专利名称：低延性异向性轧延铝合金片的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金片的制造方法，特别涉及一种轧延铝合金片的制造方法。
背景技术：
铝合金具有质量轻、阳极处理色泽佳、容易冲压成型与高散热性等优越性能，因此 被广泛应用在各项产业上，而在节省能源与降低成本考量下，材料薄片化为必然的趋势，因 此如何提高材料强度且同时保有适当的延性(伸长率)，则为一重要课题。参阅图1，一般轧延铝合金片的制造，包含一浇铸成型步骤11、一轧延步骤12、一 完全退火步骤13及一第二次冷轧延步骤14，也就是于浇铸成型步骤11中，将高温熔融的铝 合金原料，以半连续铸造方法(Direct Chill Casting，一般所称DC casting)进行浇铸成 型，并将在浇铸成型冷却过程中产生的氧化膜层刨除，而制得一铝坯(业界通称为Slab)， 之后，于该轧延步骤12中，对该铝坯分别先进行热轧延与后续的第一次冷轧延，成型成一 铝片半成品(业界通称Sheet)，之后再进行完全退火步骤13，对该铝片半成品进行完全退 火(full annealing)，最后进行第二次冷轧延步骤14，制得所需的轧延铝合金片。目前轧延铝合金片的问题，在于以高的冷轧延加工量来强化轧延铝合金片的强 度，而轧延过程中，会使铝坯内原先近似等轴状的晶粒会顺着轧延方向被拉长延伸，导 致经轧延后的铝片半成品在不同的方向上会有不同的机械性能，也就是所谓的异向性 (Anisotropy)现象，这也就表示，这样的铝片半成品所成的轧延铝合金片在平行轧延方向、 垂直轧延方向甚至其他方向皆有不同的延性，且冷轧延量愈多，延性异向性越明显，而这样 产制的轧延铝合金片，在后续的冲压加工成型过程中越易因不同方向上延性的差异，导致 冲压破裂。参阅图2，日本特开P2007-254825号“铝-镁-硅(Al-Mg-Si)合金”专利案揭露 依序进行一浇铸成型步骤21、一轧延步骤22、一完全退火步骤23、一第二次冷轧步骤24及 一第二次退火步骤25的制程，用以生产低延性异向性的轧延铝合金片。简单的说，该日本特开P2007-254825号“铝-镁-硅(Al-Mg-Si)合金”专利案是 将一般的轧延铝合金片的制造过程，再多进行一道次冷轧延的第二次冷轧步骤24与第二 次退火步骤25，借此冗长的制程步骤，控制铝片晶粒度小于50 μ m，与Cube方位的集合组织 (Texture)的强度，使凸耳率(earing% )介于至-17%间，来降低生产出的轧延铝合 金片的延性异向性。虽然，日本特开P2007-254825号“铝-镁-硅(Al-Mg-Si)合金”专利提出一种试 图解决轧延铝合金片的延性异向性问题的技术手段，然而，其制程步骤过于冗长，并不符合 实际量产需要，同时，这样冗长的制程是否真能使产出的轧延铝合金片的延性异向性有效 降低，仍待验证。因此如何解决生产的轧延铝合金片的延性异向性问题，仍是目前业界努力的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，其可以降低轧延铝合金片的延性异向性，使加工硬化型的轧延铝合金片具有较佳成型性。发明人认为，一般方式所生产的轧延铝合金片，其材料性能上关于延性异向性的 重大缺失，是由冷轧延加工量所造成的，特别是冷轧延时的厚度裁减率在85%以上时，虽 然能快速达到提高铝片半成品强度的效果，但是相对的铝片半成品的延性也会被大幅的牺 牲，因而产生了所谓的延性异向性问题，导致铝片在冲压加工成型过程中破坏断裂。本发明主要的理念可分别由下列铝片半成品的组织特性来看1.微观组织铝片半成品中原先1至2 μ m左右的无位错(Dislocation free)次晶粒 (secondary grain)，若可通过施予适量的微应变量作用，则可在不同结晶方位的次晶粒中 均产生适量的位错，导致轧延铝合金片在后续拉伸变形过程中，在不同应力方向上，应变都 可以均勻分布，避免在特定应力方向，因局部晶粒的滑移系统上拥有较高的剪切应力分量， 导致应变集中于该局部晶粒而造成延性下降的现象。在文中，术语“次晶粒”意指经加工或 处理后所产生的晶粒。2.宏观组织通过微应变量作用可以消除拉伸过程中的屈服点(Yield point)现象，使轧延铝 合金片不易产生局部颈缩变形(Necking)，进而达到提升轧延铝合金片的延性异向性的目 的。本发明低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，一浇铸成型步骤、一轧延步骤、一 回复退火步骤及一调质步骤。该浇铸成型步骤将一熔融状的铝合金原料以半连续浇铸法成型成一铝坯。