适于制造罐的铝合金制造技术

本发明专利技术描述了一种铝罐料，它具有比传统铝罐料更高的强度、延展性和较好的各向异性。该铝罐料由以下合金制造，３．０—８．０重量百分比的锌，０．５—３．０重量百分比的镁，小于０．７重量百分比的铁，０．０１—２．０重量百分比的硅，０．—０．９重量百分比的铜，０．１—１１重量百分比的锰，小于０．３重量百分比的铬，杂质小于０．１５重量百分比，而在这些铝合金中，锆通常不是杂质，最好它的含量是小于０．０１重量百分比。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造液体容器的铝基合金的应用，特别是适合于液体容器结构的高锌铝基合金。传统的拼合式铝制饮料容器通常由两种不同的合金制造，例如铝业协会规范的3004和5182型合金(见表1)。3004型铝合金通常经深冲压和壁的变薄拉延的成形方法制造罐体，但它没有罐盖材料所需的刚、强度特性，而5182型合金，不适用于罐体，只具有罐盖制造所需的特性。对这种类型容器的需求的增加及对更薄更结实的罐的需求，刺激了新的合金的发展，更进一步说，刺激了能同时用于罐体和罐盖原料的合金的发展。适用于罐体的合金必须具有好的可成形性和高强度的综合性能、并且在制造上是经济的。美国铝公司AA 3004型合金组份的合金传统上使用直接冷铸法(DC-Cast)、铸造成断面为500mm厚、700mm宽左右的锭块，然后，锭块在500-620℃下均匀化4至24小时，并热轧，通过一系列的粗轧轧道，热轧过程使锭块的厚度减至2-3mm。通常，材料在300-400℃温度下经过0.5-4小时的退火，使金属重结晶。退火的金属再经过冷轧过程以改善强度和其它特性，这一般通过2-5次轧道，每次20-50%的缩减率，最终成为0.3-0.33mm的厚度。最终的材料经深拉压力机和罐体接合机制成铝罐。在深拉压力机上约135mm直径的圆盘从冷作板剪切下或冲下并拉深成浅薄杯。该杯再进入罐接合机，首先再拉深成接近其最终直径的杯。杯的壁经一次或多次变薄拉深工序，厚度减小，最后制成65mm左右的直径，140mm高度，0.10-0.18mm壁厚的罐体。上述罐体拉深的材料具有各向异性(即特性在各方向上各不相同)，拉深罐体的上边具有毛边，形成约相差90℃间隔的四个尖峰，该尖峰被称为“耳状凸起”。耳状凸起的程度可简地用下式确定2 (he-ht)/(he-ht) ×100＝%耳状凸起这里he是杯底到耳状凸起尖顶的距离;ht是杯底到耳状凸起尖谷的距离;进一步可加工成饮料容器的罐体必须小于3-5%的耳状凸起程度，最好小于3%，在切口操作的过程中，将罐体的上端(通过固定的一道工序)去毛边，“耳状凸起”区被废弃。对完成的罐体质量的其它考虑是在罐体接合机中无破裂的成形能力以及具有最终平滑的表面，无拉延划伤或纵线，如果该材料没有合适的显微组织，“擦伤”(galling)造成深槽可能在已成形的罐壁上出现。为了降低罐体的造价，普通变形硬化合金的浅薄(Domn gauging)需要增加合金元素(例如，铜、锰、镁)的含量，以增加强度，然而，随这些含量的增加，最终合金的可成形性降低，事实上，3×××系列的合金强度毕竞受轧制变形量的限制，该量为在成形表面和材料特性破坏前的加工过程中，材料能承受的量，现在其它申请用的其它铝合金系统能达到比3×××系列合金更高的强度水平。毕竟，容器可由具有无粘着(galling)、耳状凸起小特性的减薄制造的高强度3004型合金成形制造，除非该强度高到足以补偿壁厚减小的强度损失，罐的压曲抗力会减小。压曲强度或压曲抗力取决于施加于已拉深和壁变薄拉延的罐内的压力，逐渐增加压力直至罐底变形、鼓出，即压曲或使倒置的圆拱翻出来，底部压曲时的压力定义为压曲强度或拱反压力(dome reversed pressure)。由合金材制造的可接受的罐的罐体所必须有的压曲强度至少为85磅/寸2。使用通常的直接冷铸法(D.C法)，由高强3004合金拉延的罐头有90磅/寸2左右的压曲强度。虽然用锭铸法生产3004罐体坯件是普遍采用的，而从经济和能源的考虑宁愿通过连续铸法制造铝板，现有技术已建议用连续带铸方法。此时铝铸成大约1英寸厚度的薄合金带，使用该技术均质化处理过程可以省去，热轧至中等厚度的缩减率降至最小，如果在薄带的连续铸造过程中达到所需的微观结构，热轧过程也可以完全省去。