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铝箔的现状及发展趋势

来源:九壹网
第10卷第2期 2013年6月 邵阳学院学报(自然科学版) Journal of Shaoyang University(Natural Science Edition) VOI.10 No.2 Jun.2013 文章编号:1672—7010(2013)02—0074—05 铝箔的现状及发展趋势 盛志敬 ,宁爱林 ,张志龙 ,刘惊涛 ,邹利华 (1.邵阳学院,湖南邵阳422000;2.湖南省邵东县新仁铝业有限责任公司,湖南邵东422800) 摘 要:综述了铝箔的发展过程和主要用途,主要介绍了包装箔、电子电容器箔和空调 箔的生产现状、市场需求及发展趋势. 关键词:铝箔;包装箔;电子箔;空调箔;现状;发展趋势 中图分类号:TG146.21;TG335.5 8 文献标识码:A Present Situation and Development Trend of Aluminum Foil SHENG zhi-jing ,NING ai—ling ,ZHANG zhi—long ,LIU jing.tao ,ZOU li-hua (1.Shaoyang University,Shaoyang,Hunan 422000,China;2.Hunan Province Shaodong Sinren, Alcoa limited liability company,Shaodong,Hunan 422800,China) Abstract:This article describes the development process and the main purpose of the aluminum foil,and introduces production status、market demand and development trends about the packaging foil、the electronic capacitor foil and air conditioning foil. Key words:aluminum foil;packaging foil;electronic foil;air conditioning foil;status;development trends. 通常将厚度为0.O046mm~0.2mm的 铝材产品称为铝箔,铝箔加工主要包括有 铝合金的熔炼、铸造、轧制、热处理和分剪 等工艺,是铝加工工业中加工工序最多、厚 度最小、难度最大的铝材产品.目前世界上 有两种常用的加工工艺路线:熔铸 热轧 开坯 冷轧一箔轧;铸轧 冷轧 箔轧.两 条加工工艺路线都有其各自的特点,后者 生产的铝箔,生产周期短、成本低、能耗少 等优点,但是因为铸轧的结晶特点,其生产 的铸轧板组织存在结晶取向强、化学成分 偏析大及元素过饱和等特征,加工出来的 产品各向异性明显,性能较难控制;而前者 热轧开坯料,深冲过程中存在制耳率高,易 开裂,变形区不光滑等问题.铸轧还有重熔 铸轧和电解铝液铸轧之分,电解铝液铸轧 没有重熔铝锭工序,进一步减少了能耗和 生产成本,目前,是一种很有潜力的加工 工艺 ]. 收稿日期:2013—05—02 基金项目:湖南省教育厅项目(09K103)资助. 作者简介:盛志敬(1985一),男,湖南益阳人,邵阳学院2012级硕士研究生,研究方向:先进制造与材料成形 第2期 盛志敬,宁爱林,张志龙,刘惊涛,邹利华:铝箔的现状及发展趋势 75 1 铝箔的发展和应用 我国铝箔 _『l932年开始生产,快速发 展开始于改革1斤放后.