晶粒铝材的获得在前条(d)的基础上，在成品厚度需再一次进行退火，退火工艺参数退火温度280～500℃；保温时间0.5～20小时；2)用盐酸、硝酸、氢氟酸及蒸馏水分别按5～50％、0～15％、5～50％、0～50％的体积比例混合，对经过步骤1)处理的铝材进行喷淋或浸泡，时间10秒～60分钟，直至铝材表面的晶粒自然形貌显现出来，然后用清水洗净，干燥；3)再将经过步骤2)处理的铝材用进行防腐处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于最后还可在铝材表面涂透明漆形成保护层，或进行阳极化处理形成保护层，保护铝材的自然晶粒形貌，由此在铝材表面呈现出具美化装饰效果的水晶花纹。
全文摘要
本发明涉及一种表面呈水晶花纹的铝板带箔材及生产工艺，该铝材至少在一个表面上形成有一层拉长纤维状、等轴状或者其它不规则形状的金属晶粒层，其中的每个晶粒平均面积在1.0平方毫米以上。获得该铝材的生产工艺如下首先是生产表面晶粒平均面积在1.0平方毫米以上的铝板带箔材；然后用盐酸、硝酸、氢氟酸及蒸馏水按5～50％、0～15％、5～50％、0～50％的体积比例混合，对铝材进行喷淋或浸泡，直至铝材表面的晶粒自然形貌显现出来；最后再进行防腐处理，即获得本产品。本发明的铝合金材料表面可呈现金属晶粒的自然花纹形貌，这种金属晶粒自然花纹从不同的角度观察有不同的梦幻般的立体感觉，在不影响铝材表面性能的前提下起到更好的装饰及美化作用。
文档编号B44F9/08GK1657318SQ20051002038
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月18日 优先权日2005年2月18日
发明者蒋显全, 张秀锦 申请人:西南师范大学