CN107755427B - 一种铝合金复合箔及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金复合箔及其制备方法。所述铝合金复合箔由芯材和位于芯材上下两面的两层皮材组成，芯材中各成分的质量百分数为：Fe≤0.4％，Si≤0.7％，Cu≤0.1％，Mn为1.1～1.6％，Mg≤0.03％，Zn为2.0～2.5％，Cr为0.05～0.15％，Ti为0.02～0.08％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al；皮材中各成分的质量百分数为：Fe≤0.3％，Si为7.5～9.5％，Cu为0.25～0.45％，Mn≤0.1％，Mg≤0.03％，Zn≤0.1％，Cr≤0.05％，Ti≤0.05％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al。本发明制备的铝合金复合箔，具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，钎焊后芯材的晶粒尺寸较大，熔蚀深度较小。

Description

一种铝合金复合箔及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种铝合金复合箔及其制备方法，该铝合金复合箔具有高耐熔蚀的特性，能够用于制作冷凝器百叶窗翅片。
背景技术
冷凝器广泛应用于汽车及家用空调行业，且近年来发展迅速，导致用于制作冷凝器百叶窗翅片的铝合金复合箔的需求量也越来越大，市场上对该铝合金复合箔的需求快速增长。
铝合金复合箔的厚度较薄，通常为0.08～0.12mm。并且，在目前降低成本和轻量化两大主题的推动下，减薄是不变的发展趋势。在减薄的同时，所制备的铝合金复合箔产品还需要保持良好的焊接性能、较高的钎焊强度、优良的抗下垂性能、良好的耐腐蚀能力，特别是耐腐蚀能力。
现有技术中，铝合金复合箔钎焊后的抗下垂性能不佳，厚度在0.08mm铝合金复合箔的下垂值一般在30～45mm之间，已不能满足市场发展对材料的需求，更不能满足未来材料减薄的要求。并且，现有的铝合金复合箔芯材晶粒的尺寸普遍较小，通常小于300μm，钎焊过程中不能有效阻止Si的渗透，导致熔蚀深度大于50％，局部甚至会贯穿熔蚀，使用寿命较短。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种铝合金复合箔及其制备方法，所制备的铝合金复合箔具有较高的耐腐蚀能力，钎焊后芯材的晶粒尺寸和形状能够有效阻止钎焊过程中Si的渗透熔蚀，可用于制作冷凝器百叶窗翅片。
本发明的目的之一是提供一种铝合金复合箔，由芯材和位于所述芯材上下两面的两层皮材组成，所述芯材中各成分的质量百分数为：Fe≤0.4％，Si≤0.7％，Cu≤0.1％，Mn为1.1～1.6％，Mg≤0.03％，Zn为2.0～2.5％，Cr为0.05～0.15％，Ti为0.02～0.08％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al；所述皮材中各成分的质量百分数为：Fe≤0.3％，Si为7.5～9.5％，Cu为0.25～0.45％，Mn≤0.1％，Mg≤0.03％，Zn≤0.1％，Cr≤0.05％，Ti≤0.05％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al。
在本发明的一个实施方案中，每层所述皮材的厚度为所述铝合金复合箔厚度的8～12％。
作为本发明优选的实施方案，所述芯材中各成分的质量百分数为：Fe为0.15～0.30％，Si为0.30～0.60％，Cu≤0.10％，Mn为1.1～1.6％，Mg≤0.03％，Zn为2.1～2.5％，Cr为0.05～0.15％，Ti为0.03～0.08％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al。
作为本发明优选的实施方案，所述皮材中Si的质量百分数为7.5～9.0％。
本发明的另一目的是提供一种制备上述铝合金复合箔的方法，包括如下步骤：
