CN103818051A - 一种铝合金复合箔材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金复合箔材及其制备方法，所述箔材包括芯材和包覆在所述芯材外的皮材，皮材的所述芯材为3003铝合金，所述皮材包括按重量百分数计的如下成分：Si:8.0～9.0%；Cu:1～2%；Sn:1～2%，Ce:0.2～0.5%，余量为Al及不可避免的杂质。本发明具有的有益效果：以本发明设计的复合带材外皮代替传统的合金形式的外皮，本发明的优良钎焊性能保证了复合钎料在较低温度下钎焊的加工性能，解决了钎料难以在较低温度下钎焊的难题。

Description

一种铝合金复合箔材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于汽车换热器散热翅片的超薄铝复合箔材及其制备方法，该箔材厚度仅为0.05-0.07mm，可钎焊温度降低为580-590℃。

背景技术

汽车热交换器主要是由流体管道和散热翅片通过钎焊法装配而成，流体管道和散热翅片分别是由三层4343/3003/4343铝合金板材复合轧制成为铝板和铝箔材，其中芯材3003为典型的Al-Mn系合金，起支撑作用，是钎焊铝箔的主体材料；皮材4343为典型的Al-Si系合金，作为钎焊层在钎焊时起钎料作用。当前资源和能源危机日益加剧的背景下，汽车的轻量化迫切需求其热交换器(散热器、中冷器、冷凝器、蒸发器等)铝复合板带箔材减重变薄。

4343铝合金的固相线温度为577℃，液相线温度为615℃，故工业上热交换器的钎焊温度为600-620℃。正是因为钎焊温度只比芯材3003的固相线温度643℃略低，所以，当散热器和冷凝器等翅片的复合铝箔材过薄（小于0.08-0.1mm），芯材3003基材严重软化；而且高温下皮材4343中的Si向芯材剧烈渗透，沿晶界扩散形成α(Al)+Si共晶，进一步芯材的固相线温度和强度，最终造成焊后工件翘曲变形、散热带熔蚀、烧断、倒塌和金属堆积等缺陷，严重影响成品率和经济效益。

为了解决翅片软化和熔蚀现象，一个可行的方法就是尽量降低皮材4343的液相线温度，也就是可降低复合箔材的钎焊温度，反过来相当于提高了钎焊温度下芯材的强度，从而可以降低翅片的厚度。经过对现有相关技术文献检索发现，学术界和产业界均已在降低Al-Si系钎料的熔点方面做了很多的工作：1）有研究者发现在Al-Si合金的基础上添加Cu，可显著降低其熔点，主要是由于Al-Si-Cu合金（例如Al-5.5Si-28Cu)的共晶温度为524℃，并发展了商业化BA166SiCu等钎料(成分为Al-6Si-28Cu)，其液相线温度为525-535℃，钎焊温度为550-600℃。检索发现一个中国专利申请号为：CN200710035782,名称为：中温钎焊多层复合铝合金板、带(箔)及其制备方法。该专利提出了两种制备0.1mm以上复合带(箔)的钎料，一种合金质量百分比的组分是Si:6.5-10.8%，Cu:2.5-5.6%，Zn:3.5-9.5%，Mn:0.05-0.25%，Fe:O.05-0.15%，余量为Al；另外合金质量百分比的组分是Si:3.5-7.8%，Cu:20-29%，Mn:0.05-0.15%，Fe:0.05-O.10%，余量为Al；该专利的优点是能降低皮材的液相线温度，而缺点是但是Cu加入量多会使钎料变脆，难以与基材3003铝合金板材轧制复合和延展变形，不是制作超薄的铝合金复合箔材，同时大量Al-Cu金属间化合物相会加速铝基体的腐蚀，不能长期用作汽车散热器翅片。2）有人研究发现Ge的加入会大大降低钎料的熔点，这主要和Al-Ge合金(Al-51.6Ge)的共晶温度424℃有关，同时能增加铝合金的耐腐蚀性能。检索发现一个中国专利申请号为：CN201210537724,名称为：一种含Ge耐腐蚀铝基钎料。该发明公开了一种含Ge耐腐蚀铝基钎料，合金质量百分比的组分：Si：6.5%、Cu：15.0%、Ge：0.1-8.0%、Sn：6.0%、Ce：1.0%、余量为Al。该钎料采用快冷技术制备，熔点低于520℃，钎焊温度540-550℃，适用于固相线高于550℃的铝合金的钎焊。但是Ge价格昂贵，而且Ge作为脆性相，添加过量会降低皮材的轧制复合和延展变形，不适合制备超薄的复合铝合金箔材。3）有人研发了在Al-7Si-20Cu合金的基础上添加3%的Sn，其液相线温度进一步降低到为526℃，同样由于耐腐蚀性能和成形性能的原因未获得实际应用。4）清华大学王少红等人在Al-Si钎料中加入了稀土元素Ce，除了作为变质剂可细化晶粒外，也有降低熔点的作用，但是未见深入研究应用的报道。

发明内容

为了克服技术的上述不足，本发明提供一种用于汽车换热器散热翅片的厚度小于0.07mm的超薄铝复合箔材及其制备方法，该铝合金复合箔材适宜钎焊温度为580-590℃。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种铝合金复合箔材，其包括芯材和包覆在所述芯材外的皮材，皮材的所述芯材为3003铝合金，所述皮材包括按重量百分数计的如下成分：

