双零铝箔针孔产生原因及控制方法 2011-04-24
伴着铝箔应用领域及需求量不断增加，国内铝箔工业不断发展，尤其是软包装用铝箔产业发展飞快。除了电解电容器中运用高质量的双零铝箔外，在包装用铝箔中，90%以上为双零铝箔。
铝箔的针孔数目与铝箔的厚度有关，伴着铝箔厚度的减薄，其针孔数飞快增加，当其厚度在0.02mm以上时，铝箔可以达到完全无针孔。针孔是铝箔的主要缺陷之一，是所有缺陷中影响最为严重的缺陷，也正是有针孔的存在，使得铝箔的氧气透过率和水蒸气透过率不为零。铝箔针孔的大小和数量对铝箔及其复合材料的防潮性、阻气性和遮光性有着决定性的影响。
1铝箔坯料对针孔度的影响
铝箔坯料状况直接影响轧制产品的质量和成品率的高低。伴着铝箔厚度的减小，隐藏在坯料内部的各种缺陷，如夹杂、气泡、外来杂质、粗大第2相粒子等都将逐步暴露出来，对铝箔轧制和产品质量产生不良影响，如形成穿孔或裂缝，严重时将使铝箔断带。统计资料表明，铝箔中的针孔数随夹杂量、化合物尺寸的增加而增加，并且随铝箔厚度的减薄而呈指数函数增加。存在于坯料表面的各种缺陷，如擦伤、起皮、水斑、灰污等，也将以拉长的形式连续存在于铝箔表面，当压下量达到肯定程度时，会使铝箔穿孔或断裂。
1.1铝箔坯料的化学成分对铝箔针孔数的影响
铝箔中的化合物相主要有α（FeSiAl）相、β（FeSiAl）相和FeAl3相。α（FeSiAl）相是比较理想的铸态化合物，这种相以骨骼状和圆颗粒状为主，轻易在变形过程中被破裂，而且较轻易在均匀化过程中溶解到基体；FeAl3相为针片状化合物，在铝箔轧制过程中，这种粗大化合物相形成裂纹源，扩展形成针孔。进口坯料的化合物以α（FeSiAl）相和β（FeSiAl）相为主，而国产铝箔毛料中的化合物则以α（FeSiAl）相和FeAl3相为主，这也就造成国产双零箔针孔数高出国外的原因。要控制最佳晶粒度，得到组织均匀、晶粒细小的坯料，消费中可运用过量的Al-Ti-B晶粒细化剂细化晶粒。铝箔 料中的化合物尺寸应控制在0.001~0.005mm之间，过大轻易形成裂纹源，裂纹扩展形成针孔，过小将使加工硬化率加大。
1.2坯料冶金质量对铝箔针孔数的影响
铝箔坯料的冶金质量主要指它的铸轧质量，铸轧质量的好坏主要取决于两个方面：一是铸轧时卷入异物如粉尘、大颗粒物质，在轧制过程中都会导致针孔产生；二是铸轧时有夹杂、气泡及氧化膜。伴着轧制厚度的减薄，气泡压破成为针孔，夹杂和氧化膜等会从很薄的铝箔表面上脱落形成针孔。因此，必须对铝熔体进行净化处理，加强过滤、除气、扒渣。
2铝箔消费工艺对针孔度的影响
冷轧工艺的合理性对铝箔针孔数的多少有直接的影响。例如：轧辊的凸度、表面粗糙度，轧制油的过滤精度，轧制速度和后张力控制，退火工艺等都是影响铝箔针孔数的主要原因。
2.1轧辊的凸度、表面粗糙度对铝箔针孔的影响
辊形凸度较大或较小时会在箔材横向两端或中间出现针孔，故应选择合适的轧辊凸度，以降低针孔出现的几率。轧辊表面太粗糙，轧制速度较快，易造成断带，而且针孔多，铝箔表面光洁度低；轧辊表面粗糙度小，则轧制速度慢，影响消费率的提高，增加成本。为保证铝箔消费的稳定性和产品质量，降低针孔数，在消费中规定：中轧棍表面粗糙度为0.05~0.1μm，精轧辊表面粗糙度控制在0.02~0.03μm，且尽量使整个轧辊辊面的粗糙度均匀一致。
2.2铝箔轧制油对针孔度的影响
轧制油在铝箔消费中起到承载、洗涤、冷却和润滑作用。轧制油中粒子的尺寸大于10μm时形成铝箔针孔的主要原因。去除这些颗粒的主要手段就是过滤，要合理调整轧制油配比，从而保证轧制油的过滤精度，且粘度不能过大，过大会使铝箔表面粗糙度增加，易产生针孔；过滤时，避免发生污油倒流，轧制时若轧制油量不足，造成落入箔面的外来颗粒清洗不掉，且起不到润滑作用，使箔面产生针孔；要定期更换过滤布，以免滤饼中杂质进入净油箱污染净油，造成双零铝箔针孔数增加或产生白条；轧制过程中要控制油温不能过高，以免轧制油变稀而润滑不良，使轧制负荷飞快增加，轧制速度提高，轧机甩油严重，粘铝现象增加，造成针孔等缺陷。
2.3轧制速度和后张力控制对针孔度的影响
消费铝箔时，轧制速度和后张力（即开卷张力）的控制应结合轧辊表面粗糙度和轧制油的性能进行调整。特别是在轧制成品的前一道次和成品道次，轧制速度和开卷张力的控制是否合适对针孔影响最大。轧制速度太快或后张力过大时，双零铝箔针孔数明显增多，严重时造成断带。轧制速度太慢或后张力太小时，不仅影响消费率，而且使铝箔出现皱褶、开缝等。
2.4热处理工艺对针孔度的影响
热处理中控制粗大化合物相颗粒的尺寸和数量可有效降低针孔率、提高塑性加工性能和铝箔产品质量。热处理工艺与化学成分和合金相的控制密切相关，对合金相的控制一方面应尽可能使Fe、Si元素从铝基体中析出，以第二相化合物的形式存在于铝基体中；另一方面还应通过恰当的合金想象和工艺优化，控制第2项的种类、形状、大小、分布和数量。双零铝箔消费触及了从熔铸、冷轧、中间退火、箔轧等多个轧制工艺和热处理工艺环节；前环节的组织特征必将遗传和影响到后环节，各工艺之间是相互影响和制约的，孤立研究和想象各工艺参数或只考虑其中一个“主要”环节都是片面、不充分的。因此要综合考虑铝箔消费的热处理和加工变形过程的组织变化和规律，制定合理且经济的优化工艺制度。
结束语
本文比较全面的简述了双零铝箔消费过程中针孔度的控制问题，恰当的硼化剂作为晶粒细化剂，有利于控制针孔，轧制油中粒子的尺寸大于10μm时是形成铝箔针孔的主要原因；退火工艺有利于减少最终产品铝箔的针孔数量。通过对上述几方面的控制，有效地控制双零铝箔的针孔数，提高了超薄铝箔的质量解决了企业问题，提高了经济效益。
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