CN103112211B - 一种高抗下垂性复合钎焊铝箔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗下垂性复合钎焊铝箔，包括上包覆层、下包覆层以及位于上下包覆层之间的芯材层，其中，芯材层按重量百分比其组分为：铁0.25-0.46％，硅0.01-0.25％，锰0.40-1.0％，铜0.04-0.5％，钪0.01-0.4％，其余为铝；上下包覆层为铝合金。本发明还公开了该钎焊铝箔的制备方法。本发明的优点为通过优化复合铝箔芯材合金的配比，结合上述的制造方法中浇铸、轧制及热处理工艺，可制得抗下垂性能优异的复合铝箔。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝箔及其制备方法，尤其涉及一种高抗下垂性复合钎焊铝箔及其制备方法。
背景技术
复合钎焊铝箔由芯材层(3系Al-Mn合金)和双面/单面厚度为8～12％的低熔点包覆层(近共晶Al-Si合金)组成，其断面结构如图1所示，被广泛应用于汽车热交换器、电站空冷岛热交换器等。热交换器在钎焊过程中复合钎焊铝箔被加热至580～610℃，包覆层(熔点565℃～575℃)熔化，在表面张力、重力和其它效应的作用下通过毛细管运动流到结合的缝隙处，浸润、扩展，随着温度的降低，钎料凝固，最终形成钎焊接头。而在钎焊过程中，熔融包覆层将侵蚀芯材层，降低芯材的支撑强度，造成热交换器整体塌陷或产生虚焊、脱焊等现象。研究表明，芯材的再结晶晶粒尺寸增大可有效抑制熔融焊料的侵蚀，提高复合铝箔的抗下垂性。然而，在实际生产中，经过高温均质处理的复合钎焊铝箔芯材难以获得粗大的再结晶晶粒。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种抗下垂性能优异的复合钎焊铝箔；本发明还提供了该高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法。
技术方案：本发明所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔，包括上包覆层、下包覆层以及位于上下包覆层之间的芯材层，其中，芯材层按重量百分比其组分为：铁0.25-0.46％，硅0.01-0.25％，锰0.40-1.0％，铜0.04-0.5％，钪0.01-0.4％，其余为铝；上下包覆层为铝合金。
所述铝合金优选为4343铝合金。
本发明所述高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法，由以下步骤组成：
(1)熔炼铝合金，熔炼温度为650-700℃，合金熔化后加入精炼剂，搅拌、净化、静置铝熔体，清理铝液表面铝渣，然后采用铁模将铝液浇铸成铝合金板，铁模预热100℃；
(2)将步骤(1)浇铸的铝合金板在马弗炉中加热到460-480℃，保温15分钟后出炉，然后热轧；
(3)选配工业纯铝锭、铝铁合金、铝硅合金、铝锰合金、铝铜合金进行熔炼，熔炼温度为720～760℃，确保铝液中各元素含量分别为：铁0.25-0.46％，硅0.01-0.25％，锰0.40-1.0％，铜0.04-0.5％，合金熔化后加入精炼剂，搅拌、净化、静置铝熔体，清理铝液表面铝渣；
(4)往步骤(3)处理后的铝液中添加铝钪合金，确保铝液中钪含量为0.01-0.4％，搅拌、静置铝熔体，然后采用铁模将铝液浇铸成铝合金板，铁模预热100℃；
(5)将步骤(4)获得的芯材铝合金板放入马弗炉进行均质处理，均质温度为580～620℃，保温4～6小时后出炉空冷，再经过处理得到表面光洁的芯材铝合金板；
(6)将步骤(2)获得的铝合金板按照步骤(5)处理得到的芯材铝合金板的尺寸裁剪、清洗后覆盖在芯材铝合金板的上下表面，且将两边边缘进行焊合；
(7)将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热，加热温度450～500℃，保温30分钟后出炉热轧、焊合成复合铝箔坯料；
(8)将复合铝箔坯料表面清洗后，冷轧成复合铝箔；
(10)将冷轧的复合铝箔进行成品退火处理，退火温度260-400℃，保温1～5小时、出炉冷却，即制成本发明的高抗下垂性复合钎焊铝箔。
所述步骤(2)将浇铸的铝合金板放到；所述步骤(5)将芯材铝合金所述步骤(7)将三层合金板。
所述步骤(1)或(3)中加入的精炼剂为15～25％的氯化钠、30～40％的氯化钾、5～12％的六氯甲烷、3～7％的氟硼酸钾、12～16％的氟铝酸钠与10～20％的木炭粉混合而成，其含量为0.1～0.5％。
所述步骤(1)、(3)、(4)任一步骤中采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体。
所述步骤(3)中铝铁合金中含铁10.0％，铝硅合金中含硅20.0％，铝锰合金中含锰10.0％，铝铜合金中含铜10.0％，其余为铝。
所述步骤(4)铝钪合金中钪含量为2％，铝液中钪含量优选为0.05～0.15％。
所述步骤(6)两边边缘采用点焊形式进行焊合。
有益效果：本发明与现有技术相比，其优点为通过优化复合铝箔芯材合金的配比，结合上述的制造方法中浇铸、轧制及热处理工艺，可制得抗下垂性能优异的复合铝箔。钎焊后，其芯材可获得粗大的长条状再结晶晶粒组织，增大的芯材再结晶晶粒晶粒可有效抑制熔融焊料的侵蚀，提高复合铝箔的抗下垂性，其长度为150微米，晶粒长宽比3.0，在605℃钎焊温度环境中保持3分钟，抗下垂性10mm。
附图说明
图1为复合钎焊铝箔截面示意图。
具体实施方式
实施例1：采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层，将4343铝合金熔化，熔炼温度680℃，合金熔化后加入铝液重量2克的精炼剂，精炼剂由18％的氯化钠、32％的氯化钾、10％的六氯甲烷、6％的氟硼酸钾、15％的氟铝酸钠与19％的木炭粉混合而成；采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置5～10分钟，清理铝液表面铝渣，采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃。浇铸的4343合金板放到马弗炉中，加热温度460℃，保温15分钟，出炉，将合金板热轧成2.0mm的铝合金板。