本发明属于铝箔制备，具体涉及一种利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法。
背景技术：
1、双零铝箔是厚度小于0.01毫米的铝箔，具有银白色光泽、轻质、柔软、耐腐蚀、导热性好、无毒无味等优点，作为防潮、气密、遮光的防护和包装材料，广泛应用于食品、药品、饮料、香烟、电子、电器等领域，如用来包装油脂、肉类、海鲜、蔬菜等食材，防止氧化和保鲜。用作线路板的覆盖材料，保护线路板不受电磁干扰和温度升高的影响。用作电容器、电感器、电解电容器等电子器件中的电极等。
2、早期主要采用热轧工艺生产双零铝箔，即将铝液先铸造成板锭，板锭经双面铣面和加热后，再进行多道次热轧和冷轧，中间还有穿插进行退火，最后才能得到双零铝箔，导致热轧生产双零铝箔存在工艺流程长、工序多、能耗高和效率低的问题。
3、公布号为cn102728614a的中国专利文献公开了一种电解铝液直接铸轧坯生产超宽幅超薄铝箔铸轧坯料的方法，该方法包括将原料熔炼、进行2～3次电磁搅拌、喷入四氯化碳进行精炼、加入固态铝锭或者中间合金或废料调整成分、再次精炼、静置处理、过滤、在线除氢处理、再过滤、晶粒细化处理和铸轧。
4、公布号为cn117626020a的中国专利文献公开了一种动力电池铝箔铸轧坯料生产方法，包括熔化铝水、熔炼炉精炼3次、倒炉、保温炉精炼3次、在线除气和过滤、晶粒细化并采用超声波装置振动、铸轧、最后卷取得到动力电池铝箔铸轧坯料。
5、公布号为cn117089735a的中国专利文献公开了一种利用电解铝液制备8079双零铝箔坯料的方法，包括筛选合格电解铝液、真空抬包内喷粉精炼、真空抬包内配料、熔炼炉调整铝液成分、熔炼炉内精炼、静置炉内精炼、在线晶粒细化、除气箱除气、泡沫陶瓷过滤板与陶瓷过滤管串联双重过滤、处理、铸轧、退火和冷轧。
6、公布号为cn108300911a的中国专利文献公开了一种铸轧坯料制8111合金铝箔生产方法，依次包括装炉、配料、喷粉精炼、第一次液体精炼、扒渣、倒炉、第二次液体精炼、静置过滤、铸轧、第一次冷轧、均匀化退火、第二次冷轧、重卷中间切边、第三次冷轧、中间退火、第四次冷轧、重卷成品切边、检验、成品包装。
7、双零铝箔的生产对铝板坯的洁净度和组织成分均匀都要求极高。从文献资料检索结果和生产实践经验来看，现有技术利用铸轧铝板坯生产双零铝箔仍然存在以下问题：(1)双零铝箔普遍存在强度偏低，塑性不足或针孔偏多的问题，无法满足使用要求，双零铝箔成材率低。(2)生产工艺仍然存在工艺流程长，工序多的问题，为了获得符合双零铝箔需要的高洁净铝液，通常需要对铝液进行多次喷粉精炼和在线除气过滤处理，不仅增加了生产工序，还加剧了铝液的氧化烧损，导致生产成本上升。因此，现有利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法仍有待改进和发展。
技术实现思路
1、针对背景技术中提到的问题与不足，本发明提供一种利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，通过科学设计双零铝箔的成分组成，优化铝合金液的除气除渣工艺和采用高能超声波辅助铸轧铝板坯，提高铸轧铝板坯的洁净度和组织成分均匀，实现双零铝箔的铸轧生产，缩短生产工艺流程，提高双零铝箔的强度与塑性，减少针孔数量，解决背景技术中提到的问题与不足。
2、本发明实现上述目的采取的技术方案如下：
