铝箔退火工艺的选择

1 铝箔退火工艺的选择 所谓退火制度，即退火工艺参数，指的是退火过程中的加热速度，加热温度，保温时间、冷却速度等， 在生产条件下，铝箔退火制度是根据退火炉的结构和生产能力、装炉量的大小和铝箔在炉内的放置方法以及对铝箔性能的要求来确定的。

１、加热速度 所谓加热速度一般是指单位时间内所升高的温度,在退火工艺参数中,加热速度似乎是个不足轻重的参数,但不能很好的根据不同情况选择合适的加热速度,对产品的质量、炉子的利用率、及生产周期都有可能带来不良影响。 确定加热速度所要考虑的因素如下： （１）炉量 装炉量越大，即炉料越多，则若要保持各部分温度均匀，使产品的性能均匀一致，就需要较长的均热时间，因而加热速度应相应的慢一些，反之，若装炉量少时，加热速度可适当提高。 （２）铝箔规格的大小 从理论上讲铝箔的宽度越宽卷径越大热传导性越差，则加热速度就应相应的慢一些，这是因为，体积大，导热性不好的铝箔，若其加热速度太快，有可能造成铝箔中心部位与表面温度差别太大，由于热涨冷缩的原因，使得铝箔中心部位与表面的体积变化有很大差异，因而会产生很大的热应力，从而造成铝箔热鼓变形等不良后果。 （３）晶粒度 快速加热易于得到细小均匀的再结晶组织，３0２１合金的清水箔在退火过程中极易出现晶粒不均匀现象，（局部位置晶粒十分粗大），其原因同铸锭组织中锰偏析有直接关系。晶粒四周和晶内锰浓度的差异，扩大了再结晶温度区间，降低了生核率，从而容易产生粗晶，防止这种现象的措施之一，就是快速加热。３0２１合金退火时，晶粒组织对加热速度是敏感的。快速加热可缩小再结晶区间。使间界和晶内同时生核，因而容易获得细小均匀的晶粒组织。 （４）缓慢的加热速度有利于防止铝箔粘连。 （５）生产效率 从生产效率来考虑，加热速度应越快越好，在实际生产中，退火过程中的加热时间约占整个退火周期的1/3---1/5左右(利乐及建筑用箔除外)。因此，加热速度对退火生产效率的影响是不可忽视的，但提高加热速度应在兼顾上述几个因素的基础上进行。

２、退火的加热温度和保温时间 加热温度和保温时间是影响退火质量的主要工艺参数。合理的选择加热温度和保温时间，可以获得好的产品质量，高的生产效率，消耗少的能源。 在一定的条件下，提高加热温度与延长保温时间对退火质量的影响是等效的。加热温度高时，保温时间可相应缩短，加热温度低时，加热时间可相应延长，选择加热温度与保温时间的考虑因素如下： （１）产品质量的要求 2

衡量铝箔质量好坏的主要因素是：几何尺寸、表面质量、机械性能和内部组织等，其中，表面质量、机械性能及内部组织与成品退火的加热温度和保温时间都有很大关系。 衡量铝箔表面质量最关键的因素之一就是其表面是否光亮，有没有油斑和油痕。从去除铝箔表面残留轧制油的角度来看，加热温度越高，保温时间越长，则去油性能越好。如果退火温度过低，保温时间过短，铝箔表面将留下轧制润滑油挥发燃烧不尽所留下来的轻重不等的油斑、油痕。但从内部组织与机械性能方面来考虑，温度过高，时间过长，有可能造成内部晶粒过大，机械性能下降，从而不能满足内部组织及机械性能的要求。 当然对于要求硬状态供货的铝箔，不进行成品退火处理，对于要求软状态供货的产品，需进行完全再结晶退火，退火温度要求在再结晶温度以上，保温时间要充分的长。对于其它不同中间状态的产品，要根据不同要求，选择不同加热温度与保温时间。 加热温度与保温时间可以互相根据需要在一定范围内进行调节。对同一合金来说，加热温度越高，保温时间就要越短，否则（对再结晶退火）将进入聚集再结晶阶段，使晶粒长大，加热温度越低，保温时间就应越长。否则再结晶过程进行不充分，达不到退火的目的。高温短时间的保温对细化金属晶粒和获得均匀的组织有极其良好的影响。这样退火有可能使金属得到较高的塑性。但这种工艺对于铝箔是不适用的，因为要从缠的很紧密度大约是2.35g/Cm 3左右的卷上除去轧制润滑剂的残余物，至少要把保温时间延长到１０小时以上。 此外，可能的最低退火温度及长的热处理时间有利于防止铝箔在退火后的粘连。 （２）金属的变形程度 退火前金属的变形程度是影响退火制度的重要因素。已经确定，金属冷作硬化程度越大，则再结晶温度越低，保温时间也要相应缩短。 图为铝的变形程度与再结晶开始和终了温度的关系曲线。该曲线所表示的铝的纯度为99.57%。

再结晶终了 温 度 ℃ 再结晶开始 ＡＬ（99.57%）

变形率（％） 图９－３ 纯铝变形程度与再结晶温度之间的关系

从该图上可以看出，纯铝变形程度高于65％时，其再结晶温度范围为250℃－300℃。 （３）炉子结构 在装有辅助设备（如轴流式风机）使空气强制流动的炉内退火时，将比在相同结构但没有空气强制流动的炉内的退火时间要短。这一方面是由于炉温易于均匀，升温速度快。同时流动炉气也有利于残留润滑剂的迅速挥发。 （４）料卷的大小和装炉量 料卷的卷径越大，宽度越宽，则退火时铝箔内层与层之间的残留润滑油所需的蒸发 3