采用1710克工业纯铝锭、50克铝铁合金、20克铝硅合金、170克铝锰合金、50克铝铜合金配料，总重量2公斤，熔炼温度750℃，合金熔化后加入铝液重量4克的精炼剂，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置5～10分钟，清理铝液表面铝渣；然后添加100克铝钪合金，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，搅拌2分钟后，静置3～5分钟后，取样；采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为：铁0.22％，硅0.20％，锰0.80％，铜0.22％，钪0.10％，其余为铝；出炉浇铸，采用铁模铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理，均质温度580℃，保温4小时，出炉空冷，然后将合金板双面各铣去1mm，获得表面光洁的18mm芯材合金板。将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪，清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面，且两边边缘采用点焊形式进行焊合；将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热，加热温度460℃，保温30分钟，出炉热轧，热轧焊合成5mm厚的复合铝箔坯料；将复合铝箔坯料表面清洗后，冷轧成0.2mm的复合铝箔；将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火，退火温度350℃，保温时间3小时，出炉冷却，即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例2：采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层，将4343铝合金熔化，熔炼温度650℃，合金熔化后加入铝液重量2.5克的精炼剂，精炼剂由18％的氯化钠、32％的氯化钾、10％的六氯甲烷、6％的氟硼酸钾、15％的氟铝酸钠与19％的木炭粉混合而成；采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置8分钟，清理铝液表面铝渣，采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；浇铸的4343合金板放到马弗炉中，加热温度465℃，保温20分钟，出炉，将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1655克工业纯铝锭、80克铝铁合金、20克铝硅合金、195克铝锰合金、50克铝铜合金配料，总重量2公斤。熔炼温度760℃，合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置10分钟，清理铝液表面铝渣；然后添加120克铝钪合金，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，搅拌2分钟后，静置5分钟后，取样；采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为：铁0.35％，硅0.18％，锰0.90％，铜0.22％，钪0.10％，其余为铝；出炉浇铸，采用铁模铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理，均质温度620℃，保温6小时，出炉空冷，然后将合金板双面各铣去1mm，获得表面光洁的18mm芯材合金板；将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪，清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面，且两边边缘采用点焊形式进行焊合；将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热，加热温度480℃，保温30分钟，出炉热轧，热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料；将复合铝箔坯料表面清洗后，冷轧成0.18mm的复合铝箔；将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火，退火温度300℃，保温时间1小时，出炉冷却，即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例3：采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层，将4343铝合金熔化，熔炼温度700℃，合金熔化后加入铝液重量2.0克的精炼剂，精炼剂由18％的氯化钠、32％的氯化钾、10％的六氯甲烷、6％的氟硼酸钾、15％的氟铝酸钠与19％的木炭粉混合而成；采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置8分钟，清理铝液表面铝渣，采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；浇铸的4343合金板放到马弗炉中，加热温度480℃，保温20分钟，出炉，将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1470克工业纯铝锭、120克铝铁合金、35克铝硅合金、250克铝锰合金、125克铝铜合金配料，总重量2公斤。熔炼温度720℃，合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置10分钟，清理铝液表面铝渣；然后添加500克铝钪合金，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，搅拌2分钟后，静置5分钟后，取样；采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为：铁0.46％，硅0.25％，锰1.0％，铜0.5％，钪0.4％，其余为铝；出炉浇铸，采用铁模铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理，均质温度600℃，保温5小时，出炉空冷，然后将合金板双面各铣去1mm，获得表面光洁的18mm芯材合金板；将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪，清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面，且两边边缘采用点焊形式进行焊合；将