3、本发明第一方面提供了一种双零铝箔，其特点是，所述双零铝箔由以下质量百分比的成分组成：si 0.1-0.3％，fe 0.5-0.9％，zn≤0.1％，cu≤0.05％，mn≤0.05％，mg≤0.05％，v≤0.05％，余量为al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.03％，其它杂质总量≤0.1％。
4、si和fe是双零铝箔的主要合金成分，si和fe在双零铝箔中具有固溶强化作用，可以增强双零铝箔的强度。si和fe的含量不足，会导致双零铝箔的强度不足。si和fe的含量越高，双零铝箔的强度也越高。但si和fe的含量过高，又会降低双零铝箔的塑性和耐腐蚀性能，并且会粗大的金属间化合物，导致双零铝箔产生针孔和撕裂。因此，对si和fe的含量要严格限制。zn、cu、mn、mg、v等元素在双零铝箔中都属于杂质元素，这些杂质元素含量虽然也有增强双零铝箔强度的作用，但这些杂质元素的含量太高，会降低双零铝箔的光泽度、塑性和耐腐蚀性能，甚至导致双零铝箔产生针孔和撕裂缺陷，因此，对这些杂质元素的含量也要严格进行限制。
5、本发明第二方面提供了一种利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特点是，依次包括以下步骤：
6、步骤一：按双零铝箔的成分组成及质量百分比熔炼配制铝合金液；
7、步骤二：采用氩气和粉末精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼处理除气除杂处理；
8、步骤三：将铝合金液依次流过设置在流槽上的除气箱和过滤箱进行在线除气过滤处理；
9、步骤四：在超声波的作用下将铝合金液连续铸轧成铝板卷ⅰ；
10、步骤五：将铝板卷ⅰ进行第一次冷轧和高温退火，得到铝板卷ⅱ；
11、步骤六：将铝板卷ⅱ进行第二次冷轧和中温退火，得到铝箔卷ⅰ；
12、步骤七：将铝箔卷ⅰ进行第三次冷轧和低温退火，得到铝箔卷ⅱ；
13、步骤八：将铝箔卷ⅱ进行第四次冷轧和成品退火，得到所述双零铝箔。
14、进一步地，步骤一中所述熔炼配制铝合金液采用的熔铝炉为蓄热式燃气熔铝炉，加热熔化温度为720-740℃。熔铝炉除了蓄热式燃气熔铝炉，还可以采用电阻式熔铝炉或电磁感应熔铝炉。由于蓄热式燃气熔铝炉具有高效节能的优点，有利于降低生产成本，因此，优选蓄热式燃气熔铝炉熔炼配制铝合金液。加热熔化温度不宜低于720℃，否则会导致铝锭熔化速度慢，影响生产效率。加热熔化温度也不宜高于740℃，否者会加剧铝锭和铝合金液的氧化烧损，同样也会增加生产成本。
15、进一步地，步骤二中所述氩气的纯度≥99.99％，粉末精炼剂的用量为铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为10-20分钟。
16、双零铝箔的生产对铝合金液的洁净度要求较高。气孔和夹杂物会导致双零铝箔产生针孔、鼓泡、撕裂等缺陷，并降低双零铝箔的强度、塑性和耐腐蚀性能。因此，生产双零铝箔必须加强对铝合金液的除气除渣净化处理。
17、所述喷吹精炼是采用喷粉罐和金属管，利用氩气为载体，将粉末精炼剂喷吹进入铝合金液中，使精炼剂与铝合金液充分接触反应，然后将铝合金液中的夹杂物和氢气带出铝合金液。喷吹精炼的除气除渣效果与氩气的纯度、精炼剂的用量和喷吹精炼时间有关。氩气的纯度越高，喷吹精炼效果也越高，但相应的也会增加生产成本。喷吹精炼时间不能太短，精炼剂的用量也不能太少，否者达不到除气除渣效果。喷吹精炼时间也不能太长，否者会增加铝合金液的氧化烧损。精炼剂的用量也不能太多，否者会导致铝合金液中碱金属含量超标。喷吹精炼完成和扒去铝合金液表面的浮渣后，应及时在铝合金液表面撒上覆盖剂，以避免铝合金液的氧化烧损和重新吸气。
