《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第三篇 包装材料及容器

第六章　金属包装材料的性能

第三节　包装用金属材料

铝材的化学成分直接影响着铝合金薄板的性能。下面简述一下铝合金中填加元素的作用。

（1）主填加元素。

①Cu：加入Cu以后，材料的强度增加，而耐腐蚀性降低，加工性也变差。把Cu作为主要元素填加时，填加量通常为3％～5％。无论单独填加，还是与Mg、Si同时填加，都必须进行热处理（沉淀硬化型材料）。其中填加1％以下的Cu，对耐腐蚀性和加工性危害不大，而强度有所提高。

②Mn：加入Mn，强度增加，与纯铝相比，耐腐蚀性和加工性都不变，但是不具有热处理效果。由于Mn的固溶性低，所以对于要求延展性的材料，其填加量应小于2％。Mn的填加将导致再结晶温度的上升。

③Si：Si能使铝熔点降低，提高液体状态下的流动性，除增加强度外，还降低热膨胀系数。多数情况下，Si的填加百分比为1％～3％。

④Mg：加入Mg，可增加强度，降低加工性能，耐腐蚀性不变。但少量填加时，几乎没有热处理效果。如果要求延展性的材料，填加量要小于5％。Mg与Si同时加入，可形成金属间化合物Mg2Si具有热处理效果，并使强度增加，耐腐蚀性不变。

⑤Zn：单独填加Zn，强度不会有所增加，但与Cu、Mg共同加入时，热处理效果变好。但耐腐蚀性和加工性能都会降低。

（2）副填加元素。

①Cr：Cr的填加能使晶粒变细，从而具有提高强度和耐腐蚀性的效果。填加量一般要小于0．5％。在Al－Mg系合金中填加Cr，可以减轻应力腐蚀。

②Ni：Ni可以使合金的耐热性、耐磨性增加，填加量通常为1％～3％。

③Pb和Bi：可以提高切削性能，两种元素常常是同时加入的。

④Ca：可以与铝中的杂质结合，起到纯化铝的作用，使材料具有与普通纯铝同样的耐腐蚀性，也会使材料在加工后于室温下软化。

⑤Ti：可以细化晶粒。

我国铝合金牌号的表示方法采用汉语拼音字母加顺序号表示。如工业纯铝（L1，L2，L3，L4，L5，L6），防锈铝（LF1，LF2，LF3，……），硬铝（LY1，LY2，……）。防锈铝LF2可用于制罐。我国铝合金薄板的尺寸规格见表3－6－16。

表3－6－16　我国铝合金薄板的尺寸规格

2．铝合金薄板的性能和选用

（1）机械性能。铝合金薄板的机械性能主要取决于化学成分，同时又与生产方法有关。

工业纯铝的纯度越高，其强度越低，塑性越好。对于铝合金来说，3000系列铝合金中，主要合金元素为锰，使该系合金具有中等强度，加工性能良好。5000系列铝合金中，主要合金元素是镁，镁使铝强化的作用比锰显著，使该系列合金具有中等乃至较高同强度，并改善了可焊性、抗腐蚀性强。

另外，同样化学成分的铝合金薄板，因生产方法不同，机械性能也不同。如铝镁、铝锰系合金都不能采用有相变的热处理来提高强度，生产中通过控制轧制的变形量或再加上结晶退火来改变铝合金薄板的机械性能。

我国用不同的供应状态标号来表示铝板的硬化程度。AA标记法是用调质度来表示铝板的硬化程度。其标号的含意见表3－6－17。

表3－6－17　铝合金薄板的供应状态或调质度标号

“O”型调质是将轧至最终尺寸的铝合金薄板通过一定加热、冷却过程，完全消除轧制时产生的加工硬化，得到同种成分中强度最低、塑性最高的极软铝材，具有最好的成型性能。绝大多数铝箔为“O”型调质。

不同硬化程度的“H”型调质是利用和控制正常冷轧时铝板中产生的加工硬化现象来改变其机械性能的。AA标准将调质度细分为H1X、H2X、H3X，其三者区别在于H1X在冷轧后不进行热处理；H2X是轧制时产生稍多的加工硬化，再进行部分退火来降低强度；H3X为加工硬化后进行稳定化处理。X＝1～9，X越大，强度越高。X＝8的硬质铝合金薄板具有相当于完全退火后铝合金薄板再冷轧压下率约75％时的抗拉强度；X＝4的铝合金薄板强度约介于退火铝合金薄板即“O”型调质度与硬质铝合金薄板X＝8的正中间，故称为半硬质铝合金薄板；X＝6又介于X＝4和X＝8之间，余类推。X＝9是极硬的铝合金薄板，其抗拉强度要比X＝8时要大14MPa以上。

通常在铝合金牌号之后隔一连字符写上供应状态或调质度的标号。例如：LF1－M表示一号防锈铝合金退火状态；又如：3004－H19表示一种铝锰合金，不经退火其加工硬化程度最高。国外主要金属容器用铝板的机械性能及我国LF2铝板的机械性能分别列于表3－6－18和表3－6－19。

表3－6－18　国外主要金属容器用铝板的机械性能

本表数据大部分来自AA，JIS标准，少部分来自工厂提供的数据。根据日本资料，铝板通常用拉伸试验求出抗拉强度和延伸率，只有必要时才测屈服强度、硬度、弯曲性能：杯突值等。

表3－6－19　LF2铝合金薄板厚度和机械性能

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