CN104109781A - 铝合金、微通道铝扁管及其制备方法、换热器、电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金、微通道铝扁管及其制备方法、换热器和设换热器的电器。该铝合金包括Al元素及不可避免的元素，不可避免的元素包括Fe元素和Si元素，以铝合金的总重量为100%计，Fe、Si元素的重量百分含量为0＜Fe≤0.2%、0＜Si≤0.15%；铝合金还包括如下重量百分含量的元素：0.1%≤Mn≤0.5%、0.15%≤Cu≤0.45%，Zr、B、Cr、RE中的至少两种的总含量为0.05%～0.5%；RE为稀土元素。该铝合金合金化程度低、挤压性能好，耐腐蚀性能高，用其制备的微通道铝扁管在不用任何额外涂层情况下具有优异耐腐蚀性能。含有该微通道铝扁管的换热器和电器耐腐蚀性能强，使用寿命长。

Description

铝合金、微通道铝扁管及其制备方法、换热器、电器

技术领域

本发明属于铝合金材料领域，尤其涉及一种铝合金、微通道铝扁管及其制备方法、换热器和设换热器的电器。

背景技术

平行流换热器是在汽车空调工质替代过程中发展起来的一种新型高效紧凑式换热器，材质为全铝。平行流换热器在家用空调器中的应用，成为最有前途铜管换热器替代物，高效化、小型化、轻量化、低成本化是平行流换热器空调的发展方向。

作为平行流换热器的核心部件平行流扁管，也随着铝质换热器结构设计方面的不断优化改进，目前大多采用铝合金材料用于换热器中平行流铝扁管的制造。但是，铝合金容易腐蚀失效，且腐蚀行为以点蚀和晶间腐蚀为主。随着制冷部件结构改进，热交换器用铝合金管材的材质已由1100铝合金等发展到使用3003，3102等铝合金，壁厚尺寸由1mm逐渐变成0.4mm以下；但是，如3003，3102等铝合金同样容易腐蚀失效，为了提高管路耐腐蚀性能满足实际使用的需要，管路外表面多采用多种涂覆技术进行涂覆以提高管材的耐腐蚀性能。

对于管路系统，涂层涂覆防腐蚀从工艺角度和最终使用功能也有其不利的一面：一般管路表面涂层采用锌涂层，但是锌涂层会因为工艺因素波动如喷锌覆盖不全锌层过多等，在钎焊时产生过烧、溶蚀等导致换热器上扁管局部腐蚀速度过快从而提前泄露失效；同时从机理上来说，带锌涂层的扁管更容易产生均匀腐蚀从而导致快速壁厚减薄，从而会出现钎焊片、钎焊接头开裂导致性能严重衰减，甚至芯体因腐蚀产生明显的变形、导致提前泄露失效；此外，由于带锌涂层的平行流铝扁管通常是用卧式挤压后电弧喷涂锌制备而成的，其工艺路线一般为：合金熔炼→铸铝棒（非连续）→铝棒高温均匀化退火→卧式挤压（非连续）→电弧喷锌，其设备投资巨大，整个工艺流程复杂，平行流铝扁管加工效率偏低，使得平行流铝扁管的加工成本异常偏高，且该工艺具有高粉尘、高污染等缺点，对环境也不友好，因此限制了其在制冷行业内大面积的推广和使用。

对于无锌涂层耐腐蚀管路的铝合金，国内外曾有过部分文献和专利对合金成分和加工工艺进行调试尝试，但均在扁管加工工艺或实际应用上有一些不足之处，如：总体合金化程度偏高，导致合金铸锭成本偏高，同时也造成合金的挤压性不高，不适合低廉、高效、简单的康丰挤压工艺，只能制备横截面简单的圆管和方管等，以及不适应于横截面复杂尤其是针对薄壁厚的平行流铝扁管的产品制备等。

由此可知，平行流铝扁管合金自身的耐蚀性，可加工性和高成本性成了平行流换热器这种高效换热器推广应用的一个重要限制因素。因此，开发一种同时具有优异的挤压加工性能、高的机械强度和优异的耐腐蚀性能的新的铝合金十分有必要。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种铝合金，旨在解决现有铝合金材料合金化程度低高，耐腐蚀性能、机械性能和挤压加工性能差的问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种以上述铝合金为材质的微通道铝扁管及其制备方法。

本发明实施例的再一目的在于提供一种含有上述微通道铝扁管的换热器和含有该换热器的电器。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种铝合金，包括Al元素及不可避免的元素，所述不可避免的元素包括Fe元素和Si元素，以所述铝合金的总重量为100%计，所述Fe、Si元素的重量百分含量为0＜Fe≤0.2%、0＜Si≤0.15%；所述铝合金还包括如下重量百分含量的元素：

0.1%≤Mn≤0.5%、0.15%≤Cu≤0.45%，Zr、B、Cr、RE中的至少两种的总含量为0.05%～0.5%；其中，RE为稀土元素。

以及，一种微通道铝扁管，其由上述铝合金制备而成。

以及，一种微通道铝扁管的制造方法，包括以下步骤：

制备上述铝合金熔体，经浇注处理得到铸锭；

将所述铸锭进行连铸连轧处理制备得到铝线材坯；

将所述铝线材坯进行连续退火处理；

将经退火处理后的所述铝线材经挤压成型后进行去应力退火处理、冷却得到微通道铝扁管成品。

以及，一种换热器，其包括微通道铝扁管，所述微通道铝扁管为上述微通道铝扁管或由上述微通道铝扁管制备方法制备获得。

以及，一种设换热器的电器，其设有的换热器上述的换热器。

上述铝合金通过对其所含元素种类和含量的控制，使得其合金化程度低、挤压性能好，同时具有优选的耐腐蚀性能，成本低廉。

上述微通道铝扁管采用上述具有优异挤压性能和耐腐蚀性能的铝合金为基材，因此，该微通道铝扁管耐腐蚀性能强，在不用任何额外涂层如喷锌涂层或有机涂层的情况下依然具有高的耐腐蚀性能，且其强度高，成本低廉。

