CN103276149B

CN103276149B - 一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN103276149B
Application number: CN201310233281.0A
Authority: CN
Inventors: 朱玉涛; 郑玉林; 周文标
Original assignee: Gaungxi Nannan Aluminum Processing Co Ltd
Current assignee: Gaungxi Nannan Aluminum Processing Co Ltd
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2033-06-13
Also published as: CN103276149A

Abstract

本发明公开了一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法，包括芯层制备，包覆层制备，热轧复合得到汽车热交换器用铝合金复合材料；其特征在于：芯层的制备经过均热、去头尾B、去端面B、锯切B、表面处理B工序；包覆层的制备经过变质处理、铸造、去应力A、去头尾A、去端面A、锯切A、表面处理A工序；将芯层和包覆层固定，经加热、热轧复合、一次冷扎、一次退火、二次冷扎、二次退火工序得到产品。本方法退火控制温度在410～430℃；时间为2～4小时，与已有汽车热交换器用铝合金复合材料相比，产品质量好，强度高，满足市场的需要；制备省去了包覆层热轧与铣面的工序，生产周期短、成本低，具有较好的经济效益和社会效益。

Description

一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，涉及一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法。

背景技术

目前，汽车用热交换器主要有铜制和铝制两种，与铜制热交换器相比，铝制热交换器的优势表现在：（1）铝材的密度仅为黄铜材的三分之一左右，因而铝制热交换器可节省燃料；（2）铝的可焊性能比铜好，焊缝的强度高于软焊铜；（3）铝合金有强的抗腐蚀性能，热交换器的使用期限长；（4）铝回收率高，铝制热交换器报废后的回收率可达94%。

已有的热交换器用铝合金复合板、带、箔的生产方法，采用芯层铸锭和包覆层热轧板块复合热轧法，典型生产工艺流程如下：

（1）芯层制备：铸锭经均热、切头尾、铣面、表面处理工序后，得到芯层备用；

（2）包覆层制备：变质处理的铸锭经热轧、分切、表面处理工序后，得到覆层；

（3）复合：将得到的铸造态芯层和包覆层板材进行表面处理，热轧复合，冷轧（中间退火），精冷轧至设计的复合材料厚度。

中国专利CN101704020的一种钎焊式热交换器用铝合金复合板带箔坯料的生产方法。方法是将验材料熔炼，芯材连铸连轧，在线升温，复合层在线轧制焊合，最后得到成卷铝合金复合板带箔坯料。该方法虽然能在一定程度上提高了生产效率，但是仍不能解决界面结合性能良好和抗下垂性能优异的问题。

中国专利CN1269606C的一种钎焊复合板的制造方法。方法是用冷轧辊压方式将包覆板和芯板复合在一起。该方法虽然能在一定程度上提高了界面复合能力，但是仍不能解决其优异的抗下垂性能的问题。

中国专利CN1327217C的一种热交换器用铝合金复合材料的制造方法。方法是对芯层合金进行一定量的预拉伸，并将包覆层与芯层利用热轧、冷轧方式进行复合。该方法虽然能在一定程度上提高了抗下垂性能，但是仍不能解决界面结合性能优异和生产成本的问题。

热对热交换器用铝合金复合材料的基本要求是组织均匀、尺寸精度高、具有较好的力学性能和界面结合效果。目前，铝合金复合材料普遍采用芯层铸锭和包覆层热轧板块复合热轧法制备。利用包覆层热轧板生产的铝合金复合材料，尚存在以下技术问题：