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热，加热温度450℃，保温30分钟，出炉热轧，热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料；将复合铝箔坯料表面清洗后，冷轧成0.18mm的复合铝箔；将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火，退火温度260℃，保温时间5小时，出炉冷却，即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例4：采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层，将4343铝合金熔化，熔炼温度650℃，合金熔化后加入铝液重量10克的精炼剂，精炼剂由18％的氯化钠、32％的氯化钾、10％的六氯甲烷、6％的氟硼酸钾、15％的氟铝酸钠与19％的木炭粉混合而成；采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置8分钟，清理铝液表面铝渣，采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；浇铸的4343合金板放到马弗炉中，加热温度465℃，保温20分钟，出炉，将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1861克工业纯铝锭、50克铝铁合金、1克铝硅合金、80克铝锰合金、8克铝铜合金配料，总重量2公斤。熔炼温度760℃，合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置10分钟，清理铝液表面铝渣；然后添加10克铝钪合金，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，搅拌2分钟后，静置5分钟后，取样；采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为：铁0.25％，硅0.01％，锰0.40％，铜0.04％，钪0.01％，其余为铝；出炉浇铸，采用铁模铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理，均质温度620℃，保温6小时，出炉空冷，然后将合金板双面各铣去1mm，获得表面光洁的18mm芯材合金板；将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪，清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面，且两边边缘采用点焊形式进行焊合；将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热，加热温度500℃，保温30分钟，出炉热轧，热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料；将复合铝箔坯料表面清洗后，冷轧成0.18mm的复合铝箔；将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火，退火温度400℃，保温时间5小时，出炉冷却，即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例5：采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层，将4343铝合金熔化，熔炼温度650℃，合金熔化后加入铝液重量2.5克的精炼剂，精炼剂由25％的氯化钠、40％的氯化钾、12％的六氯甲烷、7％的氟硼酸钾、16％的氟铝酸钠与20％的木炭粉混合而成；采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置8分钟，清理铝液表面铝渣，采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；浇铸的4343合金板放到马弗炉中，加热温度465℃，保温20分钟，出炉，将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1637克工业纯铝锭、90克铝铁合金、23克铝硅合金、200克铝锰合金、50克铝铜合金配料，总重量2公斤。熔炼温度760℃，合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置10分钟，清理铝液表面铝渣；然后添加52克铝钪合金，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，搅拌2分钟后，静置5分钟后，取样；采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为：铁0.40％，硅0.20％，锰0.90％，铜0.22％，钪0.05％，其余为铝；出炉浇铸，采用铁模铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理，均质温度620℃，保温6小时，出炉空冷，然后将合金板双面各铣去1mm，获得表面光洁的18mm芯材合金板；将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪，清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面，且两边边缘采用点焊形式进行焊合；将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热，加热温度480℃，保温30分钟，出炉热轧，热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料；将复合铝箔坯料表面清洗后，冷轧成0.18mm的复合铝箔；将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火，退火温度300℃，保温时间1小时，出炉冷却，即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例6：采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层，将4343铝合金熔化，熔炼温度650℃，合金熔化后加入铝液重量2.5克的精炼剂，精炼剂由15％的氯化钠、30％的氯化钾、5％的六氯甲烷、3％的氟硼酸钾、12％的氟铝酸钠与10％的木炭粉混合而成；采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置8分钟，清理铝液表面铝渣，采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；浇铸的4343合金板放到马弗炉中，加热温度465℃，保温20分钟，出炉，将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1616克工业纯铝锭、100克铝铁合金、24克铝硅合金、208克铝锰合金、52克铝铜合金配料，总重量2公斤。