CN102534325A - 一种热交换器用平流多孔管及其制造方法 - Google Patents

一种热交换器用平流多孔管及其制造方法 Download PDF

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本发明公开了一种热交换器用平流多孔管及其制造方法，该平流多孔管原料的组份和重量配比是：铁0.10-0.18％、硅0.05-0.12％、铜0.40-0.60％、锰0-0.03％、铬0-0.03％、镁0-0.03％、锌0-0.03％、钛0-0.03％、稀土金属0.05-0.10％，其余为铝，上述原料经熔炼、矫直、清洗、连续挤压、喷锌处理以及冷却处理后得到本发明的平流多孔管，该平流多孔管具有良好的表面质量和内在质量，具有良好的耐腐蚀性。

Description

一种热交换器用平流多孔管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种平流多孔管，尤其是一种热交换器用平流多孔管。本发明还涉及上述热交换器用平流多孔管的制造方法。
背景技术
随着汽车工业的飞速发展，汽车热交换器用蒸发器、冷凝器已普遍采用平流多孔管，平流多孔管是全铝微通道换热器的关键材料，属于超精密型材，它们具有体积小、重量轻、热交换性能好的优点。但超精密平流多孔管因断面形状复杂、壁薄、孔数多、尺寸精度高，挤压生产难度较大，目前国内仅有少数几家企业在生产，但产品均存在焊合不良、耐蚀性差等质量缺陷，其余全部依赖从国外进口。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热交换器用平流多孔管及其制造方法。该平流多孔管解决了现有热交换器用平流多孔管的焊合不良、耐蚀性差等问题。
为了解决上述的技术问题，本发明的热交换器用平流多孔管材料的组份和重量配比是：铁0.10-0.18％、硅0.05-0.12％、铜0.40-0.60％、锰0-0.03％、铬0-0.03％、镁0-0.03％、锌0-0.03％、钛0-0.03％、稀土金属0.05-0.10％，其余为铝。
本发明的热交换器用平流多孔管的制造方法包括以下步骤：
1)将按上述重量配比备好的各原料加入到熔炼炉中，采用连铸连轧方法生产出合格的圆铝杆卷材；为控制圆铝杆的内在质量，使合金组织和成分更加均匀，强度热塑性满足挤压要求，熔炼温度控制在720-740℃，含氢量≤0.15ml/100gAl，结晶轮的铝液温度控制在690-710℃，调整好内外水冷区域，确保圆铝杆在500-515℃之间离开结晶轮。
2)将圆铝杆卷材通过矫直装置进行矫直。
3)将矫直的圆铝杆先通过碱液洗槽，用60-70℃的质量比为8-10％NaOH溶液清洗。然后通过酸液洗槽，用质量比为1.2-2％硝酸溶液进行常温清洗；再通过水洗槽，用60-70℃的水进行漂洗，清洗总时间控制在12-22s，最后采用40-50℃高压热风对圆铝杆表面进行吹洗烘干，确保表面清洁无污。目的是清除圆铝杆表面存在的油污、氧化皮及附着的各种颗粒杂质，防止在挤压过程中造成产品的夹杂、焊缝焊合不良、开裂、砂眼等缺陷，有利于减少模具的磨损。
4)在Conform连续挤压机上将清洗后的圆铝杆连续挤压出各种不同规格的平流多孔管；为了保证连续挤压过程的稳定，保证平流多孔管组织性能的均匀性，保证产品质量，在连续挤压过程中，须合理匹配挤压温度和挤压速度，挤压温度控制在450-490℃，挤压速度控制在50-90m/min。