冶炼芯材：按照所述芯材的组分将各元素的原材料加入熔炼炉中，冶炼得到芯材；
冶炼皮材：按照所述皮材的组分将各元素的原材料加入熔炼炉中，冶炼得到皮材；
焊接：所述皮材经热轧后与所述芯材焊接，得到三层铝合金铸锭；
热轧：热轧：将所述铝合金铸锭热轧，得到热轧坯料，其中，开轧温度为440～460℃；
粗轧、中轧：将所述热轧坯料置于冷轧机上进行粗轧、中轧，得到铝箔卷；
中间退火：对所述铝箔卷进行中间退火处理，所述退火处理的温度为380～400℃；
冷精轧：对所述经中间退火处理的铝箔卷进行冷精轧，得到所述铝合金复合箔。
在本发明的一个实施方案中，所述冶炼芯材步骤中，所述熔炼炉中的冶炼条件为：熔炼温度为745～765℃，精炼温度为735～755℃，铸造温度为700～710℃。
在本发明的一个实施方案中，所述冶炼皮材步骤中，所述熔炼炉中的制备条件为：熔炼温度为740～760℃，精炼温度为730～750℃，铸造温度为695～705℃。
在本发明的一个实施方案中，控制所述铝箔卷的厚度为0.113～0.143mm。
在本发明的一个实施方案中，对所述皮材进行热轧时的温度为460～500℃，保温时间为4～6h。
在本发明的一个实施方案中，控制所述热轧坯料的厚度为4.7～5.3mm。
本发明制备的铝合金复合箔，改进了芯材和皮材的化学成分和制备过程工艺，得到了力学性能和耐腐蚀性能更加优异的铝合金复合箔。并且，本发明制备的铝合金复合箔钎焊后芯材的晶粒尺寸较大，能够有效阻止钎焊过程中Si的渗透熔蚀，即熔蚀深度较小。
附图说明
图1为制备铝合金复合箔的方法流程示意图。
图2为实施例1制备的铝合金复合箔中芯材晶粒尺寸示意图。
图3为实施例1制备的铝合金复合箔熔蚀程度示意图。
图4为实施例2制备的铝合金复合箔中芯材晶粒尺寸示意图。
图5为实施例2制备的铝合金复合箔熔蚀程度示意图。
图6为实施例3制备的铝合金复合箔中芯材晶粒尺寸示意图。
图7为实施例3制备的铝合金复合箔熔蚀程度示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本发明从化学成分和制备方法方面提出一种具有优良性能的铝合金复合箔。
本发明提出的铝合金复合箔，由芯材和两层皮材组成，皮材位于芯材的上下两面。其中，皮材作为钎料。作为本发明优选的实施方案，每层皮材的厚度占铝合金复合箔总厚度的8～12％。
芯材中各成分的质量百分数为：Fe≤0.4％，Si≤0.7％，Cu≤0.1％，Mn为1.1～1.6％，Mg≤0.03％，Zn为2.0～2.5％，Cr为0.05～0.15％，Ti为0.02～0.08％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al。作为本发明优选的实施方案，芯材中各成分的质量百分数为：Fe为0.15～0.30％，Si为0.30～0.60％，Cu≤0.10％，Mn为1.1～1.6％，Mg≤0.03％，Zn为2.1～2.5％，Cr为0.05～0.15％，Ti为0.03～0.08％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al。
皮材中各成分的质量百分数为：Fe≤0.3％，Si为7.5～9.5％，Cu为0.25～0.45％，Mn≤0.1％，Mg≤0.03％，Zn≤0.1％，Cr≤0.05％，Ti≤0.05％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al。作为本发明优选的实施方案，皮材中Si的质量百分数为7.5～9.0％。
具体的，铝合金复合箔的成分组成中，皮材中Cu的质量百分数为0.25～0.45％，芯材中Zn的质量百分数优选为2.1～2.5％，Zn元素的含量较高，相比于现有技术的芯材中Zn质量百分数为1.5％，本发明中芯材电位更低，更有利于进一步增大芯材与皮材的电位差，使得铝合金复合箔用作冷凝器百叶窗翅片时，能够增强翅片的牺牲保护作用。同时，由于皮材中含有一定量的Cu元素，钎焊过程中芯材与皮材的交界处会形成含Cu、Zn的互扩散带，互扩散带的电位介于皮材和芯材之间，能够在一定程度上抑制芯材的快速腐蚀，并且使得腐蚀更加均匀，延长使用寿命。