然后以类似加工锭铸材料的方式对材料进行退火处理。至此，已证明对于进一步处理和罐体制造、用此法制出的罐坯料是不能令人满意的。这样，本专利技术的一个目的是提供一种适合于做罐坯料的铝合金，它至少相比于现存的AA 3004型合金具有无粘着、低“耳状”凸起性能，高强度特性，优越的可成形性，它使罐体由薄的坯料板制造。本专利技术的又一目的在于提供同样适于罐盖制造的罐坯料，使拼合式的饮料罐完全由一种成份的金合制造。这合金适合于无论通过直接冷铸法或连续带铸法，都可制造成罐坯料。进一步，本专利技术涉及一种罐坯料以及从以下成份的铝合金生产罐坯料的工艺，该合金包括3.0-8.0%(重量)的锌，0.5-3.0%(重量)的镁，小于0.7%(重量)的铁，0.01-2.0%(重量)的硅，0.05-0.9%(重量)的铜，0.1-1.1%(重量)的锰，和0.0-0.3%(重量)的铬。合金中其它杂质小于总重量的0.15%(重量)的水平。根据本专利技术的另一方面，为制罐生产线供给所需的坯料、加工合金的工艺包括融化适于铸造的合金金属，将其铸造成适于轧制的形状，完成中轧至中等厚度，热处理该合金，在2-85%的缩减率范围内冷轧，这是最后轧制过程;回火热处理材料至需要的延展性的和强度。该合金最好具有以下重量百分比范围的组成锌4.0-6.5，镁1.0-2.5，锰0.3-0.8，硅0.15-0.3，铁高至0.45，铜0.10-0.5，铬高至0.2，其它杂质总量小于0.1。当合金中含锆量高至最高水平0.25%重量比时可适于制罐坯料，为了制造罐体时具有小的“耳状”凸出物，优选的锆含量小于0.08%(重量)，最优选的在融液中不加，其含量低于杂质的含量，即0.1%重量比。已经发现，落入上述组份范围的合金达到高抗拉和屈服强度特性，以及好的可成形性和壁的无粘着变薄拉延质量。该合金最适于制造饮料罐体和罐盖。该合金能制造超过90磅/寸2的拱反强度的罐体，并且变薄拉延后的壁厚小于0.16mm。A3004型合金通常在壁厚等于或大于0.16mm时，只能达到这样的拱反强度。上述合金可适于用直接冷铸法、连续轧铸法和连续带铸法制造。然而，如果合金使用轧制或带铸方法制造，其组份的范围可以放宽。锌(Zn)、镁(Mg)、锰(Mn)、铁(Fe)和硅(Si)的含量可以增加，它们造成在铸造后高体积百分比的α相微粒，造成在最后的工序中大量沉积。在最后阶段的制造中，通过轧薄和热处理结合可以制造合金板。当然，制造过程随最终使用的需要而变化。然而，在热处理作业过程中，已经发现，形成的合金特别适合于很短过程的固溶热处理，而较长过程的热处理可同时用于使用重结晶退火或还原退火技术的板的退火。用于容器结构或其它要求，强度和可成形性是重要的，锭料或带铸材料可以热处理以均化铸造材料，并最好热轧后冷轧。然后，材料经固溶热处理并冷轧薄，最后，为改善强度和延展性，取决于最终使用的需要，对合金进行时效回火。最好，铸造材料，例如铸锭，须经进一步的热处理步骤的均化合金，并且最好跟随在经过热轧步骤之后。中间的轧制最好是冷轧步骤，在冷轧操作过程中，可采用全面的退火或时效的中间退火。合金的热处理步骤最好是固溶热处理，可以在时效步骤之后进行。最后的轧制步骤对本专利技术来说是必不可少的，以提供最终产品必需的强度特性，同样，必须保证适合于制罐材料的足够的延展性和可成形性。终轧是缩减率范围为2-85%的冷轧，最好范围是10-80%，最优范围是30-80%，最终的回火热本文档来自技高网...

【技术保护点】
从一种铝合金用于制造铝罐坯材的生产方法包括：该铝合金的组成为：３．０－８．０重量百分比的锌，０．５－３．０重量百分比的镁，小于０．７重量百分比的铁，０．０１－２．０重量百分比的硅，０．０５－０．９重量百分比的铜，０．１－１．１重量百分比的锰，小于０．３重量百分比的铬，杂质小于总重量的０．１５％，上述方法包括下列步骤：融化适于制造所述的合金金属，铸造成适于轧制的形状，完成中轧至中等厚度，热处理上述合金材料，在２－８５％缩减率范围内冷轧的最终轧制，回火热处理该材料至需要的延展性和强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC莫尔，
申请(专利权)人：科马尔科铝有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]