CN101104900A - 一种热交换器用铝箔及其制造方法 - Google Patents

一种热交换器用铝箔及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热交换器用铝箔及其制造方法，其材质的组份包括Al、Si、Fe、Cu、Ti和不可避免的杂质，而所述铝箔材质组份还包括V，这些组份的重量含量如下：Al≥98.50％，Si：0.10－0.35％，Fe：0.50－0.90％，Cu：0.01－0.10％，V：0.005－0.05％，Ti：0.01－0.05％，杂质：余量。本发明热交换器用铝箔及其制造方法具有如下优点：产品性能稳定、板形和板面质量良好、成本低廉，当铝箔减薄至0.080mm－0.094mm时，仍保持有良好的机械性能和成型性能。

Description

一种热交换器用铝箔及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金箔材，更具体地说，本发明涉及一种热交换器翅片用的铝合金箔材及其制造方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，空调器的需求和供应市场发展迅猛，目前我国已成为世界上最大的空调器生产基地。空调器的热交换器通常由铝合金箔材制成的翅片(经深冲成型)和穿过翅片的金属管组装而成。金属管穿过翅片上的冲孔部位，经过涨管后，金属管与翅片紧密贴合，空调器运转时，制冷剂通过金属管和翅片与外界交换热量。如果翅片的冲孔部位开裂会使翅片与金属管的贴合不充分，影响换热效果，显然，较薄的材料更容易发生冲孔开裂和翻边开裂。
与此同时，空调器正向着小型、轻量、高性能、高效、节能、美观方向发展，因而要求翅片更薄、安装间距更小、综合性能更高，适应更快的冲制速度。为了达到上述要求，相应地需要热交换器翅片材料具有更高的强度和韧性，在空调器用铝箔厚度不断减薄条件下，仍要求保持其原有的性能指标，并在高速冲制和翻边过程中不裂口。为了充分满足空调器制造厂家对空调箔不断薄化的需求，确保空调箔质量的稳定和提高，国内外铝加工厂也一直在进行技术研究和攻关。为此，开发更薄的空调器用铝箔，并保持产品性能稳定的空调器用铝箔开发势在必行。
发明内容
针对热交换器翅片用铝合金箔材的发展趋势和要求，本发明的目的是要提供一种热交换器用铝箔及其制造方法，其具有如下优点：产品性能稳定、板形和板面质量良好、成本低廉，当铝箔减薄至0.080mm-0.094mm时，仍保持有良好的机械性能和成型性能。
为此，本发明的技术解决方案之一是一种热交换器用铝箔，其材质的组份包括Al、Si、Fe、Cu、Ti和不可避免的杂质，而所述铝箔材质组份还包括V，这些组份的重量含量如下：Al≥98.50％，Si：0.10-0.35％，Fe：0.50-0.90％，Cu：0.01-0.10％，V：0.005-0.05％，Ti：0.01-0.05％，杂质：余量。
考虑到当铝合金箔材成品在很薄的状态下，要确保其具有良好的成形性，其组织和性能必须均匀，冶金缺陷少，各向异性小，同时要求强度适合，延展性好，才能保证铝箔的高速冲制质量。为此，本发明在工业普铝基体的基础上，通过合理搭配Si、Fe、Cu、V、Ti元素组合来形成本发明独特的材质组份，通过这样独特的化学成分，来保证合金铝箔的组织更加均匀、来为成品厚度0.080mm-0.094mm的铝箔提供良好的机械加工性能保证：其中，通过控制铁、硅含量比，来改善铸造组织，减少铝合金中的脆性杂质相，提高合金的塑性，以利于加工成型，且减少对模具的损害；控制铜、钒含量比，提高成品的抗拉强度和屈服强度，保证厚度减薄时屈服强度满足高速冲制要求；控制钒、钛含量比，改善成品的退火温度区间，确保退火性能的稳定性，并且细化晶粒，使组织更均匀。本发明按照上述统筹的理念来调配、试验材质组份的配比，以确保本发明产品具有优良的耐高速冲制的性能。
试验证明：本发明独特的材质组份，与实验确定的合理的工艺条件相结合，可以放宽对铝材纯度的过高要求，采用较低成本的、纯度适当如98.70％的铝材，就能够达到优良的机械性能和成型性能，材料成本相对低廉，却仍能保证后续加工出产品性能稳定的铝箔。
本发明热交换器用铝箔的改进还包括如下进一步的内容：
所述铝箔材质组份的重量含量为：Al≥98.90％，Si：0.20-0.30％，Fe：0.68-0.80％，Cu：0.02-0.05％，V：0.01-0.03％，Ti：0.015-0.030％，杂质：余量。
所述铝箔是所述材质经过熔炼、轧制、热处理而制成，铝箔成品的厚度为0.080～0.12mm。所述铝箔的抗拉强度为115～135Mpa，屈服强度≥105Mpa。所述铝箔的杯突值≥6.0mm，延伸率≥16％。