上世纪90年代从国 外引进大量先进没备,生产管理和技术开 发水平逐步与现代化、国际化接轨 j.2010 年全世界铒{箔产量约为3600kt,我国产量 为1750kt,约占全球的48.6%,我国铝箔工 业至2012年全国约有150个可生产铝箔的 独立工厂或综合性企业的铝箔分厂或车 间,总生产能力超过3200kt/a,约占世界总 生产能力(5000kt/a)的64%稳居世界之 首,我国已成为用铸轧带坯生产铝箔占的 比例最大的国家之一,其中用铸轧带坯生 产0.O05mm级电力电容器箔的技术居世界 领先水平,包装用的双零六箔与电力电容 器双零五箔都已通过权威机构的认证,不 过我国生产能力≥50kt/a的企业还不多, 自行设计制造的2000mm级箔轧机在总体 运行性能方面与发达国家如德国阿申巴赫 公司(Achenbach)相比还有一定的差距,我 国还没有企业采用复合铸造锭直接轧制钎 焊复合箔的,铝箔生产企业直接参与铝箔 深加工产品制造的还很少.本世纪以来,在 市场需求的强劲带动下,我国铝箔轧制工 业持续高速发展,铝箔产能快速提高,我国 已成为名副其实的铝箔加工、消费大国,现 在正走在铝业、铝箔强国的路上 J. 铝箔由于其优良的特性,被广泛的用 于包装、机电、电子、建筑、造船、汽车制造、 航空航天等各行各业,主要应用范围如表l 所示 : 表1铝箔的应用范围 Tab.1 Application scope of aluminum foil 用于高档包装.1913年美国开始生产铝箔, 2 包装用铝箔的应用与发展 20世纪初期,包装行业开始应用铝箔 包装,当时铝箔作为最昂贵的包装材料,仅 当时主要用于El香糖、救生用品和高档商 品的包装,二战期间,铝箔用做军品包装材 料发展迅速.1948年采用成型铝箔容器包 76 邵阳学院学报(自然科学版) 第10卷 装食品.20世纪5O年代,铝纸、铝塑复合材 料开始发展,到70年代,由于彩印技术的成 熟,铝箔和铝塑复合包装快速普及,2002年 全球包装市场的规模已超过5000亿美元. 铝箔包装具有高阻隔性能、密度小、抗紫 外、常温保质期长等优势,在深加工利用上 具有易折曲、粘合性与热合性优良以及优 异的表面印刷性能和装饰效果,使铝箔在 包装领域的应用不断扩大,在食品、烟草、 Et化包装、奶制品、医药、电子产品、机械等 领域,铝箔已经成为重要的包装材料,但因 其在包装和使用过程中容易形成针孔导致 其阻隔性能降低且粘合性与热合性优良, 故铝箔多与高分子塑料聚合物、纸或者其 他金属薄板等做成复合材料使用,当然也 可以利用铝箔的这一特性制作透过性或选 择透过性膜包装材料_6 J. 在国内,通常将厚度小于0.01mm(即 小数点后有两个零的箔如0.0045mm~ 0.0095mm)的铝箔称为双零铝箔,在国际 上则称为薄箔(1ight gauge foil);而把厚度 0.01mm~0.1mm的箔称为单零箔,国际上 称为厚箔(heavy gauge foil),也有称为中厚 箔(medium gauge foil)的;把厚度不小于 0.1mm的箔称为厚箔¨ .在包装用铝箔中, 90%以上为双零铝箔.2005年全国双零铝 箔产量约11.5万吨,其铝箔产量超过美国, 成为初等铝箔强国,但是其附加值高的 0.0045ram和0.005却全部依赖进口,直到 2006年后,我国才能生产出优质低成本的 超薄双零铝箔.2008年前以南山和万基为 代表的5家新建企业,将2O台2000mm级 宽幅铝箔轧机,加入到双零铝箔制造阵营, 为我国包装工业的快速发展提供了强大的 铝箔材料保障,近几年,国内铝箔加工业实 现了高速发展,达到或者接近国际先进 水平 . 目前各种片剂、丸剂、胶囊剂、颗粒剂 等药品大部分采用铝塑泡罩的方式包装, 它的生产过程是将药品放在经吸塑成形的 塑料硬片凹坑内,再用一张经过凹版印刷 并涂有保护剂和粘合剂的铝箔与该塑料硬 片压合封口.这种包装除了能较好地保护 药品的质量性能外,还具有包装生产速度 快,成本低,质量轻,储存空间小,运输和使 用方便等特点,正是由于铝箔的优良特性, 当其制做成泡罩包装时,用时稍加压力便 可将其压破,患者取药便利,携带方便,这 种包装形式在医药包装领域得到广泛应 用,是当今主要包装潮流之一 . 