如图1所示，本发明还提出了一种制备上述铝合金复合箔的方法，包括如下步骤：
(1)冶炼芯材：按照上述芯材的组分将各元素的原材料加入熔炼炉中，冶炼得到芯材。具体的，首先进行熔炼过程，熔炼温度为745～765℃，电磁搅拌2次，每次搅拌10分钟；然后进行精炼，精炼温度为735～755℃，精炼时间为10分钟；再在700～710℃的温度下进行铸造，即得到所需芯材。
(2)冶炼皮材：按照上述皮材的组分将各元素的原材料加入熔炼炉中，冶炼得到皮材。具体的，首先进行熔炼过程，熔炼温度为740～760℃，电磁搅拌2次，每次搅拌10分钟；然后进行精炼，精炼温度为730～750℃，精炼时间为10分钟；再在695～705℃的温度下进行铸造，即得到所述皮材。
(3)焊接：将皮材热轧后与芯材焊接，得到三层铝合金铸锭。
皮材热轧过程为：将皮材送入立推式加热炉中加热，加热温度为460～500℃，加热完成后保温4～6h(小时)，然后将皮材热轧至所需的厚度。然后，将皮材矫直并清洗后将两层皮材分别置于芯材的上下两面，并将上下两层皮材与芯材焊接，得到三层铝合金铸锭。其中，铝合金铸锭中每层皮材的厚度为铝合金铸锭厚度的8～12％。
(4)热轧：将上述步骤得到的三层铝合金铸锭进行热轧，得到厚度为4.7～5.3mm的热轧坯料。开轧温度为440～460℃。在热轧之前，还包括铝合金铸锭的预热过程：将铝合金铸锭送入立推式加热炉中进行预热，预热温度为470℃，预热到温后保温4h。
本步骤采取了较低的开轧温度，能够有效减少加热以及轧制过程中形成较细的析出相，更倾向于形成较粗大的颗粒。
(5)粗轧、中轧：将热轧坯料置于冷轧机上进行粗轧、中轧，得到铝箔卷。本步骤中，需要对热轧坯料进行7道次轧制，得到的铝箔卷厚度为0.113～0.143mm。
(6)中间退火：将铝箔卷置于退火炉中进行中间退火，并且，控制退火温度为380～400℃，退火至所需温度后保温3h。
其中，退火温度控制为芯材再结晶温度以上50～80℃的范围。该步骤中，退火后保温时间较短，有利于铝箔卷内外再结晶充分且均匀，避免内外升温差异导致的再结晶大小差异过大而引起性能不均匀的缺陷。
(7)冷精轧：铝箔卷经中间退火处理后再进行冷精轧，得到铝合金复合箔。本步骤中，只需将铝箔卷在冷精轧机上经1道次轧制，即可得到厚度为0.08～0.10mm的铝合金复合箔。其中，铝合金复合箔道次冷加工率为30％。
本发明制备的铝合金复合箔的力学性能为：抗拉强度为140～190MPa，屈服强度＞120MPa，延伸率＞1％，便于成型。铝合金复合箔钎焊后的抗拉强度为125～135MPa，屈服强度＞47MPa。并且，铝合金复合箔经钎焊后，下垂值＜28mm，较现有的36mm的下垂值小，抗下垂性能优越。
铝合金复合箔经钎焊后，芯材晶粒的形状为长条形，长度为350～600μm，能够有效阻止钎焊过程中Si的渗透，增大铝合金复合箔的抗下垂性能，延长使用寿命。
铝合金复合箔经钎焊后，熔蚀程度较小，上下两层皮材的熔蚀深度总和小于铝合金复合箔总厚度的40％。
实施例1
1、冶炼制备芯材和皮材，芯材和皮材的成分见表1，将各元素原材料分别置于熔炼炉中进行冶炼，分别获得芯材和皮材。
表1 芯材和皮材的成分
芯材的冶炼条件为：按照表1中芯材的成分将各元素的原材料加入熔炼炉中，熔炼温度为765℃，电磁搅拌2次，每次10分钟，然后在755℃温度下精炼10分钟，再在710℃温度下进行铸造，得到所需芯材。
皮材的冶炼条件为：按照表1中皮材的成分将各元素的原材料加入熔炼炉中，熔炼温度为760℃，电磁搅拌2次，每次10分钟，然后在750℃温度下精炼10分钟，再在705℃温度下进行铸造，得到所需皮材。
2、将皮材置于立推式加热炉中，在500℃下加热，到温后保温4h，热轧至厚度为58mm。
3、将皮材矫直并清洗，按照一层皮材、一层芯材、一层皮材的顺序进行焊接，得到三层铝合金铸锭。
4、将铝合金铸锭置于立推式加热炉中，在480℃下加热，到温后保温4h。
5、将铝合金铸锭热轧至厚度为4.7mm，开轧温度为460℃，得到热轧坯料。
6、将热轧坯料送入冷轧机中进行7道次的粗轧和中轧，得到厚度为0.113mm的铝箔卷。