该轧延步骤热轧延该铝坯后进行一次冷轧延，使该铝坯成型为一铝片半成品。该回复退火步骤将该铝片半成品施予回复退火。该调质步骤以2%至10%的轧延应变量轧延完成该回复退火步骤的铝片半成品， 制得该低延性异向性轧延铝合金片。本发明所述的低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，该调质步骤中，轧延完成 该回复退火步骤的铝片后使铝片的延性异向性指标值R(W45) ( 40%,R(90/45) ( 25%。本发明所述的低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，该轧延步骤进行的冷轧延 的厚度裁减率是85%以上。本发明所述的低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，该铝合金原料的组成成份 以100重量％的总重量百分比计算，包含有0.3重量％ (wt% )以下的铁、0.3重量％以下 的锰、0. 2重量％以下的硅、0. 1重量％以下的杂质及余量的铝。本发明的有益效果在于提出独创的对经过热轧延、冷轧延与回复退火的铝片半 成品施予2%至10%微应变量的轧延技术，有效提升产出低延性异向性的轧延铝合金片。
图1是一流程图，说明目前一般轧延铝合金片的制造方法。图2是一流程图，说明日本特开P2007-254825号“铝-镁-硅(Al-Mg-Si)合金”专利案揭示的制作轧延铝合金片的制造过程。图3是一流程图，说明本发明低延性异向性轧延铝合金片的制造方法的一较佳实 施例。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明参阅图3，本发明低延性异向性轧延铝合金片的制造方法的一较佳实施例，包含一 浇铸成型步骤31、一轧延步骤32、一回复退火步骤33及一调质步骤34。首先进行该浇铸成型步骤31，类似于目前的轧延铝合金片的制程，该浇铸成型步 骤31是将熔融的铝合金原料，以半连续浇铸法成型成一铝坯，在本例中，铝合金原料的组 成成份以100重量％的总重量百分比计算，包含有0. 3重量％以下的铁、0. 3重量％以下的 锰、0. 2重量％以下的硅、0. 1重量％以下无法避免的杂质及余量的铝，精确地说，本实施例 采用的铝合金原料组成成份包含0. 24重量％的铁、0. 23重量％的锰、0. 07重量％的硅、总 量0. 1重量％以下无法避免的杂质及余量的铝，由于半连续浇铸法已为业界所周知，且并 非本发明创作的重点所在，在此不再多加赘述。然后进行该轧延步骤32，先于300°C至500°C间热轧延该铝坯，使该铝坯的厚度大 幅下降，然后进行厚度裁减率在85%以上的冷轧延，成型出一铝片半成品，本步骤主要依据 生产规格成型出对应的铝片半成品，同时通过高冷轧延量来提高铝片半成品的强度。接着进行回复退火步骤33，将经过该轧延步骤32成型出的铝片半成品施予230°C 至270°C、1小时至6小时的回复退火(recovery annealing)，通过回复退火使铝片半成品 内的位错获得较佳的排列，并消除残留应力。最后进行该调质步骤34，以2%至10%的轧延应变量轧延回复退火过后的铝片半 成品，同时让铝片半成品的延性异向性指标值R(W45) ( 40%,R(90/45) ( 25%，制得低延性异 向性轧延铝合金片。接着，以组份相同的四个发明例(依上述本发明的制造方法所制作出的轧延铝合 金片，但是制程参数略有差异)与三个比较例(不同的制造方法)，说明依上述本发明的制 造方法所制作出的轧延铝合金片的延性异向性表现。依照上述本发明的制造方法制造的轧延铝合金片分别是发明例1-轧延步骤32中实施的冷轧延厚度裁减率是98 %，回复退火步骤33中实 施的回复退火温度是240°C，调质步骤34中实施的轧延应变量是5%。发明例2-轧延步骤32中实施的冷轧延厚度裁减率是98 %，回复退火步骤33中实 施的回复退火温度是255°C，调质步骤34中实施的轧延应变量是2. 5%。发明例3-轧延步骤32中实施的冷轧延厚度裁减率是98 %，回复退火步骤33中实 施的回复退火温度是255°C，调质步骤34中实施的轧延应变量是5%。发明例4-轧延步骤32中实施的冷轧延厚度裁减率是98 %，回复退火步骤33中实 施的回复退火温度是255°C，调质步骤34中实施的轧延应变量是10%。另外，比较例1、2则是不经过实施调质步骤34所制作的铝合金片，换句话说，调质 步骤34的轧延应变量都是0 %，而比较例3则是将实施调质步骤34中的轧延应变量提高至 13%。
