通过扫描电子显微镜分析铝箔断带的原因
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实验二典型断口的扫描电子显微分析Nancy(2010-07-16 14:21:52)1.概述断口是断裂失效中两断裂分离面的简称。
由于断口真实地记录了裂纹由萌生、扩展直至失稳断裂全过程的各种与断裂有关的信息。
因此,断口上的各种断裂信息是断裂力学、断裂化学和断裂物理等诸多内外因素综合作用的结果,对断口进行定性和定量分析,可为断裂失效模式的确定提供有力依据,为断裂失效原因的诊断提供线索。
断口金相学不仅能在设备失效后进行诊断分析,还可为新产品、新装备投入使用进行预研预测。
断口、裂纹及冶金、工艺损伤缺陷分析是失效分析工作的基础。
实践证明,没有断口、裂纹及损伤缺陷分析的正确诊断结果,是无法提出失效分析的准确结论的。
采用扫描电镜可对金属断裂典型断口形貌进行观察,还可对其微区成分进行分析。
本实验具体内容为:利用二次电子成像,观察金属断裂典型断口形貌,了解典型断口的微观特征.的成分差别。
2.实验目的(1)熟悉二次电子成像观察方法,了解金属材料典型断口形貌特征:(2)掌握双相不锈钢冲击断口形貌特征;(3)掌握X70钢疲劳断口形貌特征。
3.实验装置及材料(1)扫描电子显微镜(JSM-6390A型)一台;(2)超声清洗仪一台;(3)断口试样若干;(4)放大镜一只;(5)吹风机一只;(6)无水酒精若干。
4.实验原理4.1金属材料典型断口特征:(1)断口宏观形貌特征对韧性金属材料一次过载造成的延性断裂,宏观上的基本特征通常表现为三个特征区,即纤维区、放射区和剪切唇区。
这三个特征区是断口的三要素。
在实际的宏观失效分析中,一般将断口分为延性断裂断口、脆性断裂断口和疲劳断裂断口。
表13-1列出了这三种典型断口的宏观形貌特征,根据这些特征,可诊断出断口的宏观类型。
表13-1 典型断口的宏观形貌特征(2)断口微观形貌特征断口上常见的微观特征有韧窝、滑移特征、解理特征、准解理特征、沿晶断裂特征和疲劳断裂特征等断裂特征花样。
①韧窝特征金属延性断裂的主要微观特征是,材料在微区范围内塑性变形产生的显微孔洞经形核、长大、聚集直至最后相互连接而导致断裂后在断口表面上所留下的痕迹。
铝箔暗面亮点缺陷成因及其预防措施陈登斌;侯志文;施文良;沈建国;贺有为【摘要】采用铸轧坯生产的电池铝箔暗面发现有亮点缺陷,缺陷垂直于轧制方向且随机无周期性分布.光学显微镜及扫描电镜检测表明,缺陷所在位置粗糙度明显低于正常区域的.双合铝箔截面金相检测结果表明,亮点缺陷与铝箔中的硬质颗粒密切相关.通过能谱分析确定硬质颗粒为Si颗粒、TiB2团聚体、Al3Fe团聚体.硬质颗粒的硬度大于铝基体的,且在冷轧过程中不易发生变形.因此,当双合铝箔精轧时,硬质颗粒周围的铝基体发生塑性变形,不与轧辊接触的暗面(自由面)之间产生抛光效果,最终导致亮点缺陷形成.根据该缺陷形成的原因,提出了相应的预防措施.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2018(046)006【总页数】5页(P25-28,66)【关键词】电池铝箔;硬质颗粒;亮点缺陷;铸轧【作者】陈登斌;侯志文;施文良;沈建国;贺有为【作者单位】永杰新材料股份有限公司浙江省永杰铝合金新材料研究院,浙江杭州311222;浙江永杰铝业有限公司,浙江杭州311222;永杰新材料股份有限公司浙江省永杰铝合金新材料研究院,浙江杭州311222;永杰新材料股份有限公司浙江省永杰铝合金新材料研究院,浙江杭州311222;永杰新材料股份有限公司浙江省永杰铝合金新材料研究院,浙江杭州311222【正文语种】中文【中图分类】TG339铝箔在食品、医药、电子工业等领域得到广泛应用,且用量呈现不断上升趋势。