7、将铝箔卷放在退火炉中，在380℃的温度下进行退火，到温后保温3h。
8、将退火后的铝箔卷放在冷精轧机上经1道次轧制，得到厚度为0.08mm的铝合金复合箔。
经常规方法与仪器进行测定，由上述步骤制备得到的铝合金复合箔，钎焊前的力学性能为：抗拉强度185MPa，屈服强度181MPa，延伸率1.17％。钎焊后的力学性能为：抗拉强度127MPa，屈服强度48MPa，延伸率4.6％，抗下垂值27.6mm。
铝合金复合箔钎焊后，芯材晶粒的尺寸为590μm，如图2所示。
如图3所示，分别取铝合金复合箔的头部、中部、尾部，检测上、下两面熔蚀深度的百分比，分别为：20％、30％、25％。其中，图3(a)、图3(b)、图3(c)分别为头部、中部、尾部的熔蚀深度示意图。
实施例2
1、冶炼制备芯材和皮材，芯材和皮材的成分见表2，将各元素原材料分别置于熔炼炉中进行冶炼，分别获得芯材和皮材。
表2 芯材和皮材的成分
芯材的冶炼条件为：按照表2中芯材的成分将各元素的原材料加入熔炼炉中，熔炼温度为755℃，电磁搅拌2次，每次10分钟，然后在745℃温度下精炼10分钟，再在705℃温度下进行铸造，得到所需芯材。
皮材的冶炼条件为：按照表2中皮材的成分将各元素的原材料加入熔炼炉中，熔炼温度为750℃，电磁搅拌2次，每次10分钟，然后在740℃温度下精炼10分钟，再在700℃温度下进行铸造，得到所需皮材。
2、将皮材置于立推式加热炉中，在490℃下加热，到温后保温6h，热轧至厚度为58mm。
3、将皮材矫直并清洗，按照一层皮材、一层芯材、一层皮材的顺序进行焊接，得到三层铝合金铸锭。
4、将铝合金铸锭置于立推式加热炉中，在470℃下加热，到温后保温4h。
5、将铝合金铸锭热轧至厚度为5.0mm，开轧温度为450℃，得到热轧坯料。
6、将热轧坯料送入冷轧机中进行7道次的粗轧和中轧，得到厚度为0.128mm的铝箔卷。
7、将铝箔卷放在退火炉中，在390℃的温度下进行退火，到温后保温3h。
8、将退火后的铝箔卷放在冷精轧机上经1道次轧制，得到厚度为0.09mm的铝合金复合箔。
经常规方法与仪器进行测定，由上述步骤制备得到的铝合金复合箔，钎焊前的力学性能为：抗拉强度186MPa，屈服强度182MPa，延伸率1.26％。钎焊后的力学性能为：抗拉强度130MPa，屈服强度49MPa，延伸率5.0％，抗下垂值24.6mm。
铝合金复合箔钎焊后，芯材晶粒的尺寸为611μm，如图4所示。
如图5所示，分别取铝合金复合箔的头部、中部、尾部，检测上、下两面熔蚀深度的百分比，分别为：10％、20％、25％。其中，图5(a)、图5(b)、图5(c)分别为头部、中部、尾部的熔蚀深度示意图。
实施例3
1、冶炼制备芯材和皮材，芯材和皮材的成分见表3，将各元素原材料分别置于熔炼炉中进行冶炼，分别获得芯材和皮材。
表3 芯材和皮材的成分
芯材的冶炼条件为：按照表3中芯材的成分将各元素的原材料加入熔炼炉中，熔炼温度为750℃，电磁搅拌2次，每次10分钟，然后在740℃温度下精炼10分钟，再在700℃温度下进行铸造，得到所需芯材。
皮材的冶炼条件为：按照表3中皮材的成分将各元素的原材料加入熔炼炉中，熔炼温度为745℃，电磁搅拌2次，每次10分钟，然后在735℃温度下精炼10分钟，再在695℃温度下进行铸造，得到所需皮材。
2、将皮材置于立推式加热炉中，在480℃下加热，到温后保温6h，热轧至厚度为58mm。
3、将皮材矫直并清洗，按照一层皮材、一层芯材、一层皮材的顺序进行焊接，得到三层铝合金铸锭。
4、将铝合金铸锭置于立推式加热炉中，在460℃下加热，到温后保温4h。
5、将铝合金铸锭热轧至厚度为5.3mm，开轧温度为440℃，得到热轧坯料。
6、将热轧坯料送入冷轧机中进行7道次的粗轧和中轧，得到厚度为0.143mm的铝箔卷。
7、将铝箔卷放在退火炉中，在400℃的温度下进行退火，到温后保温3h。
8、将退火后的铝箔卷放在冷精轧机上经1道次轧制，得到厚度为0.10mm的铝合金复合箔。
经常规方法与仪器进行测定，由上述步骤制备得到的铝合金复合箔，钎焊前的力学性能为：抗拉强度187MPa，屈服强度183MPa，延伸率1.35％。钎焊后的力学性能为：抗拉强度135MPa，屈服强度51MPa，延伸率5.4％，抗下垂值20.8mm。