18、进一步地，步骤二中所述粉末精炼剂由以下质量百分比的成分组成：nacl35.12％，naf 19.84％，ticl3 16.51％，srso4 10.06％，kpo311.45％，na2b4o7 7.02％，粉末精炼剂的制备方法依次包括以下步骤：
19、(1)按精炼剂的成分组成及质量百分比，选用纯度≥99.8％的nacl、naf、ticl3、srso4、kpo3、na2b4o7为原材料进行配料；(2)将配料加入到温度70℃的水中搅拌溶解成水溶液，水与配料的质量比为1.2，然后加热至100℃蒸发水溶液，得到固体结晶物；(3)将固体结晶物破碎成粒径小于2毫米的粉末，将粉末在160℃烘干脱水4小时，得到所述精炼剂。
20、喷吹精炼的除气除渣效果与精炼剂的成分组成和制备方法密切相关。现有精炼剂主要以氟盐和氯盐为主，经破碎后直接混合得到，精炼剂的组成物之间互相独立存在，导致精炼剂的熔点高，除气除杂效率低。为了获得高洁净的铝合金液，只能对铝合金液进行多次喷吹精炼剂，不仅增加了生产工序，还增加了铝合金液的氧化烧损严重，导致铝合金液中碱金属超标，降低双零铝箔的表面光泽度、力学性能和耐腐蚀性能。另外，现有精炼剂的功能单一，不具有细化变质功能，必须单独添加细化剂和变质剂，从而增加双零铝箔的生产工序和成本。
21、针对现有精炼剂存在的问题与不足，本发明研制了用于双零铝箔生产的高效多功能粉末精炼剂，并采用溶液蒸发法制备精炼剂，通过溶液蒸发，使组成物之间重新凝固再结晶形成具有更低熔点的共晶体，譬如，nacl的熔点通常为801℃，naf的熔点通常为993℃，当二者形成nacl·naf共晶体后，熔点降为698℃，从而大幅降低精炼剂的熔点，使精炼剂更容易熔解于铝合金液，增强精炼剂的除气除渣效果。其中，nacl通过与铝合金液反应生成沸点仅为180℃的alcl3，alcl3气泡在上浮过程中通过吸附和捕获夹杂物和氢气一起逸出铝合金液，起到除气除渣作用。naf熔盐可以破坏氧化铝膜，使氧化铝等夹杂物溶入熔盐中，提高夹杂物与铝合金液之间的表面张力，促进氧化铝等夹杂物与铝合金液的分离，增强精炼剂的除渣功能。ticl3与铝合金液反应生成的ti元素直接进入铝合金液，可以细化铸轧铝板坯的晶粒，提高铝板坯塑性和组织成分均匀性，避免额外添加细化剂而增加生产成本。生成的alcl3气泡在上浮过程中还能吸附捕获铝合金液中的夹杂物和氢气，增强精炼剂的除气除渣效果。srso4、kpo3与铝合金液反应生成的sr、p元素进入铝合金液，可以细化变质si相，提高双零铝箔的强度和塑性，消除粗大si相导致双零铝箔产生针孔和撕裂缺陷。反应得到的so2气泡在上浮过程中还能吸附捕获铝合金液中的夹杂物和氢气，增强精炼剂的除气除渣能力。na2b4o7通过与铝合金液反应生成b元素进入铝合金液，可细化变质富fe相，提高双零铝箔的强度和塑性，消除粗大富fe相导致双零铝箔产生针孔和撕裂缺陷。
22、进一步地，步骤三中所述除气箱内通入的除气介质是由纯度≥99.99％的氩气、六氟化硫和一氧化碳组成的混合气体，混合气体中六氟化硫的体积百分比为9-11％，一氧化碳的体积百分比为3-5％。
23、经过炉内精炼剂喷吹精炼后，铝合金液的气渣含量已大幅降低，但铝合金液中仍然含有气和渣，原因是精炼剂喷吹精炼又重新带入氯盐和氟盐等夹杂物。另外，精炼剂喷吹精炼虽然也有除氢作用，但除氢效果有限，原因是精炼剂中不可避免地含有水分，在喷吹精炼时又会带入水分，使铝合金液重新吸氢，使精炼剂喷吹精炼的除氢始终处于一个动态平衡过程，通常精炼剂喷吹精炼很难将铝合金液的含氢量降低到0.1ml/100gal以下。因此，为了获得高洁净的铝合金液，还必须进行炉外在线除气过滤处理。