特别是国家“十二五”规划及“十三五”规划中对于新能源汽车的大力支持,铝箔在锂电池上的应用也得到充分发展,锂电池铝箔生产也成为铝箔行业的一个重要细分领域[1-4]。
国内诸多铝箔生产厂家如杭州五星、浙江永杰、山东德利等铝加工企业都把电池铝箔作为一种重要的产品。
电池铝箔在下游工序需在其表面涂覆石墨等活性物质并进行压延,在压延过程中如果铝箔存在缺陷时则易产生裂纹,影响电池电容、循环寿命等性能,严重的甚至在压延过程中断带,影响生产效率。
铝箔针孔产生原因及预防措施张国伟;文建平;陈海红【摘要】简要介绍了铝箔针孔的类型及其微观组织特征,详细分析了铝箔针孔在各工序产生的原因机制,并提出了切实可行的预防措施及生产各工序中的有效控制针孔的方法,可供生产铝箔过程中避免针孔超标之参考.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2011(039)009【总页数】7页(P35-40,64)【关键词】铝箔;针孔;改进;控制方法【作者】张国伟;文建平;陈海红【作者单位】广西机电职业技术学院,广西南宁530007;广西南南铝箔有限公司,广西南宁530031;广西南南铝加工有限公司,广西南宁530031【正文语种】中文【中图分类】TG3391 针孔的定义及检测方法铝箔表面迎光可见的不规则小孔中,小于0.3 mm的为针孔,等于或大于0.3 mm 的称为孔洞。
针孔的检测方法:在规定的环境及灯箱光源下,利用铝箔针孔的透光性来观察针孔的数量,并测量针孔的尺寸[1-2]。
具体检测标准按“GB/T 22638.2-2008 针孔的检测”。
2 针孔的分类及其特征2.1 宏观分类及其特征从宏观上看,铝箔针孔大致可分为三类:密集型针孔(如图1a),大针孔(如图1b)和孤立的针孔(如图1c)等。
主要通过金相手段观察来辨认它们。
2.2 微观分类及其特征从微观上看针孔的产生物,铝箔针孔可分为:化合物类,夹杂物类,非金属压入类、金属压入类和铝屑压入类等。
主要使用扫描电镜、能谱仪、电子探针及光学显微镜等手段来观察,一般工厂企业可采用带摄影的反射光学显微镜进行观察。
(1)化合物类化合物类针孔缺陷的典型显微组织如图2a,周围金属无明显堆积及异常变形,能谱分析证明针孔缺陷处的块状物的成分主要含有Al、Fe、Mn等元素。
其宏观特征多为穿透型针孔。
图1 铝箔针孔的宏观类型Fig.1 Types of aluminum foil pinhole(2)夹杂物类夹杂物类针孔缺陷的典型显微形貌见图2b,由于夹杂物的存在使金属连续性破坏而形成针孔。
铝箔常见缺陷1.针孔箔材穿透的无规律的孔眼。
随厚度减薄,针孔数量增多,迎光可见似针尖细小孔眼,有时密集成行。
1.1 产生原因1.1.1坯料中带有夹杂、气道、擦划伤、金属或非金属压入物等缺陷。
1.1.2轧辊表面粗糙或有缺陷。
1.1.3轧制时后张力太大。
1.1.4轧制油不清洁。
1.1.5坯料表面有严重麻皮(松树枝状)。