相应地，本发明的一相关技术解决方案是一种如上所述热交换器用铝箔的制造方法，该方法的步骤组合俗称为：DC法，其包括如下步骤：对调配好组份的材质进行熔炼、铸造、均匀化、热轧、冷轧、退火处理，具体而言：
所述熔炼步骤的温度控制在745-765℃，所述铸造温度控制在690-710℃；
所述均匀化步骤的保温温度控制在550-610℃，金属保温时间5-30小时；
所述热轧步骤中，开轧温度控制在480～530℃，终轧温度控制在250～310℃；
所述退火处理步骤的温度控制在210～240℃，金属保温时间5-30小时。
所述热轧制得厚度在5.0-7.0mm之间的板坯，再经冷轧制得厚度0.080～0.12mm的铝箔。
相应地，本发明的又一相关技术解决方案是一种如前所述热交换器用铝箔的制造方法，该方法的步骤组合俗称为：CC法，其包括如下步骤：对调配好组份的材质进行熔炼、铸轧、冷轧、退火处理，具体而言：
所述熔炼温度控制在745-765℃；
所述铸轧步骤中，控制铸轧前箱内熔体温度在690-710℃，铸轧速度900-1200mm min；
所述退火处理步骤的热处理温度控制在260～290℃，金属保温时间5-30小时。
所述铸轧最后制得厚度在5.0-7.0mm之间的板坯，再经冷轧制得厚度0.080～0.12mm的铝箔。
上面制造方法中所述冷轧的道次在5-7之间。
本发明的上述二个铝箔的制造方法DC法、CC法，采用优化的生产工艺条件，来进一步保证铝箔的良好内部组织，生产出优良的机械性能和加工性能的铝箔，而且产品质量稳定。
试验证明：与现有技术相比，本发明在材质和工艺上的改进带来如下突出效果：在同样的厚度下，产品有适合的强度和较优的延伸率和杯突值，各向异性小，能适应热交换器翅片较大高度的冲孔翻边需要而不开裂。而且在铝箔减薄至0.080-0.094mm时，铝箔仍能保持较优的机械性能及成形性能，高速冲孔不开裂。这种铝箔组织均匀、成品抗拉强度适中、延伸率和杯突值高、有良好加工成型性能，完全满足空调器厂家高速冲制使用要求。而且本发明工艺的加工温度适中、加工时间适当，单位加工能耗节约，加工成本较低。
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
首先，按照实施例某些条件作出如下比较例1、2：
比较例1：
材料的化学成分：表一
    铝含量(％)   Si     Fe     Cu   V   Ti     杂质
    99.340   0.06     0.51     0.01   0.0005   0.0008     余量
制造方法一(DC法)：
(1)按上述目标成分计算并备好材料，将大部分原料加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在740℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成板锭，铸造工艺温度控制在700℃；
(2)均匀化处理的保温温度控制在610℃，金属保温时间30小时；
(3)热轧的开轧温度控制在510℃，终轧温度控制在260℃，终轧板坯厚度控制在7.5mm；
(4)热轧板坯通过7道次轧制得成品厚度0.105～0.12mm；
(5)热处理(退火)的热处理温度控制在240℃，金属保温时间30小时。
制造方法二(CC法)：
(1)铸轧(CC法)步骤的熔炼温度控制在770℃，铸轧前箱内熔体温度控制在695℃，铸轧速度900m min，铸轧成7.0mm铸轧卷板坯；
(2)铸轧板坯经冷轧为厚度0.105～0.12mm的成品铝箔；
(3)热处理(退火)温度控制在250℃，金属保温时间30小时。
比较例2：成品厚度0.090-0.095mm，其余同比较例1。
具体实施方式
实施例1：
材料的化学成分：表二
  铝含量(％)     Si     Fe     Cu     V     Ti     杂质
  98.990     0.20     0.70     0.04     0.02     0.025     余量
制造方法一(DC法)：
(1)按上述目标成分计算并备好材料，将大部分原料加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在750℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成板锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在690℃；
(2)均匀化处理的保温温度控制在550℃，金属保温时间30小时；
(3)热轧的开轧温度控制在530℃，热轧的终轧温度控制在280℃，终轧板坯厚度控制在5.5mm；
(4)热轧板坯通过6道次轧制得0.085～0.091mm厚度的成品铝箔；
(5)热处理(退火)温度控制在220℃，金属保温时间25小时。