5)为了提高平流多孔管的耐腐蚀性、抗老化性，提高平流多孔管的使用寿命，在平流多孔管的表面进行喷锌处理，喷锌厚度控制在6-10g/m2。为了保证锌层与平流多孔管铝的结合力，喷锌时平流多孔管表面的温度控制在465-480℃。
6)将平流多孔管通过冷却水槽采用软化水进行冷却，保证产品的光亮度，并用高压风将平流多孔管表面的水吹干后收线盘卷，即制得本发明的热交换器用平流多孔管。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1)本发明通过对合金内铁、硅、铜、锰、稀土金属等合金元素的优化调整，并结合上述独特的制造方法，确保平流多孔管具有良好的表面质量和内在质量，具有良好的耐腐蚀性，其最终性能指标可达：抗拉强度Rm：85-110MPa，伸长率≥30％。较好地符合热交换器用平流多孔管产品的使用要求。
2)本发明采用了独特的碱、酸清洗工艺，彻底清除圆铝杆表面存在的油污、氧化皮及附着的各种颗粒杂质，提高了焊合性能，确保了平流多孔管产品的表面质量和内在质量。
3)本发明通过在合金内添加稀土金属元素，有效地确保了平流多孔管组织均匀、晶粒细小，可明显提高塑性和耐蚀性。
具体实施方式
实施例1
1)将按下述重量配比备好的各原料加入到熔炼炉中，采用连铸连轧方法生产出合格的圆铝杆卷材，上述各原料的组份和重量配比是：铁0.10％、硅0.05％、铜0.42％、锰0.02％、铬0.02％、锌0.03％、钛0.01％、钪0.05％，其余为铝；所述熔炼炉中的熔炼温度控制在730℃，含氢量0.13ml/100gAl，结晶轮的铝液温度控制在690℃，调整好内外水冷区域，确保圆铝杆在512℃之间离开结晶轮。
2)将圆铝杆卷材通过矫直装置进行矫直。
3)将矫直的圆铝杆先通过碱液洗槽，用70℃的质量比为8％NaOH溶液清洗；然后通过酸液洗槽，用质量比为2％硝酸溶液进行常温清洗；再通过水洗槽，用65℃的水进行漂洗，清洗总时间控制在16s，最后采用40℃高压热风对圆铝杆表面进行吹洗烘干，确保表面清洁无污。目的是清除圆铝杆表面存在的油污、氧化皮及附着的各种颗粒杂质，防止在挤压过程中造成产品的夹杂、焊缝焊合不良、开裂、砂眼等缺陷，有利于减少模具的磨损。
4)在Conform连续挤压机上将清洗后的圆铝杆连续挤压出各种不同规格的平流多孔管；为了保证连续挤压过程的稳定，保证平流多孔管组织性能的均匀性，保证产品质量，在连续挤压过程中，须合理匹配挤压温度和挤压速度，挤压温度控制在485℃，挤压速度控制在75m/min。
5)为了提高平流多孔管的耐腐蚀性、抗老化性，提高平流多孔管的使用寿命，在平流多孔管的表面进行喷锌处理，喷锌厚度控制在6g/m2。为了保证锌层与平流多孔管铝的结合力，喷锌时平流多孔管表面的温度控制在470℃。
6)将平流多孔管通过冷却水槽采用软化水进行冷却，保证产品的光亮度，并用高压风将平流多孔管表面的水吹干后收线盘卷，即制得本发明的热交换器用平流多孔管。
上述方法生产得到的平流多孔管的抗拉强度Rm为：100MPa，伸长率为33％。
在实施例2、3、4中，原料中的稀土金属依次为钇、铈、镧，钇、铈、镧的含量与实施例1中的稀土金属相同，其余步骤与实施例1相同，得到的平流多孔管的抗拉强度Rm依次为：98MPa、100MPa、102MPa，伸长率依次为32％、31％、33％。
实施例5