3铝箔在电子工业的应用和发展 制作电解电容器的铝箔简称为电极 箔,分为阳极铝箔和阴极铝箔.将铝材通过 一系列工艺加工成铝箔后再经过表面腐蚀 处理和再氧化处理,然后进行缠绕加工,进 而制成电解电容器.腐蚀前、腐蚀后的铝箔 分别称为光箔和腐蚀箔,再氧化处理后的 铝箔称为形成箔或化成箔.铝质电解电容 器主要利用再氧化处理后铝箔呈现出的优 异介电性能,因此其技术要求和生产过程 与传统的包装铝箔有显著的差异.其中技 术难点主要集中在高压和低压阳极铝箔的 生产方面 ¨]. 电解电容器是电器产品中不可缺少的 元件,铝质电解电容器的性能优良、质量可 靠、工艺成熟、价格低廉、易于加工、使用方 便,广泛应用于信息电子设备、仪器、机电、 家电、电脑、数控车床等产品中,其中在消 费电子产品中的应用占44%l141.随着电子 产品朝着体积小型化、集成化的方向发展, 对铝质电解电容器的性能提出了更高要 求,即向着超小体积、大容量、低成本、高频 低阻抗方向发展.电极箔是铝质电解电容 器生产的关键原材料,属于中间产品,融合 了机械、电子、化工、金属材料等多学科技 术及相关产业,是高科技、高附加值产品, 工业生产上不仅要严格控制铝光箔的外形 尺寸、粗糙度、表面油渍和缺陷等,还需严 格控制铝光箔的位错密度、晶粒度、微量元 素偏析程度等组织结构.电子电容器铝箔 中第二相粒子对铝箔腐蚀后的比电容产生 很大的影响,目前对铝质电子电容器铝箔 的第二相粒子单位面积数量及其形状、尺 寸等研究比较多.这涉及到铝箔生产加工 过程中冶金质量控制技术、熔铸工艺技术、 磨辊技术、轧制工艺技术、轧制板型控制技 第2期 盛志敬,宁爱林,张志龙,刘惊涛,邹利华:铝箔的现状及发展趋势 77 术、清洗技术、热处理工艺技术、分剪工艺 技术和腐蚀工艺技术等.这些技术要求对 铝加工行业提出了严峻的挑战,近年来国 内外铝箔的生产技术取得了突飞猛进的发 展,产品性能不断提高;但是仍存在很多技 术难题需要加以攻克.目前,高纯铝、高压 电容器阳极箔的产量还不能满足需求,国 内电子铝箔多采用自己设计制造的设备进 行生产,自动化程度不高,加上高温、高电 压、复杂的工作环境使其安全生产成为了 很多企业必须面对的重大问题 卜"J. 2003年全球铝质电解电容器在消费性 电子产品需求增长的带动下,市场规模增 长约5%,达46.20亿美元,约占整体电容 器市场规模的30%;2004年,全球铝质电 解电容器市场规模继续保持发展势头,同 比增长约4%,达48.05亿美元.根据中国 电子元件行业协会信息中心的数据,2004 年我国大陆铝质电解电容器的产量达700 亿只,约占全球总产量的40%,销售额约 为70亿元人民币.近1O年来,我国铝质电 解电容器产量以每年15%的增长率迅速发 展,在全球铝质电解电容器市场中所占比 例也从1997年的26%增长到2005年的 49%.到2012年我国彩电产量达到1.15亿 台,加上传统的CRT电视向平板电视转变 的趋势非常明显,3G逐步深入我们的Et常 生活,新一代3G电子设备将需要大量的铝 质电解电容器.近几年来,显示器、电源供 应市场、主板更新以及PS2对V—Chip、汽车 电子的促进,对电容器生产厂家也提出了 更高要求:工作电压更高、耐温标准更高、 工作时间更长,未来家电市场的扩大有望 带动铝质电解电容市场持续繁荣¨ 驯. 4空调箔的应用和发展 空调箔主要是用于空调热交换器(冷 凝器和蒸发器)的制造,根据其生产工艺和 使用性能的不同而分为素箔和亲水箔.素 箔是指轧制退火,表面未经过任何处理的 铝箔,亲水箔是指在铝箔的表面涂以防腐 的无机涂层和亲水的有机涂层,其制冷效 率与素箔相比较高,同时具有防腐蚀、防霉 菌、无异味等功效,是比素箔更加理想的空 调散热材料,但其生产成本较高.早期使用 的大多是素箔,另外还有一种憎水箔,它使 铝箔具有憎水功能从而可以防止冷凝水的 粘附,由于其除霜性能有待进一步研究,它 的实际生产量很少 . 