CN101270421A - 真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术，在铝合金熔炼时，按铸锭化学成分要求分顺序加入各种金属或添加剂，其中包括铋含量为3％的铝铋中间合金，使铸锭成分全部控制在标准要求范围内，铋含量控制在0.05－0.15％之间；在轧制钎焊复合层板坯时分别制成40、50、60mm厚度，复合在265、265、240mm的芯材上，经过轧制成为包覆率是12％、14％、16％的复合板带。本发明采用新化学成分的焊料层，根据材料的不同厚度，控制不同的包覆率，满足、适应换热器制造行业提出的新要求、新标准，解决铝制换热器在真空钎焊过程中出现的漏点和开裂问题。

Description

真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术

技术领域

本发明属于换热器复合板带箔材料领域，具体涉及一种真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术。

背景技术

换热器是广泛应用在工程机械、压缩机、汽车、空调器、制氧机等行业的装备，铝质材料替代原有的铜材料是近些年发展起来的，它主要的生产工序是钎焊过程，就是将单一成分的铝合金翅片用复合的铝合金板料做隔板，钎焊成水、油或空气的通道，借以将温度降低。真空钎焊是其中一种重要、普遍的工艺方式。上世纪八十年代我国从国外引进、吸收、消化了钎焊用铝合金复合板带箔加工技术，为铝质换热器的制造提供了大量专用复合板带箔材料。随着汽车、空调器、交通运输等制造行业不断提高、更新换热器的标准，而且呈现出向轻型、环保、节能发展的趋势。换热器的翅片和隔板趋于厚度变薄，尤其是汽车行驶速度提高，又对换热器承受的压力有更高的要求。致使换热器用复合板带箔材料必须提升为新型材料，以适应换热器制造业新要求。

原有真空钎焊用铝合金复合板带的包覆层采用4004牌号铝合金，主要化学成分是：Si 9.0-10.5％、Mg 1.0-2.0％、Al余量，

其中含有的Si元素同Al化合基本形成α(Al)+Si两相共晶及α(Al)+Si+Mg₂Si三相共晶，同时也形成少量(Al₅FeMgSi)化合物，促使材料的液相线温度降低，在同样温度及其他条件下有更多的钎焊焊料熔化漫流；Mg是一种有效的氧化还原剂，它在真空钎焊温度下形成镁蒸气，而镁蒸气在真空条件下除了进一步消除残存的氧与水外，主要的是能还原Al₂O₃膜而使其产生破坏。即镁参与氧化铝膜的反应，并保证铝件在真空室内的加热过程中，不被重新氧化，从而促进钎焊过程的顺利进行。复合包覆率控制在10％左右。

最近几年交通运输和汽车制造业的大发展，市场竞争日趋激烈，使得车用换热器及空调器等对环保、轻型、节约、耐用方面提出更高要求。

换热器的翅片厚度降低了近五分之一，对钎焊材料提出更高要求。

铝合金真空钎焊复合材料的技术核心在于焊料层的合金成份和焊料层的厚度。原有的焊料层化学成份和厚度，对于新发展的换热器有不适应之处，焊料层过厚由于焊料流动太多，容易引起翅片漏洞和开裂；焊料层过薄焊料过少，流动太小又可能焊合不好。致使制成的热交换器经不住压力试验，经常出现漏点或者焊和开裂，原有的复合板带箔在焊料层方面不适应新的真空钎焊要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术，针对热交换器真空钎焊对铝合金复合板带箔材料的新要求，采用新化学成分的焊料层，根据材料的不同厚度，控制不同的焊料层厚度，即不同的包覆率。满足、适应换热器制造行业提出的新要求、新标准，解决铝制换热器在真空钎焊过程中出现的漏点和开裂问题。

为了解决上述问题，本发明采取以下技术方案：一种真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术，在铝合金熔炼时，按铸锭化学成分要求分顺序加入各种金属或添加剂，其中包括铋含量为3％的铝铋中间合金，使铸锭成分全部控制在标准要求范围内，铋含量控制在0.05-0.15％之间；

利用上述铋含量控制在0.05-0.15％之间的合金铸锭在轧制钎焊复合层板坯时，轧制成为包覆率是12％、14％、16％的复合板带。

在轧制上述钎焊复合层板坯时分别制成40、50、60mm厚度，复合在265、265、240mm的芯材上，经过轧制成为包覆率是12％、14％、16％的复合板带。

一种如权利要求1所述的真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术的铋元素加入方法，其先用铋添加到铝含量99.5％的重熔铝锭中，铋含量控制在3％，经熔化铸造成为铝铋中间合金锭，再以3％的基数加入到合金中。