上述微通道铝扁管制备方法以上述具有优异挤压性能和耐腐蚀性能的铝合金为基材进行制备，使得其制备方法工艺简单，如可以采用康丰连续加压工艺制备，工艺条件易控，良品率高。

上述换热器设有上述微通道铝扁管，因此，该换热器耐腐蚀，使用寿命长，成本低。当将该换热器制备设有换热器的电器时，该使用寿命长，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例铝合金与现有铝合金在CAB钎焊过程中Si晶界扩散示意图；其中，1为本发明实施例铝合金中Si晶界扩散示意图；2为铝合金中Si晶界扩散示意图；

图2是本发明实施例提供的合金完全的扁平状的晶粒组织；

图3是现有技术提供的对比例3026扁管钎焊后的晶粒组织示意图；

图4是现有技术提供的对比例3102扁管钎焊后的晶粒组织示意图；

图5是本发明实施例九提供的完全横向均匀腐蚀效果图；

图6是现有技术提供的3026系铝合金的SWAAT腐蚀试验结果图；

图7是现有技术提供的3102系铝合金的SWAAT腐蚀试验结果图；

图8是本发明实施例九提供的合金中模拟钎焊后第二相颗粒的形态；

图9是现有技术提供的3026合金中模拟钎焊后第二相颗粒的形态；

图10是现有技术提供的普通3102合金中模拟钎焊后第二相颗粒的形态。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对目前换热器管路制造困难、加工成本高昂、管路本身不外加涂覆涂层的情况下难以耐腐蚀，以及机械性能、挤压加工性能和耐腐蚀性能难以兼顾的缺陷，本发明通过合理调整化学成分及其含量，发明了一种新的易挤压加工的、耐腐蚀性能高、低成本铝合金。

本发明实施例提供的铝合金一种铝合金包括Al、Mn和Cu以及Zr、B、Cr、RE中的至少两种元素及不可避免的元素，其中，RE为稀土元素，不可避免的元素包括Fe和Si元素。以铝合金总重量为100%计，Fe、Si、Mn和Cu以及Zr、B、Cr、RE中的至少两种元素的含量分别如下：

0＜Fe≤0.2%、0＜Si≤0.15%、0.1%≤Mn≤0.5%、0.15%≤Cu≤0.45%，Zr、B、Cr、RE中的至少两种的总含量为0.05%～0.5%。

具体地，上述铝合金中，Al、Mn和Cu以及Zr、B、Cr、RE中的至少两种元素是必须存在的元素。

其中，上述Mn元素主要以Al₆Mn第二相化合物形式存在，当将该铝合金制备微通道铝扁管后，在微通道铝扁管经钎焊后能有效提高提高合金材质的微通道铝扁管的强度。同时，Mn的存在，也能提高换热器中微通道铝扁管和翅片的电位腐蚀差，这是因为Mn使得微通道铝扁管合金电位变得更正，因此提高了整体的换热器的耐腐蚀整体性能。另外，发明人在研究中发现，Mn元素的含量对其上述作用有重要影响，当Mn元素的重量含量低于0.1%时，Mn难以形成有效的质点和饱和固溶体进行晶粒细化和抑制晶粒变形，不利于提高强度和耐腐蚀性；Mn元素的重量含量较高时，如大于0.35%时，Mn与Fe、Si、Cu综合作用，合金的挤压性能将受到影响，当高于0.5%时，会造成合金电位差的波动性变大，难以在整体耐腐蚀性和局部耐腐蚀性找到兼顾平衡点。因此，在本发明实施例中，Mn元素的重量含量限定为0.1%≤Mn≤0.5%。

为了使得Mn元素更有效的发挥如上述有利该作用，使得铝合金具有优异的耐腐蚀性和挤压性能，作为本发明的优选实施例，该Mn元素的重量含量为0.1%～0.35%。

上述Cu元素固溶在铝合金基体里面，当将该铝合金制备微通道铝扁管后，在微通道铝扁管经钎焊后能有效提高提高合金材质的微通道铝扁管的强度。同时铜也能提高微通道铝扁管的耐腐蚀性能，能促使微通道铝扁管的腐蚀电位变得更正。发明人在研究中同样发现，Cu元素的含量对其上述作用同样有重要影响，当Cu元素的重量含量低于0.15%时，很难得到添加铜元素的效果，如不能提高合金耐腐蚀性能、固溶体提高强度等；当铜含量高于0.45%时，铝合金的耐腐蚀性能和挤压性能同时降低。因此，在本发明实施例中，Cu元素的重量含量限定为0.15%≤Mn≤0.45%。