熔炼温度760℃，合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，进行净化处理，搅拌3分钟后，静置10分钟，清理铝液表面铝渣；然后添加165克铝钪合金，采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体，搅拌2分钟后，静置5分钟后，取样；采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为：铁0.40％，硅0.20％，锰0.90％，铜0.22％，钪0.15％，其余为铝；出炉浇铸，采用铁模铸成20mm厚的铝合金板，铁模预热100℃；将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理，均质温度620℃，保温6小时，出炉空冷，然后将合金板双面各铣去1mm，获得表面光洁的18mm芯材合金板；将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪，清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面，且两边边缘采用点焊形式进行焊合；将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热，加热温度480℃，保温30分钟，出炉热轧，热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料；将复合铝箔坯料表面清洗后，冷轧成0.18mm的复合铝箔；将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火，退火温度300℃，保温时间1小时，出炉冷却，即制成本发明的复合钎焊铝箔。
Claims (10)
1.一种高抗下垂性复合钎焊铝箔，包括上包覆层(2)、下包覆层(3)以及位于上下包覆层之间的芯材层(1)，其特征在于：所述芯材层(1)按重量百分比其组分为：铁0.25-0.46％，硅0.01-0.25％，锰0.40-0.90％，铜0.04-0.22％或0.50％，钪0.01-0.4％，其余为铝；所述上下包覆层为铝合金。
2.根据权利要求1所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔，其特征在于：所述铝合金为4343铝合金。
3.制备权利要求1所述高抗下垂性复合钎焊铝箔的方法，其特征在于：该方法由以下步骤组成：
(1)熔炼铝合金，合金熔化后搅拌、净化、静置铝熔体，清理铝液表面铝渣，然后将铝液浇铸成铝合金板；
(2)将步骤(1)浇铸的铝合金板加热、保温后出炉，然后热轧；
(3)选配工业纯铝锭、铝铁合金、铝硅合金、铝锰合金、铝铜合金进行熔炼，确保铝液中各元素含量分别为：铁0.25-0.46％，硅0.01-0.25％，锰0.40-0.90％，铜0.04-0.22％或0.50％，合金熔化后搅拌、净化、静置铝熔体，清理铝液表面铝渣；
(4)往步骤(3)处理后的铝液中添加铝钪合金，确保铝液中钪含量为0.01-0.4％，搅拌、静置铝熔体，然后将铝液浇铸成芯材铝合金板；
(5)将步骤(4)获得的芯材铝合金板进行均质处理、保温后出炉空冷，再经过处理得到表面光洁的芯材铝合金板；
(6)将步骤(2)获得的铝合金板按照步骤(5)处理得到的芯材铝合金板的尺寸裁剪、清洗后覆盖在芯材铝合金板的上下表面，且将两边边缘进行焊合；
(7)将焊合后的三层合金板加热、保温后出炉热轧、焊合成复合铝箔坯料；
(8)将复合铝箔坯料表面清洗后，冷轧成复合铝箔；
(9)将冷轧的复合铝箔进行成品退火处理，退火温度260-400℃，保温、出炉冷却，即制成本发明的高抗下垂性复合钎焊铝箔；
4.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中熔炼温度为650-700℃，步骤(3)中熔炼温度为720～760℃；步骤(1)和步骤(4)中铝液均采用铁模浇铸成铝合金板，铁模预热100℃。
5.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)将浇铸的铝合金板放到马弗炉中加热到460-480℃，保温15分钟；所述步骤(5)将芯材铝合金放入马弗炉进行均质处理，均质温度为580～620℃，保温4～6小时；所述步骤(7)将三层合金板在马弗炉中加热，加热温度450～500℃，保温30分钟。
6.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)或(3)合金熔化后加入含量为0.1～0.5％的精炼剂，该精炼剂为15～25％的氯化钠、30～40％的氯化钾、5～12％的六氯甲烷、3～7％的氟硼酸钾、12～16％的氟铝酸钠与10～20％的木炭粉混合而成。
7.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)、(3)、(4)任一步骤中采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体。
8.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中铝铁合金中含铁10.0％，铝硅合金中含硅20.0％，铝锰合金中含锰10.0％，铝铜合金中含铜10.0％，其余为铝；所述步骤(4)铝钪合金中钪含量为2％，铝液中钪含量为0.05～0.15％。
9.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)两边边缘采用点焊形式进行焊合。
10.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法，其特征在于：所述步骤(9)保温时间为1～5小时。
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