24、现有除气箱除气技术中，除气箱内通入的除气介质通常是惰性气体氮气或氩气，或者惰性气体和氯气的混合气体，由于氮气、氩气和氯气的相对分子质量小，气体的密度小，其中，氮气的相对分子质量为28.01，密度为1.25kg/m3。氩气的相对分子质量为39.94，密度为1.78kg/m3。氯气的相对分子质量为70.91，密度为3.21kg/m3。导致气泡在铝合金液中的上浮速度较快，气泡与铝合金液的接触时间较短，这极大影响了除气箱的除气效果。另外，虽然氯气的相对密度较大，但氯气属于有强烈刺激性气味的有毒气体，不仅会严重腐蚀设备，还会造成环境污染。
25、针对现有除气箱除气技术存在的问题与不足，为了提高除气箱的除气效果，本发明在除气箱通入的除气介质是由纯度≥99.99％的氩气、六氟化硫和一氧化碳组成的混合气体，其中，六氟化硫是一种高密度、高稳定性的气体，并且六氟化硫无毒性，不燃烧也不具有腐蚀性，六氟化硫的相对分子质量为146.05，密度为6.5kg/m3，在混合气体中加入体积百分比为9-11％的六氟化硫，可显著减缓气泡在铝合金液中的上浮速度，增加气泡与铝合金液的接触时间，使气泡能够捕获吸附更多的氢气和夹杂物，从而提高除气箱的除气效果。在混合气体中加入体积百分比为3-5％的一氧化碳，目的是使一氧化碳夺取铝合金液中的氧，使之形成二氧化碳，避免氧再度与铝在气泡表面形成氧化铝膜，增强气泡捕获吸附氢和夹杂物的能力，提高除气效果，通过混合气体精炼，可将铝合金液的含氢量降低至0.1ml/100gal以下，大幅提高铝合金液的洁净度。
26、进一步地，步骤三中所述除气箱内的石墨转子的转速为400-500转/分钟，混合气体的流量为4-5立方米/小时，混合气体的压力为0.2-0.3mpa。
27、除气箱除气是将铝合金液流过除气箱，利用除气箱内高速旋转的石墨转子将混合气体剪切破碎成细小、均匀的气泡，利用氢在铝合金液与气泡间的分压差，使铝合金液中的氢原子不断扩散到气泡内，然后气泡沿螺旋状轨迹上浮逸出铝合金液。除气箱的除气效果还与石墨转子的转速、混合气体的流量和压力有关。石墨转子的转速不能太低，否则无法剪切破碎气泡，但转速也不能太高，否者容易造成铝业飞溅。混合气体的流量不能太低，压力不能太小，否者气泡数量太少，但流量也不用太多，压力不用太高，否者也会增加生产成本和导致铝合金液飞溅太严重。
28、进一步地，步骤三中所述过滤箱为管式过滤箱。管式过滤箱的过滤介质是陶瓷过滤管，陶瓷过滤管是由粒径细小的氮化硅陶瓷颗粒与粘结剂高温烧结而成，内部有大量曲折的孔隙，当铝合金液流过陶瓷过滤管时，夹杂物被吸附或阻挡在陶瓷过滤管的表面和孔隙内壁上，达到过滤除杂作用。陶瓷过滤管的热强度高，抗热冲击、热侵蚀能力强，过滤量大，过滤效率高。管式过滤箱的结构和使用方法有公开文献资料可查，在此不再赘叙。管式过滤属于高精度过滤，经管式过滤后铝合金液中5μm以上夹杂物的去除率可达到98％以上，铝合金液中的渣含量可降低到0.05mm2/kg，从而大幅度提高铝合金液的洁净度，避免夹杂物的存在而导致双零铝箔产生针孔、撕裂等缺陷，提高双零铝箔的强度、塑性和耐腐蚀性能。
29、进一步地，步骤四中所述超声波的频率为30-40khz，超声波的功率为10-15kw，铝合金液温度为690-700℃，铸轧速度为800-900毫米/分钟，铝板卷ⅰ的厚度为6-8毫米。
