一种用于有隔板医用高效空气过滤器铝材料的制备方法
阅读说明：本技术 一种用于有隔板医用高效空气过滤器铝材料的制备方法 (Preparation method of aluminum material for medical efficient air filter with partition plate ) 是由 徐成志 万宝伟 任素贞 张彩龙 王毓玮 左源 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于有隔板医用高效空气过滤器铝材料的制备方法,包括以下步骤,(1)合金成分制备：按照合金组成成分与质量百分比为：Fe＝0.4-0.5％,Si＝0.16-0.2％,Ti＝0.015-0.03％,Al＝≥99.2％进行制备、(2)铸轧、(3)开坯及热处理、(4)冷中轧、(5)箔轧成品轧制,本方法制备的用于有隔板医用高效空气过滤器铝材料相比于传统的牛皮纸做隔板材料,具有优异的耐热和耐湿性能,在厚度方面,铝箔隔板的厚度只有0.025-0.03mm,牛皮纸隔板在0.06mm,铝箔厚度减薄了50％以上,同时力学性能方面破裂强度也提升了2倍以上,在环境保护方面,铝箔作为清洁材料可以回收利用,符合国家提倡的碳中和碳达峰环保理念,该产品具有广泛的市场应用。(The invention discloses a preparation method of an aluminum material for a medical high-efficiency air filter with a partition plate, which comprises the following steps of (1) preparing alloy components: the alloy comprises the following components in percentage by mass: compared with the traditional kraft paper as a partition plate material, the aluminum material for the medical high-efficiency air filter with the partition plate prepared by the method has excellent heat resistance and humidity resistance, the thickness of the aluminum foil partition plate is only 0.025-0.03mm, the thickness of the kraft paper partition plate is 0.06mm, the thickness of the aluminum foil is reduced by more than 50%, the rupture strength in the aspect of mechanical property is also improved by more than 2 times, in the aspect of environmental protection, the aluminum foil can be recycled as a clean material, the aluminum foil conforms to the carbon neutralization carbon peak reaching environmental protection idea advocated by the state, and the aluminum material has wide market application.)
技术领域
本发明涉及一种铝材料的制备工艺技术领域，更具体的是涉及一种用于有隔板医用高效空气过滤器铝材料的制备方法。
背景技术
随着新冠疫情在全球范围内蔓延，人们对高质量的空气需求越来越高。而高效空气过滤器作为目前市场上主流的空气处理专用设备，也得到人们的青睐，同时对高效空气过滤器的指标也提出了更高的要求。市场上有隔板高效过滤器是用超细纤维作滤料、优质牛皮纸热滚压成形作分隔板，与木框或铝合金框胶和而成，具有过滤效率高，阻力低，风量大的优点。
但同时这种过滤器也存在相应的缺点，首先在面临医院或医用实验室空气湿度大或温差大的环境中，牛皮纸热滚压成形分隔板会存在受冷热干湿的影响发生收缩，耐热和耐湿的条件下破裂强度会发生变化，分隔板会失效，从而散发颗粒，造成空气污染，导致空气过滤器失效。其次，因牛皮纸本身性能问题，隔板一般用0.06mm的厚度，在过滤器有限的尺寸空间，安置滤芯的面积会降低。最后，牛皮纸制造过程属于高污染产业，会对生态环境造成很大的污染。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种用于有隔板医用高效空气过滤器铝材料的制备方法，具体如以下所示：