时间越长，因而就要相应延长保温时间，反之，则可以在较短的退火时间里达到退火的目的。可相应缩短保温时间。装炉量增加，可相应延长退火时间或是提高退火温度。 （５）生产效率 就退火周期来考虑，应尽量提高加热温度，以缩短保温时间，从而提高生产效率。但这必须在能够满足所要求退火质量的前提下，否则将失去意义。

３、退火的冷却速度 选择退火的冷却速度所要考虑的因素如下: （１）铝箔的大小和形状 铝箔的宽度越宽卷径越大热传导性越差，这是因为，体积大，导热性不好的铝箔，则冷却速度应越慢。否则会由于铝箔表面与中心部位冷却速度差别太大而造成较大的热应力。使箔材表面受损以及引起其它的缺陷。从而影响产品质量。 （２）合金类型 对于不能热处理强化的合金，冷却速度的大小对于性能没有多大影响。对于在加热和冷却过程中有溶解和析出相变，因而有热处理强化效果的合金进行再结晶退火时，冷却速度关系很大。这类合金在加热及保温过程中，强化相将溶入固溶体。并在冷却时自固溶体中析出，若冷速很慢，强化相能从固溶体中充分析出，并长大为颗粒状，这时，合金的强度、硬度降低，塑性提高；若冷却速度快，则获得过饱和固溶体；冷却稍慢，但不够慢，则强化相只能呈弥散状态析出，来不及聚集粗化。此时，合金的强度、硬度仍然很高，特别是热处理强化效果的合金更是如此，故对热处理强化效果大的合金进行再结晶软化退火时，必须以很慢的速度进行冷却。 （３）生产周期 退火的冷却时间在整个退火周期中也占有很大的比例。因此，适当加快冷却速度可减少整个的退火周期。从而有利于提高生产效率。但要在能够满足退火质量的前提下进行快速冷却，否则没有意义。 总之， 实际退火制度的选择，受许多因素的影响，因而往往各因素之间是不能相互兼顾的。即在满足这一因素时，对另一因素来说也可能是相违背的。用目前的科学方法系统地确定铝箔热处理工艺参数是很困难的。实际工作当中主要是靠长时间的实验研究，积累大量的资料数据后来确定退火工艺的。

附：铝箔退火过程的质量控制 铝箔产品，层与层之间紧贴，而轧制用的润滑油成份又比较复杂，成品退火后往往铝箔已完全再结晶，机械性能达到了标准，但还要求铝箔卷中的轧制油完全消除，所以，退火时间是比较长的。有时由于铝箔卷中的轧制油，有些组分氧化，发生聚合反应，生成复杂的聚合物，产生残碳等原因，在铝箔表面产生油痕或油斑，造成铝箔表面污染。 消除退火铝箔表面污染的方法 经实验研究认为油斑油痕的产生，与轧制油润滑油的组分、热处理工艺、铝箔轧制的平整度和缠卷松紧程度有关。 （１）选择合适的轧制工艺润滑油 轧制油基础油和添加剂的选择对于退火表面污染的消除具有很重要的影响，基础油及添加剂选择不当或质量不良是产生表面污染的根本原因。 （２）防止轧制油的污染 在生产中应防止机械用油（如液压油、油雾油）的泄漏对轧制工艺润滑油的污染， 4

由于机械用油的馏程、粘度远远大于轧制油，其挥发性极差，一旦混入轧制油，很容易造成铝箔退火表面油斑、油痕及残油。 （３）采用合适的热处理工艺 当退火温度较低时，易挥发的组分挥发了，而难挥发的组分留在卷内，形成一薄层粘度较大的油膜，当铝箔较厚，其开卷拉力大于油膜分子内聚力时，铝箔可以展开，产生沙沙声。而铝箔较薄时，则可能箔卷因打不开而报废。退火温度过高，加热时间不足，箔卷中轧制油未充分挥发，容易产生油斑或除油不尽，同时也会发生聚集再结晶而使机械性能降低。因而，铝箔退火应根据合金、再结晶温度、轧制油成份，铝箔厚度、宽度、卷径、装炉量等来确定加热温度和加热时间，概括地说，对单零铝箔采用退火温度稍高，加热时间稍短的工艺，而对于双零铝箔来说，则采用退火稍低，加热时间较长的工艺为宜。 （４）采用合适的轧制工艺 选择合理的轧制辊型，根据铝箔的性能、宽度、轧制油性能和成品规格，合理分配轧制率，控制好辊型，使轧出的铝箔平整，缠卷要缠紧。 铝箔层与层之间的紧贴程度及轧制后的平整度差，层与层之间的不平处就有一层空气，因此，在缠得不紧的铝箔和有凹陷或平整度不好的部位，退火时由于高温挥发不充分，容易形成残碳而形成油斑。缠得紧的箔卷中，箔面平整，层与层之间紧贴，基本上无氧气存在，退火加热时，轧制油只能蒸发；在铝箔边部处即端面处，也因为空气流动良好，挥发完全，因此不产生油斑。褐色油斑产生在不平整处和邻近边部处，因为这些地区缺氧，油分子因受热而向边部扩散，在缺氧而燃烧不完全时，就会产生油斑。铝箔卷接头处容易产生油斑也是这个道理，这说明，轧制铝箔卷的平整度和箔卷缠紧程度的重要性。