制造方法二(CC法)：
(1)铸轧(CC法)的熔炼温度控制在755℃，铸轧前箱内熔体温度控制690-710℃，铸轧速度1100mm min，铸轧成6.0mm铸轧卷板坯；
(2)板坯经冷轧为0.085～0.091mm厚度的成品铝箔；
(3)热处理(退火)温度控制在260℃，金属保温时间21小时。
实施例2：
材料的化学成分： 表三
  铝含量(％)   Si    Fe   Cu     V     Ti   杂质
  98.70   0.27    0.82   0.035     0.02     0.03     余量
制作方法一(DC法)：
(1)按上述目标成分计算并备好材料，将大部分原料加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在765℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成板锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在700℃；
(2)均匀化处理的保温温度控制在610℃，金属保温时间10小时；
(3)热轧的开轧温度控制在510℃，热轧的终轧温度控制在290℃，终轧板坯厚度控制在5.0mm；
(4)热轧板坯通过6道次冷轧轧制得0.101～0.115mm厚度的成品铝箔；
(5)热处理(退火)温度控制在230℃，金属保温时间19小时。
制造方法二(CC法)：
(1)铸轧(CC法)的熔炼温度控制在750℃，铸轧前箱内熔体温度控制690-710℃，铸轧速度1000mm min，铸轧轧制成5.5mm铸轧卷板坯；
(2)板坯经冷轧为0.101～0.115mm厚度的成品铝箔；
(3)热处理(退火)温度控制在270℃，金属保温时间20小时。
实施例3：
材料的化学成分：表四
  铝含量(％)     Si     Fe     Cu     V     Ti   杂质
  98.90     0.28     0.74     0.035     0.015     0.015   余量
制作方法一(DC法)：
(1)按上述目标成分计算并备好材料，将大部分原料加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在755℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成板锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在695℃；
(2)均匀化处理的保温温度控制在600℃，金属保温时间15小时；
(3)热轧的开轧温度控制在480℃，热轧的终轧温度控制在310℃，终轧板坯厚度控制在7.0mm；
(4)热轧板坯通过6道次冷轧轧制得0.095～0.100mm厚度的成品铝箔；
(5)热处理(退火)温度控制在240℃，金属保温时间17小时。
制造方法二(CC法)：
(1)铸轧(CC法)的熔炼温度控制在765℃，铸轧前箱内熔体温度控制在690-710℃，铸轧速度900mm min，铸轧得到6.5mm厚度的铸轧卷板坯；
(2)板坯经冷轧为0.095～0.100mm厚度的成品铝箔；
(3)热处理(退火)温度控制在265℃，金属保温时间22小时。
实施例4：
材料的化学成分：表五
  铝含量(％)     Si     Fe     Cu     V     Ti   杂质
  99.00     0.20     0.69     0.045     0.03     0.02   余量
制作方法一(DC法)：
(1)按上述目标成分计算并备好材料，将大部分原料加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在765℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成板锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在710℃；
(2)均匀化处理的保温温度控制在580℃，金属保温时间25小时；
(3)热轧的开轧温度控制在500℃，热轧的终轧温度控制在250℃，终轧板坯厚度控制在6.0mm；
(4)热轧板坯通过6道次冷轧轧制得0.080～0.090mm厚度的成品铝箔；
(5)热处理(退火)温度控制在210℃，金属保温时间30小时。
制造方法二(CC法)：
(1)铸轧(CC法)的熔炼温度控制在755℃，铸轧前箱内熔体温度控制在690-710℃，铸轧速度1200mm min，铸轧得到5.0mm铸轧卷板坯；
(2)板坯经冷轧为0.080～0.090mm厚度的成品铝箔；