一种用于有隔板医用高效空气过滤器铝材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、合金成分制备：按照合金组成成分与质量百分比为：Fe＝0.4-0.5％， Si＝0.16-0.2％，Ti＝0.015-0.03％，Al＝≥99.2％进行制备；
S2、铸轧：将S1中的合金经铝水化平后，2-4小时后进行精炼添加精炼剂，确定铝液表面无浮渣后，进行倒炉，经过铸轧工艺得到上下板面晶粒为1级均匀的铸轧卷；
S3、开坯及热处理：将S2中得到的铸轧卷开坯轧制，工作辊粗糙度 Ra0.5-0.7，开卷张力和卷取张力为0.8-1.0kg/mm2，轧制速度200-300m/min，轧制2个道次后进行热处理，外圈焊接，板面打紧钢带，在高温退火炉中进行均匀化退火得到半成品；
S4、冷中轧：将S3得到的半成品轧制至0.5-0.6mm，由纵剪机进行切边精整工序，精整过程中检查板面质量，精整完成后，料卷转到冷轧机轧制 0.2-0.3mm；
S5、箔轧成品轧制：将S4料转至箔轧轧机进行精轧，工作辊粗糙度 Ra0.12-0.17，轧制速度为850-950m/min，轧制力为170-180t，得到成品厚度 0.025-0.03mm的铝箔。
优选的，S1中，Fe含量:Si含量＝2.5。
优选的，S2中，精炼剂用量为每吨铝水添加1.5-1.8kg精炼剂，通过铸轧板制EBSD样检查晶粒度，其中表层距铸轧板中心1/3处，粒径比为0.08-0.1，铸轧板中间部分粒径比为0.12-0.15。
优选的，S3中，在高温退火炉中进行均匀化退火，按照0.015-0.02℃/s 升温到目标加热温度420-480℃，达到目标加热温度后保温5-8h，出炉后风冷，得到铝卷的半成品。
优选的，S4中，轧制油含水量为120ppm以下。
优选的，S5中得到的成品铝箔，需要进行耐热和耐湿指标检验，耐热测试方法为将铝箔和牛皮纸，放入烘箱中进行60-180℃，保温90min，之后进行破裂强度测试，耐湿性测试为将成品铝箔和牛皮纸放入25℃的水中浸泡30-90min 后，进行破裂强度测试。
有益效果：
(1)本方法制备的用于有隔板医用高效空气过滤器铝材料相比于传统的牛皮纸做隔板材料，铝箔隔板具有优异的耐热和耐湿性能，在耐热条件下，铝箔隔板的破裂强度比牛皮纸隔板提高了2-3倍，在耐湿环境下，铝箔隔板破裂强度不变，牛皮纸隔板随着浸泡时间破裂强度降低，铝箔隔板破裂强度比牛皮纸隔板提升了2倍以上。
(2)在厚度方面，铝箔隔板的厚度只有0.025-0.03mm，牛皮纸隔板在0.06mm，铝箔厚度减薄了50％以上，同时力学性能方面破裂强度也提升了2倍以上。
(3)在环境保护方面，铝箔作为清洁材料可以回收利用，符合国家提倡的碳中和碳达峰环保理念，该产品具有广泛的市场应用。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一：
(1)合金成分制备：按照Fe含量：Si含量＝2.5(以下均为重量百分比)，且Fe含量0.4％，Si含量0.16％，Ti含量0.015％，铝含量99.425％，其中Fe、Si、Ti、Al和重量百分比之和为100％。进行合金元素配比。
(2)铸轧：将步骤(1)中合金按照比例进行配比，在熔炼炉经铝水化平后，2-4小时进行精炼工序，精炼剂按照每吨铝水添加1.5kg精炼剂进行精炼，当目视铝液表面看不到浮渣后，进行倒炉工序。再经过铸轧工艺得到上下板面晶粒为1级均匀的铸轧卷；铸轧卷金相制EBSD样检查晶粒度，其中表层距铸轧板中心1/3处，粒径比为0.08，铸轧板中间部分粒径比为0.12。
(3)开坯及热处理：将步骤(2)得到的铸轧卷开坯轧制，工作辊粗糙度Ra0.5，开卷张力和卷取张力控制在0.8kg/mm2，轧制速度200m/min，轧制2 个道次后进行热处理。外圈焊接，板面打紧钢带，在高温退火炉中进行均匀化退火，按照0.015℃/s升温到目标加热温度420℃，达到目标加热温度后保温 8h，出炉后风冷，得到铝卷的半成品。
(4)冷中轧：将步骤(3)得到的半成品轧制至0.5mm，由纵剪机进行切边精整工序，精整过程中检查板面质量；精整完成后，料卷转到冷轧机轧制 0.2mm。其中轧制油含水量控制在100ppm。
(5)箔轧成品轧制：将步骤(4)料转至箔轧轧机进行精轧，工作辊粗糙度Ra0.12，轧制速度850m/min，轧制力控制在170t，得到成品厚度0.025mm 的铝箔。
本发明的制备方法得到的有隔板高效空气过滤器铝材料的成品破裂强度为180KPa。在耐热和耐湿同等条件下，铝箔隔板比牛皮纸隔板破裂强度提升了 2倍以上。