随着空调器朝着高效、节能和轻型化 的方向发展,对空调箔材的质量要求也逐 步提高,首先铝箔表面应洁净、平整,不允 许存在孔洞、划伤等缺陷;不允许出现中间 波浪,板形良好,铝箔自由展开在标准平面 上时边浪波浪峰值≤3mm,个数要求≤ 2个/3m;其次铝箔表面浸润性实验达A 级,不允许存在擦划伤、横纹、腐蚀、黑条、 黄褐色油斑和麻坑等缺陷;第三,力学性能 方面,一般抗拉强度在115N/mm 左右,伸 长率超过20%.为达到这些技术要求,空调 箔的生产加工过程中必须良好的控制化学 成分,铸造工艺、轧制工艺、退火工艺、精整 工艺等 。 . 空调行业快速发展,上世纪9O年代初 空调箔年需求量只有几千吨,目前在20万t 以上.铝箔力学性能逐渐提高的同时铝箔 的厚度逐渐减薄,十多年前,国内空调换热 片用铝箔厚度在0.15mm~0.20mm范围, 现在降低到0.09ram~0.1 1mm,有向 0.08mm发展的趋势,既降低了铝箔原料用 量和空调器重量,又降低空调散热器的生 产成本 J.近几年来,我国空调箔生产能 力、技术水平、开发速度等方面都有极大提 高,产品质量达到或接近国际水平.从规模 上看,素箔生产能力己超过市场需求,完全 可以满足2000万台空调器的需求,涂层箔 的生产能力从数字上看也达到了需求水 平,但是产品的质量有待加强,高端汽车热 交换复合箔的开发技术还为外资企业控 制,纯国产箔还不能和汽车的换代与时俱 进.目前,空调箔是我国铝箔消耗量最大的 市场,但是国内产能过剩,竞争激烈 . 5 结束语 (1)铝箔加工设备更新换代快,正向大 型、紧凑、精密、成套、标准、检测控制智能 78 邵阳学院学报(自然科学版) 第10卷 自动化方向的发展. (2)铝箔加工工艺不断向高效率、低成 本、低能耗、短流程、环保、安全的方向发 展,控制材料成分、优化加工工艺是提高铝 箔产品质量的关键. (3)我国铝加工企业数量多,规模小, 产能低,大部分企业工艺装备落后,自动化 水平低.铝箔生产方面,高档产品不够、中 低档产品过剩,铝箔加工的附加值比较低, 且铝箔的回收方式和技术比较落后.近年 来,我国铝箔加工技术虽然有了很大的发 展,但与世界先进水平相比仍有一定的差 距_2, .许多问题需要铝箔研究者和生产者 共同努力才能解决. 参考文献: [1]杨晓霞.浅析我国铝箔的供求现状和发展趋 势[J].有色金属加工,2003,32(5):17—25. [2]张静,潘复生,左汝林.一种铝箔针孑L形成机 理的探讨[J].金属热处理,2008,33(3):20— 23. [3]侯波,孙玮,刘富元.8011A空调箔生产工艺 研究.轻合金加工技术[J].2003,31(12): 16—22. [4]盛春磊,刘静安,朱英.中国铝箔轧制装备正 在与世界先进水平接轨[J].有色金属加工, 2006,35(5):29-62. [5]刘静安,盛春磊,朱英.铝材在包装、容器工业 上的开发与应用[J].四川有色金属,2006, (2):1-9. [6]郑伦生.空调铝箔高耐碱性亲水涂料的研究 [D].武汉:华中科技大学,2004. [7]游瑟.包装用铝箔前景无限[J].中国包装工 业,2006,(10):13—14. [8]刘金晓,许淑红,郜海民,郭书裴.提高烟用铝 箔纸上机使用性的研究[J].工业技术,2013, (1):100. [9]杨燕.包装用铝箔市场发展综述[J].铝加工, 2006,(3):48—50. [1O]谢馨刚.软包装用铝箔的生产及质量控制 [J].中国包装工业,2005,(7):38—40. [11]高振中,郭静,麻惠丽等.中国双零五铝箔生 产技术国际领先[J].轻合金加工技术, 2007,(2):8—10. [12]杜娟,肖阳,赵卫涛,张英.国内双零铝箔常 见质量问题及分析[J].轻合金加工技术, 2010,38(6):23—28. [13]马德才,陈超.药用铝箔的生产工艺及存在 的问题[J].轻合金加T技术,2006,34 (17):37-38. 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