1.1.6铝箔轧制时,各种原因造成的金属及非金属压入。
1.1.7轧辊出眼。
1.1.8 外部环境差、灰尘大。
1.2 预防措施1.2.1提高铝箔坯料的质量,采取有效措施,加强对铝熔体的净化,消除气道、夹杂废品。
1.2.2 轧制过程中防止金属及非金属压入。
1.2.3 箔材轧制时严格控制后张力的合理给定。
1.2.4 加强对轧制油的过滤,减少夹杂、脏物的产生。
1.2.5 对铝箔的生产,箔轧机的外部环境很关键,因此要搞好环境卫生,做到文明生产。
2.开缝铝箔经轧制后按纵向自然裂开。
2.1 产生原因2.1.1 轧制时后张力太小。
2.1.2上道次板形控制不当,来料两边紧、中间松或一边紧一边松。
2.1.3辊型控制不当。
2.1.4双合滴油过大或不均匀。
2.2 预防措施2.2.1 轧制时,在允许的范围内尽量增大后张力。
2.2.2 控制来料的板形,使其平整。
2.2.3 轧制时合理的控制冷却润滑油的喷射量和位置。
2.2.4 轧辊磨削严格按规定的参数执行。
2.2.5 双合滴油时,使滴油嘴畅通并控制滴油量。
3.松树枝状花纹(麻皮)箔材表面呈现的有规律的松树枝状花纹。
表面有明显的色差,但较光滑。
3.1产生原因3.1.1轧制时道次压下量过大,金属在轧辊间由于摩擦力大,流动速度慢,产生滑移。
3.1.2辊型不好,温度不均。
3.1.3轧辊粗糙度不均。
3.1.4由于添加剂含量不够等原因造成油膜强度不够。
3.1.5 轧辊局部温度过高。
3.2预防措施3.2.1 轧制时适当控制道次压下量。
3.2.2 控制冷却润滑油的喷射量和位置,获得良好的板形。
金属断裂与失效分析(刘尚慈编)第一章概述失效:机械装备或机械零件丧失其规定功能的现象。
失效类型:表面损伤、断裂、变形、材质变化失效等。
第二章金属断裂失效分析的基本思路§2—1 断裂失效分析的基本程序一、现场调查二、残骸分析三、实验研究(一)零件结构、制作工艺及受力状况的分析(二)无损检测(三)材质分析,包括成分、性能和微观组织结构分析(四)断口分析(五)断裂力学分析以线弹性理学为基础,分析裂纹前沿附近的受力状态,以应力强度因子K作为应力场的主要参量。
K I=Yσ(πα)1/2脆性断裂时,裂纹不发生失稳扩展的条件:K I<K IC对一定尺寸裂纹,其失稳的“临界应力”为:σc=K IC / Y(πα)1/2应力不变,裂纹失稳的“临界裂纹尺寸”为:αc=(K IC / Yσ)2/π中低强度材料,当断裂前发生大范围屈服时,按弹塑性断裂力学提出的裂纹顶端张开位移[COD(δ)]作为材料的断裂韧性参量,当工作应力小于屈服极限时:δ=(8σsα/πE)ln sec(πσ/2σs)不发生断裂的条件为:δ<δC(临界张开位移)J积分判据:对一定材料在大范围屈服的情况下,裂纹尖端应力应变场强度由形变功差率J来描述。
张开型裂纹不断裂的判据为:J<J ICK IC——断裂韧性;K ISCC——应力腐蚀门槛值(六)模拟试验四、综合分析分析报告的内涵:①失效零部件的描述;②失效零部件的服役条件;③失效前的使用记录;④零部件的制造及处理工艺;⑤零件的力学分析;⑥材料质量的评价;⑦失效的主要原因及其影响因素;⑧预防措施及改进建议等。
五、回访与促进建议的贯彻§2—2 实效分析的基本思路一、强度分析思路二、断裂失效的统计分析三、断裂失效分析的故障树技术第三章金属的裂纹§3—1 裂纹的形态与分类裂纹:两侧凹凸不平,偶合自然。