Si:8.0～9.0%；Cu:1～2%；Sn:1～2%，Ce:0.2～0.5%，余量为Al及不可避免的杂质。

作为一种优选方案，所述芯材的厚度为整体厚度的80%，皮材的厚度为整体厚度的10%。

一种如本发明所述的箔材的制备方法，其包括如下步骤：

a)对Al-Si-Cu-Sn-Ce合金进行熔炼，然后进行半连续铸造、铣面和热轧，得到皮材；

b)将所述皮材轧成板材；

c)在两层皮材中间加入芯材后，进行焊接、热轧复合和热轧；

d)进行冷轧和精轧；

e)退火处理。

本发明的特征在于采用Al-Si-Cu-Sn-Ce系合金代替Al-Si系4343铝合金制造钎焊层，由于该合金中添加了1～2%Cu和1～2%Sn元素，其固相线温度约为540℃、液相线温度约为580℃。因此本发明提供的超薄箔材的钎焊温度可设定为580-590℃，比原来4343铝合金的钎焊温度降低约30℃。在本发明材料的焊接温度下，大大地降低了3003型材基体合金的软化程度，从而有效地防止了焊后工件翘曲变形、散热带熔蚀、烧断、倒塌和金属堆积等缺陷。同时由于添加较少量的Cu和Sn元素，以及0.2～0.5%的抗耐腐蚀稀土元素Ce，该Al-Si-Cu-Sn-Ce系合金的耐腐蚀性能与4343铝合金相当，成形性能不降低和生产成本不增加。

附图说明

图1为本发明所提供的箔材的结构示意图。

具体实施方式

如图1，本发明所述的一种铝合金复合箔材，包括皮材2和芯层1。

实施例1

（1）Al-Si-Cu-Sn-Ce合金的熔炼。按照Si:8.0～9.0%，Cu:1～2%，Sn:1～2%，Ce:0.2～0.5%，余量为Al的比例，将一定量的重熔用工业铝锭加入15吨火焰反射炉中熔化，熔炼温度740～760℃，扒渣、取样分析、加入硅后静置、搅拌、喷粉精炼、扒渣调整成分后导入静置炉，加入Sr盐变质剂进行变质细化处理，再次搅拌、精炼、扒渣，经过除气、过滤、进入铸造机以30～50mm/min的速度进行铸造成铸锭。铸锭尺寸：410×1040×5200mm。

（2）Al-Si-Cu-Sn-Ce合金铸锭的锯切。将铸锭底部河顶部的缺陷锯掉。

（3）Al-Si-Cu-Sn-Ce合金铸锭的铣面。将铸锭上下面各铣掉10mm，铣后铸锭尺寸：390×1040×5200mm。

（4）Al-Si-Cu-Sn-Ce合金铸锭的热轧。将经过铣面的坯放进电炉中，在460-480℃温度下加热，加热时间不小于12小时；在460℃下开始热轧，得到20-30mm厚纤料板坯。

（5）Al-Si-Cu-Sn-Ce合金热轧板与基材3003合金板的焊接。采用常规半连续铸造的3003铸锭，经过均匀化和铣面后的截面尺寸为390mm*800mm，用钢丝刷打磨掉表面缺陷，然后在其上下面各组装一个上述20-30mm厚Al-Si-Cu-Sn-Ce合金热轧板，在压力机上用氩弧焊剂进行焊接。

（6）复合热轧。将组装好的基材和纤料板材坯料置于加热炉中，加热至460-480℃，保温8-10小时，然后在两辊热轧机上通过控制前3道次变形量为5-10%的方式热轧符合芯材和皮材，第4道次后通过20-30%的道次变形量热轧至6-8mm，卷曲成卷;控制终轧温度不低于360℃。

(7)复合板材的冷轧。采用四辊热轧机按照20-30％的道次变形量将热轧复合板材连续冷轧至1.0-2.0mm，并切边成卷。

(8)超薄复合箔材的精轧。将冷轧板卷置于电炉中，在360-380℃温度下保温4-8小时，冷却至室温，采用多机架冷精轧至0.05-O.07mm的成品冷箔材。

（9）超薄复合箔材的退火处理。将成品冷轧带放入电炉中，在230-250℃温度下保温4-8小时后出炉自然冷却到室温，制得本发明的厚度小于0.07mm的超薄铝复合箔材。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种铝合金复合箔材，其特征在于，包括芯材和包覆在所述芯材外的皮材，皮材的所述芯材为3003铝合金，所述皮材包括按重量百分数计的如下成分：

Si:8.0～9.0%；Cu:1～2%；Sn:1～2%，Ce:0.2～0.5%，余量为Al及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的箔材，其特征在于，所述芯材的厚度为整体厚度的80%，皮材的厚度为整体厚度的10%。

3.一种如权利要求1或2所述的箔材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)对Al-Si-Cu-Sn-Ce合金进行熔炼，然后进行半连续铸造、铣面和热轧，得到皮材；

b)将所述皮材轧成板材；

c)在两层皮材中间加入芯材后，进行焊接、热轧复合和热轧；

d)进行冷轧和精轧；

e)退火处理。

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