铝箔与牛皮纸的耐热性破裂强度如下表所示：
铝箔与牛皮纸在水温25℃时，耐湿性破裂强度如下表所示：
实施例二：
(1)合金成分制备：按照Fe含量：Si含量＝2.5(以下均为重量百分比)，且Fe含量0.5％，Si含量0.2％，Ti含量0.03％，铝含量99.27％，其中Fe、Si、 Ti、Al重量百分比之和为100％。进行合金元素配比。
(2)铸轧：将步骤(1)中合金按照比例进行配比，在熔炼炉经铝水化平后，4小时进行精炼工序，精炼剂按照每吨铝水添加1.8kg精炼剂进行精炼，当目视铝液表面看不到浮渣后，进行倒炉工序。再经过铸轧工艺得到上下板面晶粒为1级均匀的铸轧卷；铸轧卷金相制EBSD样检查晶粒度，其中表层距铸轧板中心1/3处，粒径比为0.1，铸轧板中间部分粒径比为0.15。
(3)开坯及热处理：将步骤(2)得到的铸轧卷开坯轧制，工作辊粗糙度 Ra0.7μm，开卷张力和卷取张力控制在1.0kg/mm2，轧制速度300m/min，轧制 2个道次后进行热处理。外圈焊接，板面打紧钢带，在高温退火炉中进行均匀化退火，按照0.02℃/s升温到目标加热温度480℃，达到目标加热温度后保温 5h，出炉后风冷，得到铝卷的半成品。
(4)冷中轧：将步骤(3)得到的半成品轧制至0.6mm，由纵剪机进行切边精整工序，精整过程中检查板面质量；精整完成后，料卷转到冷轧机轧制 0.3mm。其中轧制油含水量控制在80ppm。
(5)箔轧成品轧制：将步骤(4)料转至箔轧轧机进行精轧，工作辊粗糙度Ra0.17，轧制速度950m/min，轧制力控制在180t，得到成品厚度0.03mm 的铝箔。
本发明的制备方法得到的有隔板高效空气过滤器铝材料的成品破裂强度为200KPa。在耐热和耐湿同等条件下，铝箔隔板比牛皮纸隔板破裂强度提升了 2倍以上。
铝箔与牛皮纸的耐热性破裂强度如下表所示：
铝箔与牛皮纸在水温25℃时，耐湿性破裂强度如下表所示：
实施例三：
(1)合金成分制备：按照Fe含量：Si含量＝2.5(以下均为重量百分比)，且Fe含量0.45％，Si含量0.18％，Ti含量0.023％，铝含量99.347％，其中Fe、 Si、Ti、Al重量百分比之和为100％。进行合金元素配比。
(2)铸轧：将步骤(1)中合金按照比例进行配比，在熔炼炉经铝水化平后，3小时进行精炼工序，精炼剂按照1.65kg/t铝水的比例进行精炼，当目视铝液表面看不到浮渣后，进行倒炉工序。再经过铸轧工艺得到上下板面晶粒为 1级均匀的铸轧卷；铸轧卷金相制EBSD样检查晶粒度，其中表层距铸轧板中心 1/3处，粒径比为0.09，铸轧板中间部分粒径比为0.135。
(3)开坯及热处理：将步骤(2)得到的铸轧卷开坯轧制，工作辊粗糙度 Ra0.6μm，开卷张力和卷取张力控制在0.9kg/mm2，轧制速度250m/min，轧制 2个道次后进行热处理。外圈焊接，板面打紧钢带，在高温退火炉中进行均匀化退火，按照0.018℃/s升温到目标加热温度450℃，达到目标加热温度后保温7h，出炉后风冷，得到铝卷的半成品。
(4)冷中轧：将步骤(3)得到的半成品轧制至0.55mm，由纵剪机进行切边精整工序，精整过程中检查板面质量；精整完成后，料卷转到冷轧机轧制 0.25mm。其中轧制油含水量控制在90ppm。
(5)箔轧成品轧制：将步骤(4)料转至箔轧轧机进行精轧，工作辊粗糙度Ra0.15，轧制速度900m/min，轧制力控制在175t，得到成品厚度0.028mm 的铝箔。
本发明的制备方法得到的有隔板高效空气过滤器铝材料的成品破裂强度为190KPa。在耐热和耐湿同等条件下，铝箔隔板比牛皮纸隔板破裂强度提升了 2倍以上。
铝箔与牛皮纸的耐热性破裂强度如下表所示：
铝箔与牛皮纸在水温25℃时，耐湿性破裂强度如下表所示：
相比于传统的牛皮纸做隔板材料，铝箔隔板具有优异的耐热和耐湿性能，在耐热条件下，铝箔隔板的破裂强度比牛皮纸隔板提高了2-3倍，在耐湿环境下，铝箔隔板破裂强度不变，牛皮纸隔板随着浸泡时间破裂强度降低，铝箔隔板破裂强度比牛皮纸隔板提升了2倍以上。在厚度方面上，铝箔隔板的厚度只有0.025-0.03mm，在牛皮纸隔板在0.06mm，铝箔厚度减薄了50％以上，同时力学性能方面破裂强度也提升了2倍以上。材料性能指标提升原因主要是在合金的设计方面及铸轧精炼及粒径比等关键参数的精确管控，以及冷轧加工过程轧制参数及中间热处理工艺有机结合，从而使得铝箔材料厚度减薄的情况下，性能指标在提升。在环境保护方面，铝箔作为清洁材料可以回收利用，符合国家提倡的碳中和碳达峰环保理念，该产品具有广泛的市场应用。
作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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