裂纹经变形后,局部磨钝是偶合特征不明显;在氧化或腐蚀环境下,裂缝的两侧耦合特征也可能降低。
一、概述铝是一种具有良好导热性和强度的金属材料,被广泛应用于包装、建筑和汽车制造等领域。
而在包装领域,铝箔常被用于制作食品包装袋或药品包装袋,其主要作用是阻隔水汽、光照和氧气,保护袋内物质的质量和稳定性。
而铝箔的阻隔效果与铝层的厚度密切相关。
本研究旨在探讨铝层厚度对水汽渗透率的影响。
二、铝层厚度与水汽渗透率的关系1. 铝层厚度与阻隔效果的理论基础铝箔具有微孔结构,其阻隔效果取决于铝层的厚度。
铝层厚度越大,铝箔对水汽的阻隔效果越好。
这是因为较厚的铝层可以更有效地阻挡水汽分子的通过,减少水汽的渗透。
2. 实验验证通过实验测量不同厚度铝箔的水汽渗透率,可以验证铝层厚度与阻隔效果的关系。
通过比较不同厚度铝箔的水汽透过率,得出不同厚度铝层对水汽渗透率的影响规律。
三、实验设计与方法1. 实验材料:选取不同厚度的铝箔样品,包括薄膜铝箔和厚膜铝箔。
2. 实验仪器:使用水汽渗透率测试仪器,采用标准测试方法对不同厚度铝箔的水汽渗透率进行测量。
3. 实验步骤:将不同厚度的铝箔样品固定在水汽渗透率测试仪器上,记录一定时间内铝箔的透湿量,计算水汽渗透率。
四、实验结果根据实验数据统计,得出不同厚度铝箔的水汽渗透率情况,绘制出铝层厚度与水汽渗透率的关系曲线。
五、数据分析1. 铝层厚度与水汽渗透率的关系分析实验结果,得出不同厚度铝箔样品的水汽渗透率随着铝层厚度增加而减小的规律。
厚膜铝箔的水汽渗透率明显低于薄膜铝箔。
2. 影响因素分析探讨铝层厚度对水汽渗透率的影响主要受到铝箔本身的材质、微孔结构和加工工艺等因素的影响。
六、结论与展望本研究通过实验验证了铝层厚度对水汽渗透率的影响规律,为铝箔包装材料的设计和应用提供了理论依据。
未来可通过优化铝箔材料和加工工艺,进一步提高铝箔的阻隔效果,提高包装材料的质量和功能。
也可以探讨其他因素对铝箔阻隔效果的影响,为包装材料的改进和创新提供参考。
铝层厚度对水汽渗透率有明显影响,本研究为进一步提高铝箔包装材料的阻隔效果和质量提供了科学依据和技术支持。
目录1 绪论11.1断口分析的意义11.2 对显微组织及断口缺陷的理论分析11.3研究方法和实验设计31.4预期结果和意义32 实验过程42.1 生产工艺42.1.1 加料42.1.2 精炼42.1.3 保温、扒渣和放料52.1. 4 单线除气和单线过滤52.1. 5连铸62.2 实验过程62.2. 1 试样的选取62.2.2 金相试样的制取82.2.3 用显微镜观察92.3 观察方法102.3.1显微组织的观察102.3.2 对断口形貌的观察113 实验结果及分析123.1对所取K模试样的观察123.2 金相试样的观察及分析133.2.1 对显微组织的观察133.2.2 断口缺陷16结论24致谢25参考文献26 附录281 绪论1.1断口分析的意义随着现代科技的发展以及现代工业的需求,作为21世纪三大支柱产业的材料科学正朝着高比强度,高强高韧等综合性能等方向发展。
长久以来,铸造铝合金以其价廉、质轻、性能可靠等因素在工业应用中获得了较大的发展。