为了使得Cu元素更有效的发挥如上述有利的作用，同时提高铝合金的耐腐蚀性和挤压性能，作为本发明的优选实施例，该Cu元素的重量含量为0.20%～0.35%。

基于如上述Mn、Cu元素在上述铝合金实施例中的作用，通过同时控制和调节Mn、Cu元素的含量，使Mn和Cu两种元素搭配、形成均匀的固溶体固溶在铝合金基体内部，实现两元素的增效作用，从而使得即使低合金化的情况下，上述铝合仍然具有足够的强度和硬度以支持其在换热器中应用，同时实现上述铝合金更加优异的耐腐蚀和挤压性能。因此，在优选实施例中，Mn和Cu两元素总含量为0.35%～0.65%。

在进一步优选实施例中，0.35≤Mn+Cu≤0.65%、0.20%≤Cu≤0.35%、0.10%≤Mn≤0.35%。

上述Zr、B、Cr、RE中的至少两种元素的存在，能在上述铝合金中形成细微的第二相指点，从而降低铝合金的挤压变形抗力，提高其挤压性能，以及提高铝合金耐腐蚀等性能。具体地，如Zr和B的铝合金材料能形成细微的第二相质点，降低挤压时变形抗力，从而提高挤压性能，同时在钎焊时抑制晶界过渡迁移合并导致的晶粒增大，从而提高强度；Cr和RE作用基本相同，加入Cr或RE的铝合金，一方面形成非常细小耐热的CrAl₆质点，另一方面改变含Mn、Fe的合金第二相形貌，将颗粒直径在3～12μm的圆棒状、针状的Mn-Fe第二相改变为直径在5μm以下的球状质点，提高挤压性能和钎焊时提高强度和耐腐蚀性能，改变晶粒状态，抑制钎焊过程中晶界过量的迁移合并，使晶粒仍然保持扁平状结构，从而有利于腐蚀性能提高；Zr和B具有相似的性能，当Zr和/或B都用在铝合金上时，用来降低铝合金的挤压抗力从而提高合金的挤压性能，同时钎焊后通过抑制晶粒粗大从而提高强度。因此，在优选实施例中，上述Zr、B、Cr、RE中至少两种的总百分含量为0.08～0.15%，在进一步优选实施例中，上述Zr、B、Cr、RE中至少两种的总百分含量为0.12～0.3%。在优选实施例中，RE为稀土元素Sc。当然，可以是化学性质相近的其他稀土元素。

在具体实施例中，上述Zr、B、Cr、RE中的至少两种元素可以是Zr与Cr元素的组合、Cr与Sc元素的组合、Cr与B元素的组合、Zr与B元素的组合。当为Zr与Cr元素的组合时，Zr元素含量为0.06～0.12%，Cr元素含量为0.06～0.1%；当为Cr与Sc元素的组合时，Cr元素含量为0.06～0.1%，Sc元素含量为0.06～0.1%；当为Cr与B元素的组合时，Cr元素含量为0.06～0.15%，B元素含量为0.05～0.08%；当为Zr与B元素的组合时，Zr元素含量为0.08～0.13%，B元素含量为0.05～0.08%。

基于现有铝合金实际生产情况，铝合金理所当然的含有不可避免的元素，其中，如Fe、Si两种元素是无法避免的存在。从理论上来说，Fe、Si含量越低越好。因此，基于实际生产情况，应该控制Fe、Si元素的含量。发明人在研究中发现，上述实施例铝合金中当Fe含量超过0.2%时，会严重影响铝合金的耐腐蚀性能。当Si含量大于0.15%时，虽然会提高铝合金强度，但是开始会降低铝合金挤压性能，超过0.2%时，铝合金挤压性能减低的更加明显，铝合金的挤压变形抗力明显增大，且富硅阳极第二相明显增多，对铝合金的挤压性能和耐腐蚀性能有明显不利的影响。

虽然在实践中Fe、Si元素是不可避免的存在，但是适当的控制其含量，也会起到有利的作用。

具体地是，当控制Fe元素在适当的含量范围内时，在上述铝合金基体中，当Fe单独与Al共存时，易形成Al-Fe金属中间化合物。当Fe和Mn或Fe和Mn、Si共存制备铝合金时，结晶后形成的Al-Mn-Fe金属间化合物或Al-Mn-Si-Fe金属间化合物，在铝合金钎焊后能抑制晶粒增大，从而增强铝合金的强度，同时提高该铝合金的耐腐蚀性能。经发明人进一步研究发现，当铝合金中成分中Fe元素含量少于0.03%时，Fe基本没发挥提高强度的作用，对铝合金钎焊后的强度不起改善作用，且相应导致铝含量的增加使得合金原铝锭变得非常昂贵、增加成本。因此，在优选实施例中，Fe元素的百分含量为0.03%～0.2%。