铝合金复合箔钎焊后，芯材晶粒的尺寸为543μm，如图6所示。
如图7所示，分别取铝合金复合箔的头部、中部、尾部，检测上、下两面熔蚀深度的百分比，分别为：35％、20％、20％。其中，图7(a)、图7(b)、图7(c)分别为头部、中部、尾部的熔蚀深度示意图。
综上，本发明制备的铝合金复合箔的力学性能更加优异，钎焊后芯材的晶粒尺寸较大，熔蚀深度较低。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种制备铝合金复合箔的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
冶炼芯材：按照芯材的组分将各元素的原材料加入熔炼炉中，冶炼得到芯材；其中，所述芯材中各成分的质量百分数为：Fe≤0.4％，Si≤0.7％，Cu≤0.1％，Mn为1.1～1.6％，Mg≤0.03％，Zn为2.0～2.5％，Cr为0.05～0.15％，Ti为0.02～0.08％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al；
冶炼皮材：按照皮材的组分将各元素的原材料加入熔炼炉中，冶炼得到皮材；其中，所述皮材中各成分的质量百分数为：Fe≤0.3％，Si为7.5～9.5％，Cu为0.25～0.45％，Mn≤0.1％，Mg≤0.03％，Zn≤0.1％，Cr≤0.05％，Ti≤0.05％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al；
焊接：所述皮材经热轧后与所述芯材焊接，其中，将两层所述皮材分别置于所述芯材的上下两面，得到三层铝合金铸锭，其中，对所述皮材进行热轧时的温度为460～500℃，保温时间为4～6h；
热轧：将所述铝合金铸锭热轧，得到热轧坯料，开轧温度为440～460℃；
粗轧、中轧：将所述热轧坯料置于冷轧机上进行粗轧、中轧，得到铝箔卷；
中间退火：对所述铝箔卷进行中间退火处理，所述退火处理的温度为380～400℃，退火至所需温度后保温3h；
冷精轧：对所述经中间退火处理的铝箔卷进行冷精轧，得到所述铝合金复合箔。
2.根据权利要求1所述的制备铝合金复合箔的方法，其特征在于，所述冶炼芯材步骤中，控制所述芯材中各成分的质量百分数为：Fe为0.15～0.30％，Si为0.30～0.60％，Cu≤0.10％，Mn为1.1～1.6％，Mg≤0.03％，Zn为2.1～2.5％，Cr为0.05～0.15％，Ti为0.03～0.08％，其它元素的单个质量百分数＜0.05％，其它元素的总质量百分数＜0.15％，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的制备铝合金复合箔的方法，其特征在于，所述冶炼皮材步骤中，控制所述皮材中Si的质量百分数为7.5～9.0％。
4.根据权利要求1所述的制备铝合金复合箔的方法，其特征在于，所述铝合金复合箔中，控制每层所述皮材的厚度为所述铝合金复合箔厚度的8～12％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冶炼芯材步骤中，所述熔炼炉中的制备条件为：熔炼温度为745～765℃，精炼温度为735～755℃，铸造温度为700～710℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冶炼皮材步骤中，所述熔炼炉中的制备条件为：熔炼温度为740～760℃，精炼温度为730～750℃，铸造温度为695～705℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述铝箔卷的厚度为0.113～0.143mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述热轧坯料的厚度为4.7～5.3mm。
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