尤其随着近年来对轨道交通材料轻量化的要求日益迫切[1],作为铸造铝合金中应用最广的A356铝合金具有铸造流动性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小,经过变质和热处理后,具有良好的力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和较好的机械加工性能[2-3],与钢轮毂相比,铝合金轮毂具有质量轻、安全、舒适、节能等,在汽车和航空工业上得到了日益广泛的应用[4]。
然而,由于其凝固收缩,同时在熔融状态下很容易溶入氢,因此铸造铝合金不可避免地包含一定数量的缺陷,比如空隙、氧化物、孔洞和非金属夹杂物等[5-7]。
这些缺陷对构件的力学性能影响较大,如含1%体积分数的空隙将导致其疲劳50%,疲劳极限降20%[8-9]。
所以研究构件中缺陷的性质、数量、尺寸和分布位置对力学性能的影响具有重要意义[10]。
而这些缺陷往往是通过显微组织和断口分析来研究的。
另外,通过显微组织和断口分析所得到的结果可以分析这些缺陷产生的原因,研究断裂机理,比结合工艺过程分析缺陷产生的原因,从而对改进工艺提出一定的有效措施,确定较好的生产工艺,以提高铝合金铸锭的性能。
电子显微镜作业一、判断题1.俄歇电子是从距样品表面几个埃深度范围内发射的并具有特征能量的二次电子。
(√)2.透镜光阑的作用是限制扫描电子束入射试样时的发散度。
(×)3.改变扫描线圈锯齿波的振幅可改变扫描速度,改变扫描线圈电源锯齿波的频率可改变放大倍数。
(×)4.扫描电子显微镜分辨本领的测定方法有两种:一种是测量相邻两条亮线中心间的距离,所测得的最小值就是分辨本领;另一种是测量暗区的宽度,测得的最小宽度定为分辨本领。
(×)二、选择填空1.电镜的分辨本领主要取决于(A)的分辨本领。
A.物镜;B.中间镜;C.投影镜;D.长磁透镜2.增加样品反差的方法经常有(A、B))。
A.染色;B.重金属投影;C.超薄切片;D.复型3.(B)是用来观察聚合物表面的一种制样方法。
A.“超薄切片”;B.“复型”技术;C.染色;D.支持膜4.(A)是研究本体高聚物内部结构的主要方法。
A.“超薄切片”;B.“复型”技术;C.染色;D.支持膜5.入射电子中与试样表层原子碰撞发生弹性散射和非弹性散射后从试样表面反射回来的那部分一次电子统称为(B)电子。
A.二次电子;B.背散射电子;C.反冲电子;D.透射电子。
6.扫描电子显微镜的(C)是利用对试样表面形貌敏感的物理信号作为调制信号得到的一种像衬度。
A.散射衬度;B.衍射衬度;C.表面形貌衬度;D.原子序数衬度。
7.(A)是从距样品表面10nm左右深度范围内激发出来的低能电子。
A.二次电子;B.背散射电子;C.吸收电子;D.透射电子。
8.扫描电子显微镜图像的衬度原理有(B)。
(a)散射衬度(b)表面形貌衬度(c)衍射衬度(d)相位衬度9.下面的图中(C)的二次电子信号最大。
10.下面的图中θC>θA>θB,在荧光屏上或照片上(C )小刻面的像最亮。
二.填空题1.(背散射)电子是指被固体样品中的原子核或核外电子反弹回来的一部分入射电子,来自样品表面(几百)nm 深度范围,其产额随原子序数增大而(增多),可用作形貌分析、成分分析(原子序数衬度)以及结构分析。
通过扫描电子显微镜分析铝箔断带的原因义新国✉孟红波田常娟贵州中铝铝业,贵州550013✉通信作者,E-mail: 287472670@摘要在对铸轧卷生产的双零铝箔轧制生产长期跟踪的情况下,收集大量断带缺陷样品,通过现代先进材料检测方法——扫描电子显微镜对缺陷处进行高倍数形貌分析和能谱成分分析,并结合前后工序情况、来料情况、辅助材料情况、缺陷产生时的实际情况,联动的从理论和实际双层面上分析双零铝箔轧制时断带产生的不同原因。