当控制Si元素在适当的含量范围内时，在上述铝合金基体中，当Si单独与Al共存时起固溶作用，可以适度提高合金材料的挤压性能，在挤压温度下降低合金的变形抗力。当Si和Fe共存时，在结晶后形成Al-Fe-Si金属化合物中间相，在钎焊过程中可以抑制晶界迁移从而抑制晶粒增大、提高合金性能，增加合金材料的耐腐蚀性能，其具体原理为：在钎焊过程中，钎料中的Si元素均优先沿着晶界扩散，Si沿着晶界扩散造成晶界处富Si相堆积，在腐蚀试验中，Si成为腐蚀源，造成局部腐蚀，对于普通不均匀的等轴晶和尺寸均匀的扁平状晶粒，因晶粒形状差异，钎焊时Si扩散的路径有所差异。具体地，如附图1所示，在本发明实施例中，通过含有上述组分，特别是Zr、B、Cr、RE中的至少两种组分，在该铝合金1加工如挤压成型、退火处理的过程中，Zr、B、Cr、RE中的至少两种组分促使铝合金中形成丰富的扁平状晶粒，因此，当Si沿着晶界扩散时，该扁平状的晶粒因扩散路径长，Si元素难以在微通道铝扁管壁厚内部局部富集，对应微通道铝扁管从而拥有良好的耐腐蚀性能。而现有铝合金2经如挤压成型等工艺以及钎焊后，其形成的晶粒组织为不均匀的等轴晶组织即无法形成如本发明实施例铝合金中的平状的晶粒，因此晶界直接穿越垂直壁厚，Si扩散路径短，Si元素很容易微通道铝扁管壁厚内部局部富集，使得对应微通道铝扁管耐腐蚀性能不高，导致对应微通道铝扁管腐蚀环境下提前泄露而明显的不耐腐蚀。经发明人进一步研究发现，当控制Si含量过低时，会导致使用的铝锭品级过高造成成本偏高，因此，作为优选实施例，本发明中Si的百分含量控制在0.03～0.2%。

基于现有铝合金实际生产情况，铝合金理所当然的含有如上述的Fe、Si不可避免的元素之外，有时还不可避免的存在Ti、Zn等元素，该Ti、Zn等元素的存在，会使得上述实施例中的铝合金在钎焊过程中，钎料中的Ti、Zn等元素均优先沿着晶界扩散，造成晶界处富Ti、Zn相堆积，成为腐蚀源，造成局部腐蚀。另外，Ti元素是因为和Cu元素有相冲的副作用，能促使铜元素呈阳极第二相局部析出，对合金的腐蚀有一定的不利影响，易导致铝合金的不均匀腐蚀。因此，当在实际生产过程中不可避免的存在Ti、Zn等元素元素时，应该控制其含量，如将Ti含量控制在Ti≤0.01%，Zn≤0.03%。

由上述分析可知，上述铝合金通过对其所含元素种类和含量的控制，使其合金化程度低，具有优异的挤压性能和耐腐蚀性能，且成本低廉。

本发明实施例还提供了一种微通道铝扁管，该微通道铝扁管由上文所述的铝合金制备而成。其中，微通道铝扁管的规格、形状可以是本领域常规的规格、形状，可以根据其实际应用的环境、领域灵活选择。

将该微通道铝扁管的截面进行晶相分析，分析结果如图2所示。由图2中可知，该微通道铝扁管横截面中晶粒半径≤50μm，在经钎焊（如采用试验模拟钎焊，典型工艺为600℃×10分钟）后再次对微通道铝扁管钎焊后的横截面进行晶相分析得知，截面中晶粒半径在100μm以下，沿着壁厚方向和垂直壁厚方向的长径比小于0.25，仍然呈现均匀的扁平状晶粒组织。

此外，对微通道铝扁管第二相颗粒组织进行分析得知，具有细小均匀的第二相颗粒组织，该微通道铝扁管经钎焊（如CAB钎焊，典型工艺为600℃×10分钟）后，其钎焊后横截面的第二相粒子最大长度均≤5μm，其中，直径≤3μm的第二相粒子超过80%，呈球形的第二相粒子比例在90%以上。而将对比例四中的铝合金3026制备的微通道铝扁管经钎焊后有大量平行于壁厚方向的晶界，只有部分扁平状晶粒组织，如附图3所示；将对比例二中的铝合金3102制备的微通道铝扁管经钎焊后呈现完全竖直晶界和壁厚完全相同的方法，如附图4所示。

由于该微通道铝扁管采用上文所述的具有优异挤压性能和耐腐蚀性能的铝合金为基材，因此，该微通道铝扁管耐腐蚀性能强，且其强度高，成本低廉。

相应地，本发明实施例提供了上述微通道铝扁管的一种制造方法，包括以下步骤：

S01.浇注铸锭：制备上述铝合金熔体，经浇注处理得到铸锭；

S02.连铸连轧制备铝线材坯：将所述铸锭进行连铸连轧处理制备得到铝线材坯；

S03.铝线材坯的连续退火处理：将所述铝线材坯进行连续退火处理；

S04.铝线材经挤压成型：将经退火处理后的所述铝线材经挤压成型后进行去应力退火处理、冷却得到微通道铝扁管成品。

具体地，上述步骤S01中，铝合金为上文所述的铝合金，为了节约篇幅，再次不再赘述。其中，铝合金熔体的获取，如可以将纯度优选为99.7%以上的Al锭、Al₁₀Mn、Al₁₂Si、Al₁₀Zr、Al₁₀Ti、Al₁₀Cr、Al₅Sc、Al₅B等中间合金按照比例进行熔炼处理，最终得到上文所述的铝合金熔体。其中，可根据熔炼的程度优选分为熔炼和精炼两步得到铝合金熔体。熔炼的设备没有限制，本领域内所用能用于合金材料的熔炼设备均可用于本发明，其中，优选为用石墨坩埚炉进行熔炼。浇注处理可以将熔炼和精炼两步得到铝合金熔体浇注至铁模中形成铝合金铸锭。