将上述发明例1至4与比较例1至3的制造过程特征与最终延性异向性测试表现， 整理如表1。表1本申请发明材与比较材的延性异向性能比较 其中R(q/45)与R(9Q/4S为延性异向性的指标值，且R(0/45) = ((R(0)-R(45))/R(0)) X100%...............(1)R(90/45) = ((R(90)-R(45))/R(90)) X 100%..................(2)公式⑴与公式⑵中的R(CI)、R_与R(45)分别代表铝合金片于拉力测试中，平行 轧延方向、垂直轧延方向与和轧延方向呈45度铝片方向的伸长率。由发明例1与比较例1比较可知，发明例1铝合金片的R(q/45)与R(9Q/45)指标值较比 较例1迅速下降至40%以下，足足减少了两倍之多，凸显出本发明确实通过调质步骤34的 2 %至10 %应变量的轧延，有效改善铝合金片的延性异向性。比较例2的铝合金片退火温度从240°C提高至255°C，其R(Q/45)与R(9(1/45)指标值却 仍维持着88. 3%与74. 0%，这显示只靠着提高退火温度，或多增加一道退火处理(就类似 于日本特开P2007-254825号“铝-镁-硅(Al-Mg-Si)合金”专利案所揭露的技术)，无法 达到降低轧延铝合金片的延性异向性的目的。再由发明例2、3、4的实验结果可知，施于轧延铝合金片的轧延应变量分别为 2. 5 %、5%与10%，而R(q/45)与R(9Q/45)指标值也分别低于40%与25%，而再由比较例3可 知，轧延应变量超过10%时，Rto/45)也随之提高至43. 7%，超过40%的范围而无法达到降低 延性异向性的功效，确实证明本发明以调质步骤34的2%至10%应变量的轧延，能有效改 善铝合金片的延性异向性。综上所述，本发明确实提出一种制程简单的低延性异向性轧延铝合金片的制造 方法，主要通过调质步骤34对经过热轧延、冷轧延、回复退火的铝片半成品进行轧延应变 量控制在2%至10%的轧延调质，同时使轧延调质后的轧延铝合金片的延性异向性指标在 R(O745) ≤ 40%, R(90/45) ≤25%的范围内，使得产出的铝片内形成有足够量的位错，而能将拉 伸应变均勻分散至铝片内部各处，避免变形量局部集中的现象，进而改善延性异向性的问 题，并在保有轧延铝合金片的强度前提下，提升产出低延性的轧延铝合金片，确实达成本发 明的目的。
权利要求
一种低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，包含一浇铸成型步骤以及一轧延步骤，该浇铸成型步骤将一熔融状的铝合金原料以半连续浇铸法成型成一铝坯，该轧延步骤热轧延该铝坯后进行一次冷轧延，使该铝坯成型为一铝片半成品，其特征在于，该制造方法还包含一回复退火步骤以及一调质步骤，该回复退火步骤将完成该轧延步骤的铝片半成品施予回复退火，该调质步骤以2％至10％的轧延应变量轧延完成该回复退火步骤的铝片半成品，制得该低延性异向性轧延铝合金片。
2.根据权利要求1所述的低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，其特征在于，该调 质步骤中，轧延完成该回复退火步骤的铝片后使铝片的延性异向性指标值R((i/45) ^ 40%, R(90/45) < 25% o
3.根据权利要求2所述的低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，其特征在于，该轧 延步骤进行的冷轧延的厚度裁减率是85%以上。
4.根据权利要求3所述的低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，其特征在于，该铝 合金原料的组成成份以100重量％的总重量百分比计算，包含有0. 3重量％以下的铁、0. 3 重量％以下的锰、0. 2重量％以下的硅、0. 1重量％以下的杂质及余量的铝。
全文摘要
一种低延性异向性轧延铝合金片的制造方法，包含浇铸成型步骤、轧延步骤、回复退火步骤及调质步骤，借着调质步骤对经过热轧延、冷轧延与回复退火的铝片半成品，施以2至10％轧延应变量的轧延调质，使铝片半成品中不同结晶方位均产生适量的位错，进而使制得的轧延铝合金片在后续的拉伸变形加工过程中，在不同应力方向上，应变都可以均匀分布，避免在特定应力方向因局部晶粒的滑移而产生较高的剪切应力分量，导致应变集中于局部而造成延性下降的现象，达到降低产出的轧延铝合金片的延性异向性，提升轧延铝合金片整体机械性质的目的。
文档编号B22D11/00GK101871084SQ20091013537
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者张六文, 张荣邦, 曾天佑, 苏俊仁, 高伯威 申请人:中国钢铁股份有限公司