提出了相应的减轻或消除缺陷的措施。
关键词双零铝箔;铸轧;断带;扫描电镜分类号断带是影响铝箔轧制效率的主要原因之一,断带造成的不良影响有增加停机时间、断带处废料、接头率增加、接头处铝箔质量问题,甚至会有安全隐患[1]。
找到断带原因并制定相应的措施是提高铝箔轧制效率和铝箔质量的关键点之一。
扫描电子显微镜是一种先进的现代材料分析技术,可以对铝箔断带缺陷样品进行表面形貌分析和成分分析,从而从本质上弄清铝箔断带的真正原因。
本文通过对厚度6um-6.5um,合金成分为1235的200多份铸轧生产铝箔缺陷样品进行扫描电镜分析,初步得出造成铝箔断带的主要原因有:坯料质量(包含铸轧质量、坯料板形、坯料表面质量等)、箔轧工艺(包含轧制参数、轧制油、氧化、轧辊、操作方法)、生产环境(包含车间粉尘、蚊虫、设备油污、划伤等)。
1 坯料质量对铝箔断带的影响及对应的解决措施1.1 铸轧熔体质量1.1.1 晶粒细化剂Al-Ti-B系列的晶粒细化剂以棒状形态加入铝液中,其原始成分为Al3Ti和TiB2相,TiB2的相对分子量比铝熔体大,易沉积大铝液底部,铸轧时被带到铸轧卷表面。
同时TiB2粒子会与铝材表面的Al、O等接触成团,形成疏松组织[2],在后续箔轧的随着铝材的压薄,疏松组织穿破铝材或形成裂纹源,造成断带。
典型的形貌图和成分图如下:在本次断带样品扫描分析中,检测到含Ti的疏松组织占比较大。
所以晶粒细化剂加入不当是造成断带的主要原因之一。
解决措施的关键点是控制Al-Ti-B晶粒细化剂的加入速度、加入量和加入点,减少TiB2相的沉积,同时使沉积的TiB2相重熔到铝液中,同时研究新型的晶粒细化剂也有必要。
1.1.2 铸轧夹渣净化处理不彻底、铸嘴结渣脱落、铝液转移过程中混入氧化膜、高温炉或溜槽中的耐火材料剥落都是铸轧板中带有氧化铝夹渣的原因[3]。
这类夹渣主要成分为氧化铝,熔点高、硬度且没有延展性,较双零铝箔厚度来说,夹渣的尺寸很大,轧制到较薄厚度时往往刺穿箔面形成裂纹源,再扩展开裂断带。
减少铸轧夹渣断带的主要措施是减少夹渣混入铝板的量,主要有加强熔体净化处理、定期清洁高温炉、注意固定溜槽的内壁剥落情况、定期更换活动溜槽、铸嘴材料和制作工艺改进、一次立板生产卷数控制等。
1.1.3 氢含量铝熔体易吸收氢气,且随着温度越高含氢量越大,氢在铝液中以小气泡的形式存在,随着铝液流入铸轧区并被压入固态铝板内。
这种内部残留有微小气泡的铝板,在轧制到一定厚度会进行高温退火和中间退火,其内部的微小气泡就有可能受热膨胀[4],随着铝板被轧制的更薄,这些气泡有可能暴露到箔材表面裂开,从而造成铝箔断带。
这种断带样品通常检测不到异物或成分异常,典型的扫描图如下:减少铝液中氢含量是整个行业一直关注和研究的课题,减少氢含量的主要方向就是加强精炼的效果,炉内和炉外精炼都必不可少。
目前国内外比较先进的炉内精炼技术有溶剂喷射精炼、透气砖精炼、炉顶吹气精炼、炉侧吹气或固体精炼剂精炼[5]。
1.1.4 中间合金溶解不均匀在铝水熔炼的过程中,为了达到规定的合金成分,需要加入Fe、Si、Mn等中间合金,一般以Al-Fe合金、Al-Si合金、Al-Mn合金或铁剂、速溶硅或锰剂的形式加入,然后进行充分搅拌。
若搅拌操作不当或中间合金质量不达标,导致Fe、Si、Mn等元素不完全溶解。