在优选实施例中，浇注凝固温度为710～830℃，作为具体优选实施例，浇注凝固温度进一步优选为740～780℃。浇注凝固后形成铸锭。

上述步骤S02中，连铸连轧处理中的热轧温度优选为500～530℃，制备得到的铝线材坯厚度优选为8～15mm。

上述步骤S03中，为了改善合金的晶相结构、提高铝合金材料的性能、增加铝线材坯的可塑性，为后续的挤压成型处理做准备，需要对步骤S02制备的铝线材坯进行连续退火处理。作为具体实施例，退火温度优选为480～590℃，退火时间持续4～10h。经过退火处理的铝线材坯晶粒得到细化，同时消除了合金材料中的部分内应力，降低了其变形和开裂的可能性。

上述步骤S04中，为了得到微通道铝扁管，需将经连续退火处理后的铝线材坯经过挤压成型处理。该挤压成型处理优选采用康丰挤压工艺。该工艺与常用的卧式挤压处理相比，康丰挤压工艺的设备成本便宜，且采用康丰挤压制备微通道铝扁管工艺简单、加工效率高、成本低廉，具有很好的经济效率。另外，由于是采用上文中所述的铝合金为材料，又由于该铝合金如上文所述含Zr、B、Cr、RE中的至少两种组分，使得该铝线材坯在挤压成型过程中，该Zr、B、Cr、RE中的至少两种组分促使铝合金中形成丰富的扁平状晶粒。在挤压成型后的应力退火处理过程中，使得该扁平状晶粒更加稳固，因此，在以上文铝合金为材料的前提下，通过该挤压成型以及应力退火处理后，所形成的微通道铝扁管的铝合金材料中分布有丰富却稳固的扁平状晶粒，正是由于该扁平状晶粒的存在，赋予了该微通道铝扁管优异的耐腐蚀性能，特别是在不外喷工艺如喷锌等工艺的条件下依然具有优异的耐腐蚀性能，从而有效克服了如背景技术中所述的现有铝合金、微通道铝扁管所存在的技术问题。为了使得通过上述步骤S04处理得到的微通道铝扁管材质的扁平状晶粒更加丰富且更加稳固，作为具体优选实施例，挤压成型处理的挤压温度为450～530℃，进一步优选为500～520℃，具体地，如采用康丰挤压工艺时，康丰挤压出口的温度为450～530℃，进一步优选为500～520℃。挤压成型处理如康丰挤压后得到的管材，壁厚优选为0.2mm～0.4mm。

该步骤S04中，将经挤压成型处理如康丰挤压后的管材直接冷却进行收卷，卷料进入加热保温炉进行二次退火处理即进行应力退火处理。作为具体优选实施例，应力退火处理的温度为180～300℃，时间为40～240min，更优选90min。进一步的低温退火处理，能有效的去除合金材料中残余的内应力，从而保证合金材料的性能。此外，低温去应力退火能使少量的合金元素就能形成大量的抑制晶粒长大的固溶体和弥散第二相颗粒，从而抑制了晶界迁移变化，使得钎焊后微通道铝扁管呈现独特的扁平状晶粒组织，晶粒组织的长径比大于2：1，所以在腐蚀环境中呈现均匀腐蚀特征，增强了铝合金材料的耐腐蚀性能。经过二次退火后的管材随炉冷却得到成品。

上述微通道铝扁管的制造方法由于采用合金整体合金化程度很低、挤压性能好的，特别适用于康丰挤压工艺处理的铝合金为基材进行制备，使得其制备方法工艺简单，工艺条件易控，良品率高，加工成本低；又因为合金化成分独特配置，可优选采用康丰挤压工艺及其后的低温去应力退火工序，造成少量的合金元素就能形成大量的抑制晶粒长大的固溶体和弥散第二相颗粒，从而抑制了晶界迁移变化使得钎焊后微通道铝扁管呈现独特的扁平状晶粒组织，晶粒组织的长径比大于2：1，所以在腐蚀环境中呈现均匀腐蚀特征，使得制备的微通道铝扁管不用喷锌的情况下即具有非常良好的耐腐蚀性能。由该方法制备的微通道铝扁管的截面进行晶相分析以及钎焊后晶相分析结果同样如上文中对微通道铝扁管的晶相分析，参见图2所示。

相应地，本发明实施例还提供了一种换热器，其包括微通道铝扁管以及其他必要的且本领域常规的部件，该微通道铝扁管与其他部件位置关系以及连接关系均可参加现有已知的换热器。其中，该微通道铝扁管直接选用上文所述的微通道铝扁管或由上述微通道铝扁管制备方法制备获得。由于该换热器设有上述微通道铝扁管，因此，该换热器耐腐蚀，使用寿命长，成本低。

相应地，本发明实施例进一步提供了一种设换热器的电器。该电器包括换热器以及其他必要的器件以及部件。具体地，该电器可以是空调、冰箱等设有换热器电器。其中，该有换热器为设有上文所述的换热器，该上文所述的换热器设置以上文所述的微通道铝扁管或由上述微通道铝扁管制备方法制备获得微通道铝扁管。由于该电器设有耐腐蚀、使用寿命长、成本低的换热器，因此该电器使用寿命长，成本低。

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，应当清楚的是，以下实施例仅对本发明进行举例说明，并不意图对本发明进行任何限制。

实施例一

一种铝合金材料，包括Al、Fe、Si、Mn、Cu、Zr、Cr以及不可避免的微量其他元素；以所述铝合金的总重量为100%计，所述铝合金的下述合金元素的重量百分含量如下：

