《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第三篇 包裝材料及容器

第六章　金屬包裝材料的性能

第三節　包裝用金屬材料

鋁材的化學成分直接影響著鋁合金薄板的性能。下面簡述一下鋁合金中填加元素的作用。

（1）主填加元素。

①Cu：加入Cu以后，材料的強度增加，而耐腐蝕性降低，加工性也變差。把Cu作為主要元素填加時，填加量通常為3％～5％。無論單獨填加，還是與Mg、Si同時填加，都必須進行熱處理（沉淀硬化型材料）。其中填加1％以下的Cu，對耐腐蝕性和加工性危害不大，而強度有所提高。

②Mn：加入Mn，強度增加，與純鋁相比，耐腐蝕性和加工性都不變，但是不具有熱處理效果。由于Mn的固溶性低，所以對于要求延展性的材料，其填加量應小于2％。Mn的填加將導致再結晶溫度的上升。

③Si：Si能使鋁熔點降低，提高液體狀態下的流動性，除增加強度外，還降低熱膨脹系數。多數情況下，Si的填加百分比為1％～3％。

④Mg：加入Mg，可增加強度，降低加工性能，耐腐蝕性不變。但少量填加時，幾乎沒有熱處理效果。如果要求延展性的材料，填加量要小于5％。Mg與Si同時加入，可形成金屬間化合物Mg2Si具有熱處理效果，并使強度增加，耐腐蝕性不變。

⑤Zn：單獨填加Zn，強度不會有所增加，但與Cu、Mg共同加入時，熱處理效果變好。但耐腐蝕性和加工性能都會降低。

（2）副填加元素。

①Cr：Cr的填加能使晶粒變細，從而具有提高強度和耐腐蝕性的效果。填加量一般要小于0．5％。在Al－Mg系合金中填加Cr，可以減輕應力腐蝕。

②Ni：Ni可以使合金的耐熱性、耐磨性增加，填加量通常為1％～3％。

③Pb和Bi：可以提高切削性能，兩種元素常常是同時加入的。

④Ca：可以與鋁中的雜質結合，起到純化鋁的作用，使材料具有與普通純鋁同樣的耐腐蝕性，也會使材料在加工后于室溫下軟化。

⑤Ti：可以細化晶粒。

我國鋁合金牌號的表示方法采用漢語拼音字母加順序號表示。如工業純鋁（L1，L2，L3，L4，L5，L6），防銹鋁（LF1，LF2，LF3，……），硬鋁（LY1，LY2，……）。防銹鋁LF2可用于制罐。我國鋁合金薄板的尺寸規格見表3－6－16。

表3－6－16　我國鋁合金薄板的尺寸規格

2．鋁合金薄板的性能和選用

（1）機械性能。鋁合金薄板的機械性能主要取決于化學成分，同時又與生產方法有關。

工業純鋁的純度越高，其強度越低，塑性越好。對于鋁合金來說，3000系列鋁合金中，主要合金元素為錳，使該系合金具有中等強度，加工性能良好。5000系列鋁合金中，主要合金元素是鎂，鎂使鋁強化的作用比錳顯著，使該系列合金具有中等乃至較高同強度，并改善了可焊性、抗腐蝕性強。

另外，同樣化學成分的鋁合金薄板，因生產方法不同，機械性能也不同。如鋁鎂、鋁錳系合金都不能采用有相變的熱處理來提高強度，生產中通過控制軋制的變形量或再加上結晶退火來改變鋁合金薄板的機械性能。

我國用不同的供應狀態標號來表示鋁板的硬化程度。AA標記法是用調質度來表示鋁板的硬化程度。其標號的含意見表3－6－17。

表3－6－17　鋁合金薄板的供應狀態或調質度標號

“O”型調質是將軋至最終尺寸的鋁合金薄板通過一定加熱、冷卻過程，完全消除軋制時產生的加工硬化，得到同種成分中強度最低、塑性最高的極軟鋁材，具有最好的成型性能。絕大多數鋁箔為“O”型調質。

不同硬化程度的“H”型調質是利用和控制正常冷軋時鋁板中產生的加工硬化現象來改變其機械性能的。AA標準將調質度細分為H1X、H2X、H3X，其三者區別在于H1X在冷軋后不進行熱處理；H2X是軋制時產生稍多的加工硬化，再進行部分退火來降低強度；H3X為加工硬化后進行穩定化處理。X＝1～9，X越大，強度越高。X＝8的硬質鋁合金薄板具有相當于完全退火后鋁合金薄板再冷軋壓下率約75％時的抗拉強度；X＝4的鋁合金薄板強度約介于退火鋁合金薄板即“O”型調質度與硬質鋁合金薄板X＝8的正中間，故稱為半硬質鋁合金薄板；X＝6又介于X＝4和X＝8之間，余類推。X＝9是極硬的鋁合金薄板，其抗拉強度要比X＝8時要大14MPa以上。

通常在鋁合金牌號之后隔一連字符寫上供應狀態或調質度的標號。例如：LF1－M表示一號防銹鋁合金退火狀態；又如：3004－H19表示一種鋁錳合金，不經退火其加工硬化程度最高。國外主要金屬容器用鋁板的機械性能及我國LF2鋁板的機械性能分別列于表3－6－18和表3－6－19。

表3－6－18　國外主要金屬容器用鋁板的機械性能

本表數據大部分來自AA，JIS標準，少部分來自工廠提供的數據。根據日本資料，鋁板通常用拉伸試驗求出抗拉強度和延伸率，只有必要時才測屈服強度、硬度、彎曲性能：杯突值等。

表3－6－19　LF2鋁合金薄板厚度和機械性能

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