本发明的有益效果为：其中的Bi作为微量添加物加到Al-Si复合层中能更好的使溶化的钎焊层得以润湿母材，与原合金主要成分形成的化合物，增大了合金在真空钎焊过程中的流动性、漫流性、间隙填充性，更有利于换热器的翅片和隔板之间焊缝牢固、均匀、平整。将本发明合金作为真空钎焊用复合板带箔的包覆层合金复；并针对不同的复合板带厚度分别控制不同的包覆率，经过多次试验、分析、改进，包覆率控制如下。

表1

复合板，mm	包覆率，％	包覆率允许偏差，％
			0.6	16	±2
0.8	14	±2
			1.2	12	±2

采用新化学成分的铝合金作包覆层合金，并且针对不同的复合板带厚度控制不同的包覆率，增加了包覆层焊料备在真空钎焊中的流动性和漫流性，又不产生焊缝堆积。满足了铝制换热器达到轻重量、大耐压的要求。

它还具有生产工艺比较简单，成本增加不多，铋的加入量很少，操作方便。用户使用中，尤其是0.6mm厚度的板带没有在钎焊过程产生漏点，换热器能承受大压力试验。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在铝合金熔炼时，按铸锭化学成分要求分顺序加入各种金属或添加剂，其中包括铋含量为3％的铝铋中间合金。使铸锭成分全部控制在标准要求范围内，铋含量控制在0.05-0.15％之间。上述熔炼工艺为现有技术；在轧制钎焊复合层板坯时分别制成40、50、60mm厚度，复合在265、265、240mm的芯材上，经过轧制成为包覆率是12％、14％、16％的复合板带。轧制工艺为和现有工艺相同，在此不再赘述。

熔炼时添加铋金属，铋含量控制在0.05-0.15％之间。

铋元素添加到原来普遍使用的铝合金中属于微量元素，它的加入是在铝合金熔炼过程中以中间合金形式进行的。

按铝合金化学成分要求的范围，先把各种金属按比例计算、称重、配制，再依次加入到熔炼炉。加入的除铝外的金属有的是以单金属形式，有的是以中间合金形式或是以添加剂形式加入。其中铋是以中间合金形式加入的，即先用铋添加到铝含量99.5％的重熔铝锭中，铋含量控制在3％，经熔化铸造成为铝铋中间合金锭，再以3％的基数加入到合金中。

复合板带的包覆层是经过热轧工序以压力轧制而成的，包覆层占板带厚度的百分比就是包覆率。

在轧制钎焊复合层板坯时分别制成40、50、60mm厚度，复合在265、265、240mm的芯材上，经过轧制成为包覆率是12％、14％、16％的复合板带。例如：复合板带的成品厚度是0.6mm，其包覆率应控制在12±2％，即

A/B＝40/40+265+40＝11.6％

用原来的铝合金做包覆层的复合板带制成换热器，由于在真空钎焊过程中合金熔化后的漫流性和焊缝间隙充填性不是最佳，因此制成的换热器不能承受比较大的压力。例如压缩机用的539007型号换热器，最高工作压力为1.5Mpa，检测压力为3.2Mpa，破坏性试验只能作到7.0Mpa，无漏点率只有不到50％。

铋是一种低熔点金属，在合金中加入微量铋元素，更好的形成金属蒸气，有利于真空钎焊时漫流和充填焊缝间隙，焊接更牢固，焊缝金属更均匀。例如539007型号换热器采用加铋复合板带后，100％无焊接漏点，破坏性试验压力可达12.0Mpa，远高于国际先进水平的7.5Mpa指标。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1、一种真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术，在铝合金熔炼时，按铸锭化学成分要求分顺序加入各种金属或添加剂，其特征在于：其中包括铋含量为3％的铝铋中间合金，使铸锭成分全部控制在标准要求范围内，铋含量控制在0.05-0.15％之间。

2、如权利要求1所述的真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术，其特征在于：利用上述铋含量控制在0.05-0.15％之间的合金铸锭在轧制钎焊复合层板坯时，轧制成为包覆率是12％、14％、16％的复合板带。

3、如权利要求2所述的真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术，其特征在于：在轧制上述钎焊复合层板坯时分别制成40、50、60mm厚度，复合在265、265、240mm的芯材上，经过轧制成为包覆率是12％、14％、16％的复合板带。

4、一种如权利要求1所述的真空钎焊铝合金复合板带箔加工控制技术的铋元素加入方法，其特征在于，先用铋添加到铝含量99.5％的重熔铝锭中，铋含量控制在3％，经熔化铸造成为铝铋中间合金锭，再以3％的基数加入到合金中。