Fe    0.10%

Si    0.06%

Mn    0.21%

Cu    0.25%

Zr    0.08%

Cr    0.08%。

实施例二

一种铝合金材料，包括Al、Fe、Si、Mn、Cu、Cr、Sc；以所述铝合金的总重量为100%计，所述铝合金的下述合金元素的重量百分含量如下：

Fe    0.12%，

Si    0.04%，

Mn    0.12%，

Cu    0.35%，

Cr    0.08%，

Sc    0.08%。

实施例三

一种铝合金材料，包括Al、Fe、Si、Mn、Cu、B、Cr以及不可避免的微量其他元素；以所述铝合金的总重量为100%计，所述铝合金的下述合金元素的重量百分含量如下：

Fe    0.08%，

Si    0.05%，

Mn    0.23%，

Cu    0.20%，

B     0.08%，

Cr    0.09%。

实施例四

一种铝合金材料，包括Al、Fe、Si、Mn、Cu、Zr、Cr以及不可避免的微量其他元素；以所述铝合金的总重量为100%计，所述铝合金的下述合金元素的重量百分含量如下：

Fe    0.07%，

Si    0.08%，

Mn    0.18%，

Cu    0.26%，

Zr    0.09%，

Cr    0.09%。

实施例五

一种铝合金材料，包括Al、Fe、Si、Mn、Cu、Zr、B以及不可避免的微量其他元素；以所述铝合金的总重量为100%计，所述铝合金的下述合金元素的重量百分含量如下：

Fe    0.09%，

Si    0.10%，

Mn    0.15%，

Cu    0.30%，

Zr    0.09%，

B     0.05%。

实施例六

一种铝合金材料，包括Al、Si、Mn、Cu、Sc、Cr以及不可避免的微量其他元素；以所述铝合金的总重量为100%计，所述铝合金的下述合金元素的重量百分含量如下：

Si    0.03～0.20%，

Mn    0.10～0.20%，

Cu    0.25～0.35%，

Cr    0.06%，

Sc    0.07%。

实施例七

一种铝合金材料，包括Al、Mn、Cu、Zr、Cr以及不可避免的微量其他元素；以所述铝合金的总重量为100%计，所述铝合金的下述合金元素的重量百分含量如下：

Mn    0.20～0.35%，

Cu    0.20～0.30%，

Cr    0.08%，

Zr    0.11%。

对比例一

一种1100铝合金，包括0～0.1%的Mn。

对比例二

一种3102铝合金，包括0～0.7%的Fe、0.05～0.4%的Mn。

对比例三

一种1197铝合金，包括0.45～0.65%的Cu、0.1～0.3%的Mn。

对比例四

一种3026铝合金，包括0.5～0.7%的Mn、0～0.3%的Ti、0～0.3%的Cr、0～0.2%的Si。

对比例五

一种3003铝合金，包括1～1.5%的Mn、0～0.7%的Fe、0～0.6%的Si。

实施例八

一种微通道铝扁管及其制备方法：

按实施例一所述合金元素比例，采用99.7%以上纯度的Al锭，和Al₁₀Mn、Al₁₀Cu、Al₁₀Zr、Al₁₀Cr等中间合金，在石墨坩埚炉进行熔炼和精炼后浇注到铁模中形成铸锭，浇注温度为740-780℃,浇注铸锭经连铸连轧后，连铸连轧温度在510～530℃DEDAO得到12mm的铝盘条卷料，卷料经过520～550℃×4.5小时进行热处理，后用康丰挤压成管材，管材壁厚在0.3～0.4mm之间；挤压出口温度为450℃，然后直接冷却进行收卷；卷料进入加热保温炉进行处理，加热温度180～200℃，加热时间为90分钟；随炉冷却得到测试用成品。

实施例九

一种微通道铝扁管及其制备方法：

按实施例二所述合金元素比例，采用99.7%以上纯度的Al锭，和Al₁₀Mn、Al₁₀Cu，Al₁₀Sc、Al₁₀Cr等中间合金，在石墨坩埚炉进行熔炼和精炼后浇注到铁模中形成铸锭，浇注温度为800±10℃,浇注铸锭经连铸连轧后，连铸连轧温度在520±10℃DEDAO得到12mm的铝盘条卷料，卷料经过500±10℃×9小时进行热处理，后用康丰挤压成管材，管材壁厚在0.2～0.3mm之间；挤压出口温度为520℃，然后直接冷却进行收卷；卷料进入加热保温炉进行处理，加热温度290±10℃，加热时间为80分钟；随炉冷却得到测试用成品。

实施例十

一种微通道铝扁管及其制备方法：

按实施例三所述合金元素比例，采用99.7%以上纯度的Al锭，和Al₁₀Mn、Al₁₀Cu、Al₁₀Cr，Al₅B等中间合金，在石墨坩埚炉进行熔炼和精炼后浇注到铁模中形成铸锭，浇注温度为720±10℃,浇注铸锭经连铸连轧后，连铸连轧温度在520±10℃DEDAO得到12mm的铝盘条卷料，卷料经过580±10℃×4小时进行热处理，后用康丰挤压成管材，管材壁厚在0.2～0.4mm之间；挤压出口温度为530℃，然后直接冷却进行收卷；卷料进入加热保温炉进行处理，加热温度190±10℃，加热时间为100分钟；随炉冷却得到测试用成品。