(3)热处理(退火)温度控制在290℃，金属保温时间19小时。
对上述系列实施例和比较例进行测试得到性能指标如下表：
表六
项目 生产方法  抗拉强度，Mpa(纵向/横向)  屈服强度，Mpa(纵向/横向) 延伸率，％(标距50mm)(纵向/横向) 杯突值，mm 高速冲制性能
比较例1 DC法 115/105 95/87 15/11 6.0     偶尔有翻边开裂或烂孔
CC法 120/130 100/105 14/9 5.5
比较例2 DC法   110/100     100/90     16/10     5.3     有较多翻边开裂或烂孔、叠片
CC法 115/100 87/85 10/7 5.5
实施例1 DC法   130/130     125/123     22/21     6.5     优
CC法   127/124     120/120     20/22     6.6     优
实施例2 DC法   126/125     118/117     24/25     6.8     优
CC法   124/122     110/110     22/24     6.5     优
实施例3 DC法   123/122     113/112     25/26     6.9     优
CC法   120/120     113/112     23/25     6.7     优
实施例4 DC法   122/120     115/113     23/23     6.7     优
CC法   124/123     117/110     21/21     6.5     优
从上述实施例和比较例的测试数据对比可见，本发明的铝箔组织均匀、成品抗拉强度优良、在同样的厚度下，产品有更好的强度和更优的延伸率和杯突值，各向异性小，能适应热交换器翅片较大高度的冲孔翻边而不开裂，而且在铝箔减薄至0.080-0.094mm时，铝箔仍能保持较优的机械性能及成形性能，有良好加工成型性能，完全能够满足空调器厂家对高速冲制加工的要求。

Claims (10)

1.一种热交换器用铝箔，其材质的组份包括Al、Si、Fe、Cu、Ti和不可避免的杂质，其特征在于：所述铝箔材质组份还包括V，这些组份的重量含量如下：Al≥98.50％，Si：0.10-0.35％，Fe：0.50-0.90％，Cu：0.01-0.10％，V：0.005-0.05％，Ti：0.01-0.05％，杂质：余量。
2.如权利要求1所述热交换器用铝箔，其特征在于：所述铝箔材质组份的重量含量为：Al≥98.90％，Si：0.20-0.30％，Fe：0.68-0.80％，Cu：0.02-0.05％，V：0.01-0.03％，Ti：0.015-0.030％，杂质：余量。
3.如权利要求1或2所述热交换器用铝箔，其特征在于：所述铝箔是所述材质经过熔炼、轧制、热处理而制成，铝箔成品的厚度为0.080～0.12mm。
4.如权利要求3所述热交换器用铝箔，其特征在于：所述铝箔的抗拉强度为115～135Mpa，屈服强度≥105Mpa。
5.如权利要求3所述热交换器用铝箔，其特征在于：所述铝箔的杯突值≥6.0mm，延伸率≥16％。
6.一种如权利要求1-5之一所述热交换器用铝箔的制造方法，其包括如下步骤：对调配好组份的材质进行熔炼、铸造、均匀化、热轧、冷轧、退火处理，其特征在于：
所述熔炼步骤的温度控制在745-765℃，所述铸造温度控制在690-710℃；
所述均匀化步骤的保温温度控制在550-610℃，金属保温时间5-30小时；
所述热轧步骤中，开轧温度控制在480～530℃，终轧温度控制在250～310℃；
所述退火处理步骤的温度控制在210～240℃，金属保温时间5-30小时。
7.如权利要求6所述热交换器用铝箔的制造方法，其特征在于：所述热轧制得厚度在5.0-7.0mm之间的板坯，再经冷轧制得厚度0.080～0.12mm的铝箔。
8.一种如权利要求1-5之一所述热交换器用铝箔的制造方法，其包括如下步骤：对调配好组份的材质进行熔炼、铸轧、冷轧、退火处理，其特征在于：
所述熔炼温度控制在745-765℃；
所述铸轧步骤中，控制铸轧前箱内熔体温度在690-710℃，铸轧速度900-1200mm min；
所述退火处理步骤的热处理温度控制在260～290℃，金属保温时间5-30小时。
9.如权利要求8所述热交换器用铝箔的制造方法，其特征在于：所述铸轧最后制得厚度在5.0-7.0mm之间的板坯，再经冷轧制得厚度0.080～0.12mm的铝箔。
10.如权利要求6或8所述热交换器用铝箔的制造方法，其特征在于：所述冷轧的道次数为5-7。
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