1)将按下述重量配比备好的各原料加入到熔炼炉中，采用连铸连轧方法生产出合格的圆铝杆卷材，上述各原料的组份和重量配比是：铁0.15％、硅0.06％、铜0.60％、铬0.03％、镁0.01％、锌0.02％、钛0.01％、钕0.07％，其余为铝；所述熔炼炉中的熔炼温度控制在720℃，含氢量0.15ml/100gAl，结晶轮的铝液温度控制在700℃，调整好内外水冷区域，确保圆铝杆在500℃之间离开结晶轮。
2)将圆铝杆卷材通过矫直装置进行矫直。
3)将矫直的圆铝杆先通过碱液洗槽，用65℃的质量比为9％NaOH溶液清洗；然后通过酸液洗槽，用质量比为1.5％硝酸溶液进行常温清洗；再通过水洗槽，用60℃的水进行漂洗，清洗总时间控制在12s，最后采用45℃高压热风对圆铝杆表面进行吹洗烘干，确保表面清洁无污。目的是清除圆铝杆表面存在的油污、氧化皮及附着的各种颗粒杂质，防止在挤压过程中造成产品的夹杂、焊缝焊合不良、开裂、砂眼等缺陷，有利于减少模具的磨损。
4)在Conform连续挤压机上将清洗后的圆铝杆连续挤压出各种不同规格的平流多孔管；为了保证连续挤压过程的稳定，保证平流多孔管组织性能的均匀性，保证产品质量，在连续挤压过程中，须合理匹配挤压温度和挤压速度，挤压温度控制在460℃，挤压速度控制在90m/min。
5)为了提高平流多孔管的耐腐蚀性、抗老化性，提高平流多孔管的使用寿命，在平流多孔管的表面进行喷锌处理，喷锌厚度控制在9g/m2。为了保证锌层与平流多孔管铝的结合力，喷锌时平流多孔管表面的温度控制在465℃。
6)将平流多孔管通过冷却水槽采用软化水进行冷却，保证产品的光亮度，并用高压风将平流多孔管表面的水吹干后收线盘卷，即制得本发明的热交换器用平流多孔管。
上述方法生产得到的平流多孔管的抗拉强度Rm为：110MPa，伸长率为30％。
在实施例6、7中，原料中的稀土金属依次为钆、铽，钆、铽的含量与实施例5中的稀土金属相同，其余步骤与实施例5相同，得到的平流多孔管的抗拉强度Rm依次为：105MPa、110MPa，伸长率依次为34％、32％。
实施例8
1)将按下述重量配比备好的各原料加入到熔炼炉中，采用连铸连轧方法生产出合格的圆铝杆卷材，上述各原料的组份和重量配比是：铁0.18％、硅0.12％、铜0.53％、锰0.01％、镁0.02％、锌0.03％、钛0.02％、钐0.10％，其余为铝；所述熔炼炉中的熔炼温度控制在740℃，含氢量0.14ml/100gAl，结晶轮的铝液温度控制在710℃，调整好内外水冷区域，确保圆铝杆在515℃之间离开结晶轮。
2)将圆铝杆卷材通过矫直装置进行矫直。
3)将矫直的圆铝杆先通过碱液洗槽，用60℃的质量比为9.5％NaOH溶液清洗；然后通过酸液洗槽，用质量比为1.2％硝酸溶液进行常温清洗；再通过水洗槽，用70℃的水进行漂洗，清洗总时间控制在18s，最后采用48℃高压热风对圆铝杆表面进行吹洗烘干，确保表面清洁无污。目的是清除圆铝杆表面存在的油污、氧化皮及附着的各种颗粒杂质，防止在挤压过程中造成产品的夹杂、焊缝焊合不良、开裂、砂眼等缺陷，有利于减少模具的磨损。
4)在Conform连续挤压机上将清洗后的圆铝杆连续挤压出各种不同规格的平流多孔管；为了保证连续挤压过程的稳定，保证平流多孔管组织性能的均匀性，保证产品质量，在连续挤压过程中，须合理匹配挤压温度和挤压速度，挤压温度控制在490℃，挤压速度控制在50m/min。
5)为了提高平流多孔管的耐腐蚀性、抗老化性，提高平流多孔管的使用寿命，在平流多孔管的表面进行喷锌处理，喷锌厚度控制在7.5g/m2。为了保证锌层与平流多孔管铝的结合力，喷锌时平流多孔管表面的温度控制在480℃。