实施例十一

一种微通道铝扁管及其制备方法：

按实施例四所述合金元素比例，采用99.7%以上纯度的Al锭，和Al₁₀Mn、Al₁₀Cu，Al₁₀Zr、Al₁₀Cr等中间合金，在石墨坩埚炉进行熔炼和精炼后浇注到铁模中形成铸锭，浇注温度为820±10℃，浇注铸锭经连铸连轧后，连铸连轧温度在510±10℃DEDAO得到12mm的铝盘条卷料，卷料经过480℃×10小时进行热处理，后用康丰挤压成管材，管材壁厚在0.2～0.4mm之间；挤压出口温度为450℃，然后直接冷却进行收卷；卷料进入加热保温炉进行处理，加热温度180～250℃，加热时间为30～90分钟；随炉冷却得到测试用成品。

实施例十二

一种微通道铝扁管及其制备方法：

按实施例五所述合金元素比例，采用99.7%以上纯度的Al锭，和Al₁₀Mn、Al₁₀Cu、Al₁₂Si，Al₁₀Zr、Al₅B等中间合金，在石墨坩埚炉进行熔炼和精炼后浇注到铁模中形成铸锭，浇注温度为750℃，浇注铸锭经连铸连轧后，连铸连轧温度在510℃DEDAO得到12mm的铝盘条卷料，卷料经过520℃×8小时进行热处理，后用康丰挤压成管材，管材壁厚在0.3～0.4mm之间；挤压出口温度为520℃，然后直接冷却进行收卷；卷料进入加热保温炉进行处理，加热温度250±10℃，加热时间为90分钟；随炉冷却得到测试用成品。

实施例十三

一种微通道铝扁管及其制备方法：

按实施例六所述合金元素比例，采用99.7%以上纯度的Al锭，和Al₁₀Mn、Al₁₀Cu、Al₁₀Cr，Al₅Sc等中间合金，在石墨坩埚炉进行熔炼和精炼后浇注到铁模中形成铸锭，浇注温度为770±10℃,浇注铸锭经连铸连轧后，连铸连轧温度在520±10℃DEDAO得到12mm的铝盘条卷料，卷料经过530±10℃×7小时进行热处理，后用康丰挤压成管材，管材壁厚在0.2～0.3mm之间；挤压出口温度为510±10℃，然后直接冷却进行收卷；卷料进入加热保温炉进行处理，加热温度240±10℃，加热时间为90分钟；随炉冷却得到测试用成品。

实施例十四

一种微通道铝扁管及其制备方法：

按实施例七所述合金元素比例，采用99.7%以上纯度的Al锭，和Al₁₀Mn、Al₁₀Zr、Al₁₀Cr等中间合金，在石墨坩埚炉进行熔炼和精炼后浇注到铁模中形成铸锭，浇注温度为770±10℃,浇注铸锭经连铸连轧后，连铸连轧温度在520±10℃DEDAO得到12mm的铝盘条卷料，卷料经过530±10℃×7小时进行热处理，后用康丰挤压成管材，管材壁厚在0.2～0.3mm之间；挤压出口温度为510±10℃，然后直接冷却进行收卷；卷料进入加热保温炉进行处理，加热温度240±10℃，加热时间为90分钟；随炉冷却得到测试用成品。

对比结果：

1.将上述实施例十三、实施例十四制备的微通道铝扁管和用上述五个对比例铝合金制备得到的微通道铝扁管进行性能比较，性能指标包括：挤压性能、模拟钎焊性能、拉伸性能、最大耐压爆破性能测试。

其中，合金的挤压性能是通过以下方式测试的：实施例和对比例等典型微通道铝扁管用挤压性铝合金按照成分范围，进行熔炼母合金，然后热密顶铸造成直径为120mm的铝棒，按照同一种常规工艺进行均匀化退火后，在300吨的卧式挤压机上进行管材挤压，正常合格出成品管材的实际挤压速度定义为合金实际的可挤压性能。

对上述合金制备的管材进行性能测试，模拟钎焊采用600℃×10min，拉伸性能按《金属材料室温拉伸试验方法》GB228-2002，最大耐压爆破试验采用T241-2007《金属管液压试验方法》进行，其中微通道铝扁管壁厚范围为0.15～0.4mm，实行同一壁厚下进行比较。

具体测试结果为，挤压性能的测试结果如下表1所示，模拟钎焊性能、拉伸性能和最大耐压爆破性能的测试结果如下表表2所示。

表1挤压性能测试结果

合金的挤压性能是指在同一种挤压工艺下，完全相同的铸锭挤压横截面相同的管路材料，上表中，挤压速度最大的定义为挤压性能为一百，其他根据对应挤压速度对应的比率为该合金的可挤压性能。由上表可知，合金元素越多，越难挤压。

表2.不同状态下微通道铝扁管的强度

从上述图表可以看出，本发明实施例提供的合金在不喷锌的情况下具有非常优越的耐腐蚀性和强度，具有合适的挤压性，非常适用于目前要求耐腐蚀、易加工的管路发展要求，适合用康丰挤压，具有非常良好的市场推广和技术应用潜力。本发明实施例提供的铝合金的拟钎焊性能、拉伸性能强度好，最大耐压爆破性能优良。

2.制备如下表3所示铝合金材料的不喷锌的微通道铝扁管，对其进行SWAAT腐蚀试验、模拟钎焊后第二颗粒形态比较，其中，SWAAT耐腐蚀试验按《改性盐雾试验方法》ASTM G85-1998A3（海水酸化循环试验）进行，其SWAAT耐腐蚀性能测试结果如下表4所示。