（1）轧制的包覆层表面变形量比心部大，板材厚向组织不均匀；

（2）轧制后的包覆层平面度和厚度用轧辊控制，精度低；

（3）轧制的包覆层与铸造芯层复合时界面效果一般；

（4）生产工序多、周期长、成本高。

发明内容

本发明的目的为了解决上述传统方法制备铝合金复合材料所存在的技术缺点，提高复合材料的界面性能和抗下垂性能，简化制备工序，提高生产效益，提供一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法，包括芯层制备，包覆层制备，热轧复合得到汽车热交换器用铝合金复合材料；其特征在于：芯层的制备经过均匀化B、去头尾B、去端面B、锯切B、表面处理B工序；包覆层的制备经过变质处理、铸造、去应力A、去头尾A、去端面A、锯切A、表面处理A工序；将芯层和包覆层固定，经加热、热轧复合、一次冷扎、一次退火、二次冷扎、二次退火工序得到产品；将芯层和包覆层固定、加热、热轧复合、一次冷扎、一次退火、二次冷扎、二次退火工序得到产品；通过除气工序降低铝熔体中的氢浓度，以减少铸锭中的气孔或针孔；通过过滤工序去除铝熔体中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，以减少铸锭中的疏松、气孔、夹渣，改善铝合金的延伸率；通过合适的工艺对芯层进行均匀化退火和对包覆层进行去应力退火；利用头尾锯对铸锭进行去头尾，利用立式锯对铸锭进行切断面，利用平面锯对铸锭进行锯切，达到一定的尺寸；尤其是包覆层制备利用铸造锯切板代替传统的热轧板，制备的复合材料性能优异、组织均匀、界面结合效果好、抗下垂能力高；具体工艺操作为：

（1）熔炼：芯层铝合金熔炼控制温度为730～780℃；包覆层铝合金熔炼控制温度为720～770℃；

（2）除气/过滤：经熔炼的芯层铝合金熔体和包覆层铝合金熔体分别采用Alpur多级除气净化系统进行除气处理；采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤；

（3）铸造：芯层浇铸控制温度为690～710℃；包覆层浇铸控制温度为640～660℃；

（4）均匀化和去应力：芯层铸锭的均匀化B控制温度为580～620℃，保温16～30小时；包覆层铸锭的去应力A控制温度为420～460℃，保温8～16小时；

（5）锯切：将均匀化B和去应力A处理后的的铝合金锭分别进行切头去尾、切端面，然后利用平面锯将芯层铸锭据切成250～350mm厚的铝合金板材，包覆层铸锭据切成25～35mm厚的铝合金板材；

（6）复合：将得到的铸造态芯层和包覆层板材分别进行表面处理，然后热轧复合，一次冷轧、一次退火，再二次冷扎、二次退火，精冷轧至设计的复合材料厚度。

（7）包装：将复合材料包装入库/发货。

以上所述的一次退火和二次退火控制温度为410～430℃；时间为2～4小时。

以上所述的芯层其铝合金的成分及含量（重量%）为：Si≤0.6、Fe≤0.7、Cu0.05～0.2、Mn1.0～1.5、Zn≤0.10，其余量为Al。

以上所述的包覆层其铝合金的成分及含量（重量%）为：Si6.8～8.2、Fe≤0.8、Cu≤0.25、Mn≤0.10、Zn≤0.20、Sr≤0.05，其余量为Al。

本发明的优点及积极效果如下：

1、本发明的制备方法，通过除气工序降低铝熔体中的氢浓度，以减少铸锭中的气孔或针孔；通过过滤工序去除铝熔体中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，以减少铸锭中的疏松、气孔、夹渣，改善铝合金的延伸率；通过合适的工艺对芯层进行均匀化退火和对包覆层进行去应力退火；利用头尾锯对铸锭进行去头尾，利用立式锯对铸锭进行切断面，利用平面锯对铸锭进行锯切，达到一定的尺寸；尤其是包覆层制备利用铸造锯切板代替传统的热轧板，与传统方法制备的复合材料相比，本发明制备的复合材料性能优异、组织均匀、界面结合效果好、抗下垂能力提高。

2、本发明与已有汽车热交换器用铝合金复合材料生产工艺相比，制备包覆层热轧与铣面工序，生产周期短、成本降低，具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

芯层制备：将50吨原料投入熔炼炉中：熔炼温度为750～760℃。待合金完全熔融后，控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si0.04、Fe0.55、Cu0.10、Mn1.12、Zn0.02，其余量由Al。采用Alpur多级除气净化系统对熔体进行除气处理，再采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤，浇铸温度为700℃，铸造后得到厚度为650mm的铝合金锭坯。将铝合金锭坯在600℃进行18小时的均匀化处理，然后将去应力的铝合金锭切头去尾，切端面后，用平面锯将铸锭锯切成310mm厚的铝合金板材。

包覆层制备：将50吨原料投入熔炼炉中：熔炼温度为740～750℃。待合金完全熔融后，控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si7.8、Fe0.14、Cu0.01、Mn0.01、Zn0.02、Sr0.03，其余量由Al。采用Alpur多级除气净化系统对熔体进行除气处理，再采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤，浇铸温度650～655℃，铸造后得到厚度为650mm的铝合金锭坯。将铝合金锭坯在450℃进行10小时的均匀化处理，然后将去应力的铝合金锭切头去尾，切端面后，用平面锯将铸锭锯切成31mm厚的铝合金板材。