下图为Fe元素溶解不均匀的断带电镜图:下图为Si元素溶解不均匀的断带电镜图:选择优质的中间合金原料并加强入厂检测,控制好熔炼工艺,如金属铝水温度和熔炼时间是减少因中间合金溶解不均匀造成断带的两大主要措施。
1.2 箔坯质量缺陷箔坯质量缺陷箔轧断带的主要类型有:板型缺陷,箔坯表面质量问题如黑油、氧化、划伤等,原始成分不合理及高温退火造成的粗大第二相等。
除表面质量问题有可能被电镜检测出外,其它两类很难检测出。
下图为黑油造成的缺陷样品电镜分析图:当然,不仅是箔坯表面的黑油能造成箔轧断带,箔轧本身过程中带入黑油也可能造成断带。
并非所有的黑油混入都能引起断带,较轻微的可能只形成表面黑线,较严重的才会引起断带。
据周亚军分析,油泥主要由40%的铝屑、60%的轧制油及其氧化物组成的粘稠状黑色物质[6]。
与本文实际观测到的情形很吻合。
缺陷样品宏观上能早箔面上看到明显的黑色物质,能谱检测出铝和轧制油及氧化物的成分。
减少油泥缺陷的主要措施有加强轧制油管理,采用优质的轧制基础油和添加剂,提高其稳定性。
另外对已生成油泥的轧制油可采取添加极性物质或适量抗氧化剂,增加油品的清洗和分散性能来处理。
对于另外两种箔坯缺陷,板型缺陷和成分缺陷,论述的文献较多,此处不做讨论。
2 箔轧2.1 轧制工艺在铝箔过程中,轧制速度和后张力是两个关键的调节参数。
轧制速度过大超过一定限制时,轧制区温度会上升使得润滑条件变差,轧辊和铝箔之间的摩擦加大,容易造成断带。
而后张力过大或过小都有可能出现斜角、起鼓或折皱等缺陷造成断带[7]。
在轧制缺陷样品的检测中,有一部分样品检测不出异常,这其中有可能就有因轧制工艺不当造成的。
根据来料情况调整轧制速度和后张力是主要措施。
2.2 轧制油异物压入铝箔轧制采用的是全油润滑,轧制油不仅起到润滑、清洗、冷却等作用,而且轧制过程中产生的氧化物、铝屑、环境中的粉尘以及过滤介质等都可能混入轧制油中,取轧机喷淋管中的轧制油过滤,并对过滤物进行高温处理,处理后的物质呈白色粉末状,对其进行成分分析,主要约为75%Al2O3、10%SiO2、1%Fe2O3及14%其它,硬质Al2O3的来源主要是在一定的轧制压力和变形热作用下,轧件表面的铝与轧辊表面微凸体之间发生焊合并粘附在轧辊表面,随后被冲到轧制油中且一部分被氧化,SiO2主要来自过滤介质中用的硅藻土[8]。
扫描电镜及形貌图如下,除Al、Si外,这类异物通常还附有大量的轧制油。
解决轧制油异物压入造成断带的主要措施是增强轧制油过滤效果,具体要做的是把控好过滤纸、硅藻土、活性白土等原材料的理化指标及储存条件,过滤纸在使用时背面出现漏粒现象,也应跟换新过滤纸。
另外对运行中的轧制油要定期进行污染度分析,超出指标时要及时采取措施。
2.3 氧化氧化是指在轧制的过程中(包括冷轧和箔轧),部分铝箔表面没有轧制油的覆盖或轧制油本身混入了可使铝氧化的物质,该处表面铝与氧接触形成氧化铝膜。
宏观上呈现延轧制方向的,具有一定宽度的灰白色或暗灰色条状缺陷。
这类缺陷较轻时形成色差类表面缺陷,较严重时才会造成铝箔断带。
氧化膜的成分为氧化铝,不具有延展性,在轧制过程中会裂开,垂直于轧制方向分布,根据氧化膜与其相间的正常成分区域的宽度,可以大致推测氧化产生的道次。
成分范围1是正常铝箔表面,氧含量很少,可能是检测误差,无C,成分范围2也是正常的表面,该处表面被裂开的氧化铝膜隔开,形貌有凸凹,所以能检测到少量的C和O,成分范围3为氧化铝膜,O含量最高。