表3本发明实施例八至实施例十二所述合金和对比项合金化学成分配

表4SWAAT试验中泄露时间

从表4可以看出，微通道铝扁管进行SWAAT腐蚀试验后，经过气密性检测和水压测试，发现基准例3102扁管合金在不到200H就出现泄漏，经过300H腐蚀后，3102合金管沿外壁产生了很明显的局部腐蚀深空洞，见附图7所示；对比例3026合金产生了均匀腐蚀带有少量的晶间腐蚀，见附图6所示，且在960H出现泄漏现象；本发明实施例的微通道铝扁管完全的横向腐蚀均匀腐蚀，管路在1000H后仍然未出现泄漏现象，其耐腐蚀性能明显增强，其中实施例九所示的微通道铝扁管完全横向均匀腐蚀效果图如附图5所示。

对表3所示铝合金材料制备的微通道铝扁管，进行模拟钎焊后第二颗粒形态比较后发现，本发明实施例提供的微通道铝扁管，在进行模拟钎焊后第二相颗粒细小均匀，如附图8所示的实施例九为例；而3026铝合金、3102铝合金进行模拟钎焊后第二相颗粒明显粗大且分布不均匀，分别如附图9、附图10所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种铝合金，包括Al元素及不可避免的元素，其特征在于：所述不可避免的元素包括Fe元素和Si元素，以所述铝合金的总重量为100%计，所述Fe、Si元素的重量百分含量为0＜Fe≤0.2%、0＜Si≤0.15%；所述铝合金还包括如下重量百分含量的元素：

0.10%≤Mn≤0.5%、0.15%≤Cu≤0.45%，Zr、B、Cr、RE中的至少两种的总含量为0.05%～0.5%；其中，RE为稀土元素。

2.如权利要求1所述的铝合金，其特征在于：所述Mn与Cu的总重量百分含量为0.35%～0.65%。

3.如权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于：所述Mn的重量百分含量为0.10%～0.35%。

4.如权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于：所述Cu的重量百分含量为0.20%～0.35%。

5.如权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于：所述Zr、B、Cr、RE中的至少两种的总量为0.12%～0.3%。

6.如权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于：所述RE为Sc，所述Zr、B、Cr、Sc中的两种为0.06～0.12%的Zr与0.06～0.1%的Cr、0.06～0.1%的Cr与0.06～0.1%的Sc、0.06～0.15%的Cr与0.05～0.08%的B、0.08～0.13%的Zr与0.05～0.08%的B中的任一种。

7.如权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于：所述Fe元素的百分含量为0.03%～0.2%，所述Si元素的百分含量为0.04%～0.15%。

8.如权利要求7所述的铝合金，其特征在于：所述Fe元素的百分含量为0.03%～0.12%，所述Si元素的百分含量为0.04%～0.1%。

9.如权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于：所述不可避免的元素还包括Ti或/和Zn元素，所述Ti元素的重量百分含量小于或等于0.01%，所述Zn元素的重量百分含量小于或等于0.03%。

10.一种微通道铝扁管，其由权利要求1～9任一项所述的铝合金制备而成。

11.如权利要求10所述的微通道铝扁管，其特征在于：所述微通道铝扁管的铝合金中的晶粒为扁平状晶粒，所述晶粒半径为50μm以下，其沿壁厚方向和垂直壁厚方向的长径比小于0.25。

12.如权利要求11所述的微通道铝扁管，其特征在于：所述微通道铝扁管经钎焊后，铝合金中晶体半径为100μm以下，其沿壁厚方向和垂直壁厚方向的长径比小于0.25。

13.如权利要求12所述的微通道铝扁管，其特征在于：钎焊后的所述铝合金中的第二相粒子长度为5μm以下。

14.如权利要求12或13所述的微通道铝扁管，其特征在于：在钎焊后的所述铝合金的所有第二相粒子中，直径在3μm以下的第二相粒子占80%以上，呈球形的第二相粒子占90%以上。

15.如权利要求10～13任一所述的微通道铝扁管，其特征在于：其壁厚为0.2mm～0.4mm。

16.一种微通道铝扁管的制造方法，包括以下步骤：

制备如权利要求1～9任一项所述的铝合金熔体，经浇注处理得到铸锭；

将所述铸锭进行连铸连轧处理制备得到铝线材坯；

将所述铝线材坯进行连续退火处理；

将经退火处理后的所述铝线材经挤压成型后进行去应力退火处理、冷却得到微通道铝扁管成品。

17.如权利要求16所述的微通道铝扁管的制造方法，其特征在于：所述熔浇注凝固温度为710～830℃。

18.如权利要求16所述的微通道铝扁管的制造方法，其特征在于：所述连铸连轧处理中的热轧温度500～530℃。

19.如权利要求16所述的微通道铝扁管的制造方法，其特征在于：所述连续退火处理的温度为480～590℃，时间为4～10h。

20.如权利要求16所述的微通道铝扁管的制造方法，其特征在于：所述挤压成型的温度为450～530℃。

21.如权利要求16或20所述的微通道铝扁管的制造方法，其特征在于：所述挤压成型的温度为500～520℃。

22.如权利要求16所述的微通道铝扁管的制造方法，其特征在于：所述挤压成型的温度为450～530℃。

23.如权利要求16所述的微通道铝扁管的制造方法，其特征在于：所述去应力退火处理的温度为180～300℃，时间为40～240min。

24.一种换热器，其包括微通道铝扁管，所述微通道铝扁管为权利要求10～15任一所述的微通道铝扁管或由权利要求16～23任一所述的微通道铝扁管制备方法制备获得。

25.一种设换热器的电器，其设有的换热器为权利要求24所述的换热器。