30、双零铝箔对铸轧铝板坯的组织成分的均匀性要求较高，铝板坯的晶粒粗大，成分不均都会导致双零铝箔产生撕裂、色差、花斑等缺陷。铸轧是通过前箱铸嘴将铝合金液直接注入铸轧机的两个铸轧辊缝，在铸轧辊的冷却和压力作用冷却凝固成铝板坯。常规铸轧条件下，由于铝合金液非平衡凝固，会导致铸轧铝板坯的晶粒粗大，铝板坯横截面上成分产生偏析，导致组织成分不均匀，无法满足双零铝箔的生产需要。
31、针对现有常规铸轧存在的问题与不足，本发明采取在超声波作用下进行铸轧，将超声波的探头是设置在铸轧机的前箱铝合金液中，通过超声波的振动和声空化效应，提高铸轧区铝合金液的温度均匀性，增加晶粒异质形核数量，避免铝合金液的成分产生偏析，从而有效细化铸轧铝板坯的晶粒，提高铸轧铝板坯的成分均匀性。为了有效发挥超声波的作用，满足双零铝箔对铸轧铝板坯的要求，超声波的频率不能低于30khz，超声波的功率不能低于10kw，否则无法获得晶粒足够细小和成分足够均匀的铸轧铝板坯。另外，铝板坯的厚度不能低于6毫米，否者后续双零铝箔轧制过程中无法获得足够的变形量。但铝板坯的厚度也不能太厚，否则会增加后续铝板坯的冷轧和退火的次数。
32、进一步地，步骤五中所述高温退火的温度560-570℃，退火时间为12-14小时，所述铝板卷ⅱ的厚度为3-4毫米。
33、进一步地，步骤六中所述中温退火的温度420-430℃，退火时间为10-12小时，所述铝箔卷ⅰ的厚度为0.1-0.2毫米。
34、进一步地，步骤七中所述低温退火的温度220-230℃，退火时间为5-6小时，所述铝箔卷ⅱ的厚度为0.02-0.04毫米。
35、进一步地，步骤八中所述成品退火的温度为180-190℃，退火时间为3-4小时，所述双零铝箔的厚度为0.005-0.009毫米。
36、铸轧铝板坯必须经过多道次的冷轧和退火后才能获得最终的双零铝箔。而冷轧和退火工艺的控制对于获得高质量的双零铝箔至关重要，需要合理分配各道次冷轧的变形量，包括第一次冷轧、第二次冷轧、第三次冷轧和第四次冷轧的变形量，同时严格控制高温退火、中温退火、低温退火和成品退火的退火温度。各道次冷轧的变形量和退火温度如果不合理，会导致铝板卷和铝箔卷产生开裂，无法得到高质量高性能的双零铝箔。
37、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
38、(1)本发明通过采用高效多功能的再结晶型粉末精炼剂进行炉内喷吹精炼、混合气体除气箱在线除气和陶瓷管管式过滤，大幅降低铝合金液的气渣含量，使铝合金液的含氢量降低至0.1ml/100gal以下，夹杂物含量降低至0.05mm2/kgal以下，通过大幅提高铝合金液的洁净度，消除了气孔和夹杂物对双零铝箔力学性能的危害，提高了双零铝箔的强度和塑性，避免气孔和夹杂物会导致双零铝箔产生针孔、鼓泡、撕裂等缺陷，提高了双零铝箔的成品率。
39、(2)本发明解决了现有轧制铝板坯生产双零铝箔普遍存在的强度偏低，塑性不足和针孔偏多的问题，生产的双零铝箔的抗拉强度高于100mpa，断后伸长率大于5％，针孔数小于50个/平方米，具有强度高、延展性好和针孔数少的优点。
40、(3)本发明大幅缩短了双零铝箔的生产工艺流程，减少了生产工序，提高了双零铝箔的生产效率，降低了生产成本。
1.一种双零铝箔，其特征在于，所述双零铝箔由以下质量百分比的成分组成：si 0.1-0.3％，fe 0.5-0.9％，zn≤0.1％，cu≤0.05％，mn≤0.05％，mg≤0.05％，v≤0.05％，余量为al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个含量≤0.03％，其它杂质总量≤0.1％。