复合：将得到的铸造态芯层和包覆层板材固定、加热进行表面处理，热轧复合，一次冷轧、一次退火，再进行二次冷扎、二次退火；控制退火工艺为：温度为420℃，时间3小时，控制二次冷轧厚度为0.55mm，得到复合材料产品。

本例复合材料产品：厚度：0.55mm，Rm：121.6MPa，A：31.3%，Si扩散厚度：15μm，下垂值：24.6mm。

实施例2

芯层制备：将50吨原料投入熔炼炉中：熔炼温度为730～740℃。待合金完全熔融后，控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si0.05、Fe0.58、Cu0.12、Mn1.20、Zn0.04，其余量由Al。采用Alpur多级除气净化系统对熔体进行除气处理，再采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤，浇铸温度为690℃，铸造后得到厚度为650mm的铝合金锭坯。将铝合金锭坯在600℃进行14小时的均匀化处理，然后将去应力的铝合金锭切头去尾，切端面后，用平面锯将铸锭锯切成290mm厚的铝合金板材。

包覆层制备：将50吨原料投入熔炼炉中：熔炼温度为720～730℃。待合金完全熔融后，控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si8.0、Fe0.13、Cu0.01、Mn0.01、Zn0.02、Sr0.26，其余量由Al。采用Alpur多级除气净化系统对熔体进行除气处理，再采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤，浇铸温度640～645℃，铸造后得到厚度为650mm的铝合金锭坯。将铝合金锭坯在450℃进行8小时的均匀化处理，然后将去应力的铝合金锭切头去尾，切端面后，用平面锯将铸锭锯切成29mm厚的铝合金板材。

复合：将得到的铸造态芯层和包覆层板材固定，加热进行表面处理，热轧复合，一次冷轧、一次退火，再进行二次冷扎、二次退火；控制退火工艺为：在420℃进行3小时，控制二次冷轧至0.44mm厚度的产品。

本例复合材料产品：厚度：0.44mm，Rm：123MPa，A：31.9%，Si扩散厚度：14μm，下垂值：23.6mm。

Claims

1.一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法，包括芯层制备，包覆层制备，热轧复合得到汽车热交换器用铝合金复合材料；其特征在于：芯层的制备经过均匀化B、去头尾B、去端面B、锯切B、表面处理B工序；包覆层的制备经过变质处理、铸造、去应力A、去头尾A、去端面A、锯切A、表面处理A工序；将芯层和包覆层固定，经加热、热轧复合、一次冷轧、一次退火、二次冷轧、二次退火工序得到产品；具体工艺操作为：

（1）熔炼：芯层铝合金熔炼控制温度为730～780 ℃；包覆层铝合金熔炼控制温度为720～770 ℃；

（2）除气/过滤：经熔炼的芯层铝合金熔体和包覆层铝合金熔体分别采用Alpur多级除气净化系统进行除气处理；采用30 ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤；

（3）铸造：芯层浇铸控制温度为690～710 ℃；包覆层浇铸控制温度为640～660 ℃；

（4）均匀化和去应力：芯层铸锭的均匀化B控制温度为580～620 ℃，保温16～30小时；包覆层铸锭的去应力A控制温度为420～460 ℃，保温8～16小时；

（5）锯切：将均匀化B和去应力A处理后的的铝合金锭分别进行切头去尾、切端面，然后利用平面锯将芯层铸锭锯切成250～350 mm厚的铝合金板材，包覆层铸锭锯切成25～35 mm厚的铝合金板材；

（6）复合：将得到的铸造态芯层和包覆层板材分别进行表面处理，然后热轧复合，一次冷轧、一次退火，再二次冷轧、二次退火，精冷轧至设计的复合材料厚度；

所述的一次退火和二次退火控制温度为410～430 ℃；时间为2～4小时。

2.根据权利要求1所述的一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述的芯层其铝合金的成分及重量%为：Si≤0.6、Fe≤0.7、Cu 0.05～0.2、Mn 1.0～1.5、Zn≤0.10，其余量为Al。

3.根据权利要求1所述的一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述的包覆层其铝合金的成分及重量%为：Si 6.8～8.2、Fe≤0.8、Cu≤0.25、Mn≤0.10、Zn≤0.20、Sr≤0.05，其余量为Al。