6)将平流多孔管通过冷却水槽采用软化水进行冷却，保证产品的光亮度，并用高压风将平流多孔管表面的水吹干后收线盘卷，即制得本发明的热交换器用平流多孔管。
上述方法生产得到的平流多孔管的抗拉强度Rm为：90MPa，伸长率为32％。
在实施例9、10、11中，原料中的稀土金属依次为铕、镝、钷，铕、镝、钷的含量与实施例8中的稀土金属相同，其余步骤与实施例8相同，得到的平流多孔管的抗拉强度Rm依次为：90MPa、93MPa、92MPa，伸长率依次为33％、31％、31％。
实施例12
1)将按下述重量配比备好的各原料加入到熔炼炉中，采用连铸连轧方法生产出合格的圆铝杆卷材，上述各原料的组份和重量配比是：铁0.13％、硅0.08％、铜0.40％、锰0.01％、铬0.01％、镁0.01％、锌0.01％、钬0.06％，其余为铝；所述熔炼炉中的熔炼温度控制在735℃，含氢量0.13ml/100gAl，结晶轮的铝液温度控制在695℃，调整好内外水冷区域，确保圆铝杆在510℃之间离开结晶轮。
2)将圆铝杆卷材通过矫直装置进行矫直。
3)将矫直的圆铝杆先通过碱液洗槽，用70℃的质量比为8.5％NaOH溶液清洗；然后通过酸液洗槽，用质量比为1.9％硝酸溶液进行常温清洗；再通过水洗槽，用70℃的水进行漂洗，清洗总时间控制在20s，最后采用50℃高压热风对圆铝杆表面进行吹洗烘干，确保表面清洁无污。目的是清除圆铝杆表面存在的油污、氧化皮及附着的各种颗粒杂质，防止在挤压过程中造成产品的夹杂、焊缝焊合不良、开裂、砂眼等缺陷，有利于减少模具的磨损。
4)在Conform连续挤压机上将清洗后的圆铝杆连续挤压出各种不同规格的平流多孔管；为了保证连续挤压过程的稳定，保证平流多孔管组织性能的均匀性，保证产品质量，在连续挤压过程中，须合理匹配挤压温度和挤压速度，挤压温度控制在450℃，挤压速度控制在80m/min。
5)为了提高平流多孔管的耐腐蚀性、抗老化性，提高平流多孔管的使用寿命，在平流多孔管的表面进行喷锌处理，喷锌厚度控制在8g/m2。为了保证锌层与平流多孔管铝的结合力，喷锌时平流多孔管表面的温度控制在475℃。
6)将平流多孔管通过冷却水槽采用软化水进行冷却，保证产品的光亮度，并用高压风将平流多孔管表面的水吹干后收线盘卷，即制得本发明的热交换器用平流多孔管。
上述方法生产得到的平流多孔管的抗拉强度Rm为：90MPa，伸长率为31％。
在实施例13、14、15中，原料中的稀土金属依次为铥、镱、镥，铥、镱、镥的含量与实施例1 2中的稀土金属相同，其余步骤与实施例12相同，得到的平流多孔管的抗拉强度Rm依次为：90MPa、93MPa、92MPa，伸长率依次为33％、33％、32％。
实施例16
1)将按下述重量配比备好的各原料加入到熔炼炉中，采用连铸连轧方法生产出合格的圆铝杆卷材，上述各原料的组份和重量配比是：铁0.11％、硅0.10％、铜0.57％、锰0.03％、铬0.02％、镁0.03％、钛0.03％、铒0.09％，其余为铝；所述熔炼炉中的熔炼温度控制在725℃，含氢量0.15ml/100gAl，结晶轮的铝液温度控制在705℃，调整好内外水冷区域，确保圆铝杆在505℃之间离开结晶轮。
2)将圆铝杆卷材通过矫直装置进行矫直。