2.一种利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，该方法用于生产如权利要求1所述的双零铝箔，其特征在于，依次包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特征在于，步骤一中所述熔炼配制铝合金液采用的熔铝炉为蓄热式燃气熔铝炉，加热熔化温度为720-740℃。
4.根据权利要求2所述利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特征在于，步骤二中所述氩气的纯度≥99.99％，粉末精炼剂的用量为铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为10-20分钟，所述粉末精炼剂由以下质量百分比的成分组成：nacl 35.12％，naf19.84％，ticl3 16.51％，srso4 10.06％，kpo3 11.45％，na2b4o7 7.02％，粉末精炼剂的制备方法依次包括以下步骤：(1)按精炼剂的成分组成及质量百分比，选用纯度≥99.8％的nacl、naf、ticl3、srso4、kpo3、na2b4o7为原材料进行配料；(2)将配料加入到温度70℃的水中搅拌溶解成水溶液，水与配料的质量比为1.2，然后加热至100℃蒸发水溶液，得到固体结晶物；(3)将固体结晶物破碎成粒径小于2毫米的粉末，将粉末在160℃烘干脱水4小时，得到所述精炼剂。
5.根据权利要求2所述利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特征在于，步骤三中所述除气箱内通入的除气介质是由纯度≥99.99％的氩气、六氟化硫和一氧化碳组成的混合气体，混合气体中六氟化硫的体积百分比为9-11％，一氧化碳的体积百分比为3-5％，所述除气箱内的石墨转子的转速为400-500转/分钟，混合气体的流量为4-5立方米/小时，混合气体的压力为0.2-0.3mpa。
6.根据权利要求2所述利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特征在于，步骤四中所述超声波的频率为30-40khz，超声波的功率为10-15kw，铝合金液温度为690-700℃，铸轧速度为800-900毫米/分钟，铝板卷ⅰ的厚度为6-8毫米。
7.根据权利要求2所述利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特征在于，步骤五中所述高温退火的温度560-570℃，退火时间为12-14小时，所述铝板卷ⅱ的厚度为3-4毫米。
8.根据权利要求2所述利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特征在于，步骤六中所述中温退火的温度420-430℃，退火时间为10-12小时，所述铝箔卷ⅰ的厚度为0.1-0.2毫米。
9.根据权利要求2所述利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特征在于，步骤七中所述低温退火的温度220-230℃，退火时间为5-6小时，所述铝箔卷ⅱ的厚度为0.02-0.04毫米。
10.根据权利要求2所述利用铸轧铝板坯生产双零铝箔的方法，其特征在于，步骤八中所述成品退火的温度为180-190℃，退火时间为3-4小时，所述双零铝箔的厚度为0.005-0.009毫米。