根据造成氧化的原因可知,减少此类缺陷的办法主要有保证轧制油喷淋的均匀性,不可有喷淋盲区,轧制油成分需均匀,无异常成分。
更不可有其它能造成铝氧化的物质混入,如水分等。
2.4 轧辊缺陷轧辊是生产铝箔最重要的工具,其主要成分为Fe 、Cr 及少量的Mn 、Mo 、V 等。
轧辊经过磨削、冲洗达到需要的凸度、粗糙度和表面质量要求。
如果操作不当,可能出现表面拉毛、灼伤、啃伤等表面缺陷,就可能导致磨削物残留在缺陷处并且在随后的使用过程中进入铝箔表面,由于这些磨削物是轧辊和砂轮的脱落物,硬度很大,极易造成铝箔断带。
下图是轧辊缺陷造成断带的扫描电镜图,能谱成分检测压入铝箔的异物与轧辊成分一致,不同尺寸的异物压入铝箔表面造成断带。
防止轧辊缺陷造成断带的主要方法是选择硬度和粒度合适的砂轮,冷却液冲洗要及时充分,控制好磨削参数,避免其他轧辊磨削过程的中异常等[9]。
2.5 粘铝粘铝断带是指在卷取的过程中,两层铝箔之间发生粘连,在下个道次开卷时无法正常分开,造成的撕裂断带。
造成铝箔之间发生粘连的可能原因有局部高粘度油混入、局部轧制油老化、喷淋量局部过少等。
下图为粘铝断带缺陷样品的电镜检测图,从形貌图上可看到一层层状物粘附在正常铝箔上,成分检测显示该物质为铝。
粘铝断带在所有断带样品中的占比不大,偶有出现。
且不具有规律性。
成分点/Wt%C O Al 范围10 0.22 99.78 范围2 2.990.65 96.36 范围35.6 10.18 84.22 12 3由于粘铝断带具有偶然性,故针对粘铝断带无需采取专门的措施,加强日常的轧制油管理及采用良好的喷淋操作方法即可。
3 生产环境3.1 环境粉尘铝箔生产车间的粉尘没有特殊性,与一般空气中的粉尘相似。
粉尘的固态无机物质混入辊缝中,如果这些物质具有一定的尺寸和硬度,就可能造成铝箔断带。
粉尘的主要成分为SiO2、CaO等。
较严重的缺陷图如下图所示,也有单个的SiO2或Al2O3颗粒嵌入铝箔,造成开裂引起断带的情形。
解决此类断带问题的措施是保持环境卫生和设备清洁,车间也可洒水除尘。
且洒水切勿碰到铝卷,另外如果车间其它部分有施工,一定需要将施工区域隔离,避免扬尘扩散。
3.2 蚊虫压入这类断带随季节性出现的规律特别明显,基本只出现在7-10月份蚊虫最多的时候,形貌图也比较特别,呈明显的团聚突出,且有较强的放电现象,成分分析中P、S含量较高,基本符合生物体的成分组成(生物体成分为C、H、O、N、P、S,扫描电镜H、N峰较难辨认)。
避免此类缺陷的措施主要是减少厂房的蚊虫数量,具体方法有提高厂房的密封性,禁止蚊虫进入,装灭蚊灯消灭已进入的蚊虫以及厂房角落卫生阻止蚊虫的繁殖。
3.3 擦划伤擦划伤分为通长划伤和一般擦伤,通常都能引起断带,轧辊辊缝附近的各种导板、挡板若操作不当,就可能与铝材接触导致擦划伤,进而引起断带。
扫描电镜形貌图和能谱如下图:此类缺陷的形貌图比较典型,擦划过的铝箔表面与擦划伤介质呈一定的角度,一般为点接触擦伤,随后向两边扩张形成大的擦划痕迹。
擦划痕迹各种特征取决于作用力大小、工具的接触部位及与客体表面构成的角度。
从能谱图可以看出,擦划痕迹周围无明显异物,但能检测出Fe成分,恰好与轧辊辊缝附近的各种导板、挡板为钢铁物质相吻合。
这类缺陷没有周期性,也不经常出现,但出现一卷后一定要及时找到导致擦划伤的根源,避免批量性质量问题。