3)将矫直的圆铝杆先通过碱液洗槽，用68℃的质量比为10％NaOH溶液清洗；然后通过酸液洗槽，用质量比为1.3％硝酸溶液进行常温清洗；再通过水洗槽，用66℃的水进行漂洗，清洗总时间控制在22s，最后采用40℃高压热风对圆铝杆表面进行吹洗烘干，确保表面清洁无污。目的是清除圆铝杆表面存在的油污、氧化皮及附着的各种颗粒杂质，防止在挤压过程中造成产品的夹杂、焊缝焊合不良、开裂、砂眼等缺陷，有利于减少模具的磨损。
4)在Conform连续挤压机上将清洗后的圆铝杆连续挤压出各种不同规格的平流多孔管；为了保证连续挤压过程的稳定，保证平流多孔管组织性能的均匀性，保证产品质量，在连续挤压过程中，须合理匹配挤压温度和挤压速度，挤压温度控制在470℃，挤压速度控制在60m/min。
5)为了提高平流多孔管的耐腐蚀性、抗老化性，提高平流多孔管的使用寿命，在平流多孔管的表面进行喷锌处理，喷锌厚度控制在10g/m2。为了保证锌层与平流多孔管铝的结合力，喷锌时平流多孔管表面的温度控制在465℃。
6)将平流多孔管通过冷却水槽采用软化水进行冷却，保证产品的光亮度，并用高压风将平流多孔管表面的水吹干后收线盘卷，即制得本发明的热交换器用平流多孔管。
上述方法生产得到的平流多孔管的抗拉强度Rm为：85MPa，伸长率为35％。
在实施例17中，原料中的稀土金属为镨，镨的含量与实施例16中的稀土金属相同，其余步骤与实施例16相同，得到的平流多孔管的抗拉强度Rm为：87MPa，伸长率为34％。

Claims (3)

1.一种热交换器用平流多孔管，其特征在于材料的组份和重量配比是：铁0.10-0.18％、硅0.05-0.12％、铜0.40-0.60％、锰0-0.03％、铬0-0.03％、镁0-0.03％、锌0-0.03％、钛0-0.03％、稀土金属0.05-0.10％，其余为铝。
2.一种热交换器用平流多孔管的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将按下述重量配比备好的各原料加入到熔炼炉中，采用连铸连轧方法生产出合格的圆铝杆卷材，上述各原料的组份和重量配比是：铁0.10-0.18％、硅0.05-0.12％、铜0.40-0.60％、锰0-0.03％、铬0-0.03％、镁0-0.03％、锌0-0.03％、钛0-0.03％、稀土金属0.05-0.10％，其余为铝；所述熔炼炉中的熔炼温度控制在720-740℃，含氢量≤0.15ml/100gAl，结晶轮的铝液温度控制在690-710℃，调整好内外水冷区域，确保圆铝杆在500-515℃之间离开结晶轮；
2)将圆铝杆卷材通过矫直装置进行矫直；
3)将矫直的圆铝杆先通过碱液洗槽，用60-70℃的质量比为8-10％NaOH溶液清洗；然后通过酸液洗槽，用质量比为1.2-2％硝酸溶液进行常温清洗；再通过水洗槽，用60-70℃的水进行漂洗，清洗总时间控制在12-22s，最后采用40-50℃高压热风对圆铝杆表面进行吹洗烘干，确保表面清洁无污；
4)在Conform连续挤压机上将清洗后的圆铝杆连续挤压出各种不同规格的平流多孔管，在连续挤压过程中，挤压温度控制在450-490℃，挤压速度控制在50-90m/min；
5)在平流多孔管的表面进行喷锌处理，喷锌厚度控制在6-10g/m2；
6)将平流多孔管通过冷却水槽采用软化水进行冷却，保证产品的光亮度，并用高压风将平流多孔管表面的水吹干后收线盘卷。
3.根据权利要求2所述的热交换器用平流多孔管的制造方法，其特征在于：在所述步骤5)中，喷锌时平流多孔管表面的温度控制在465-480℃。
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