CN108188179B - 一种复合铝板制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：在铸造温度685℃～700℃的环境下，分别熔铸铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至540℃～560℃并保温；对经过热处理的铝锰合金铸锭进行铣面；将铝硅合金铸锭轧制成厚度为50mm～80mm的铝硅合金板材，和铝锰合金铸锭捆绑在一起；捆绑后在温度为450℃～500℃的环境下保温，保温时间≤4小时；保温后将其热轧成厚度为5mm～10mm的铝卷材；将铝卷材冷轧至预定厚度，并在400℃±5℃的温度下完全再结晶退火；冷轧至成品厚度。通过上述方式，本发明能够在铝硅合金复合层里降低大颗粒硅初生相；在热轧前经过预处理的铸锭，晶界结构和微观粒子析出比例减少，在真空钎焊时能阻碍硅的渗透熔蚀。
Description
技术领域
本发明涉及铝板制造技术领域，特别是涉及一种复合铝板制造工艺。
背景技术
铝制工业散热器在电站空冷系统中有着广泛的应用，火电站汽轮机做功后会大量释放高热量的水蒸气，发电厂会配置冷却系统冷却、凝结并循环利用。冷却系统根据不同的冷却方式分为湿冷系统和空冷系统两种方式。空冷系统具有明显的节水和环保效果，空冷系统电站的耗水量仅为湿冷系统电站的20％-35％。该铝制工业散热器最高设计压力达8.0MPa。高压散热器对材料强度、焊接质量、材料熔蚀都有严格的要求。
复合铝板与翅片和铝封条组装后，在真空炉里钎焊为散热器。钎焊时，铝合金的硅组份向母材的扩散，扩散以两种方式进行：一种是钎料组元向整个母材晶粒内部扩散，在母材毗邻钎缝处的一边形成固溶体层，对接头不会产生不良影响。另一种是钎料组元扩散到母材的晶粒边界，板材熔蚀深度超过100um。严重降低了芯层强度和使用寿命，通入高压冷却介质后，容易泄露。传统的铝板制造工艺容易因熔蚀导致泄漏，造成质量缺陷，甚至造成严重的安全和生产问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种复合铝板制造工艺，能够在铝硅合金复合层里降低大颗粒硅初生相，减少硅的渗透溶蚀。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度685℃～700℃的环境下，分别熔铸铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭，铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭的体积比为3:1～5:1；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至540℃～560℃并保温，保温时间≥4小时；
(3)对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为50mm～80mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为450℃～500℃的环境下保温，保温时间≤4小时；保温后将其热轧成厚度为5mm～10mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度，并在400℃±5℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度。
优选的，所述铸造温度为690℃～700℃。
优选的，步骤(1)中铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭的体积比为4:1。
优选的，步骤(3)通过铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面。
优选的，所述偏析夹杂的厚度为8mm～10mm。
优选的，所述铝硅合金板材的厚度为40mm～60mm。
优选的，步骤(4)中铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起。
优选的，步骤(5)中的保温时间为3.5小时。
优选的，步骤(5)中热轧后的铝卷材的厚度为5mm～8mm。
优选的，所述预定厚度与成品厚度之比为1.2:1～1.3:1。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：
提供了一种复合铝板制造工艺，在铝硅合金复合层里降低大颗粒硅初生相；在热轧前经过预处理的铸锭，晶界结构和微观粒子析出比例减少，在真空钎焊时能阻碍硅的渗透熔蚀，避免600℃钎焊时，硅元素熔蚀铝锰合金芯层。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
利用不同的制造工艺参数对复合铝板制造做了以下几组实验：
实验一：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度690℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至550℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为490℃的环境下保温3.5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.75mm。预定厚度与成品厚度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为25％。
实验二：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度670℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至550℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为490℃的环境下保温3.5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.75mm。预定厚度与成品厚度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为25％。
实验三：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度730℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至550℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为490℃的环境下保温3.5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.75mm。预定厚度与成品厚度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为25％。
实验四：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度690℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至480℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为500℃的环境下保温3.5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.75mm。预定厚度与成品厚度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为25％。
实验五：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度690℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至600℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为490℃的环境下保温3.5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.75mm。预定厚度与成品厚度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为25％。
实验六：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度690℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至550℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为490℃的环境下保温5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.75mm。预定厚度与成品厚度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为25％。
实验七：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度690℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至550℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为490℃的环境下保温3.5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.9mm。预定厚度与成品厚度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为10％。
实验八：
一种复合铝板制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度690℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至550℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为490℃的环境下保温3.5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.6mm。预定厚度与成品厚度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为40％。
上述实验的制造工艺参数如表1所示，不同实验中相同的工艺参数在表1中未全部列出。实验一中的工艺参数是符合本发明中工艺参数的设定的，将实验一作为基础实验。实验二和实验三与实验一的工艺参数的区别在于铸造温度的不同，实验四和实验五与实验一的工艺参数的区别在于步骤(2)中保温温度的调整，实验六与实验一的工艺参数的区别在于步骤(5)中保温时间的延长，实验七和实验八与实验一的工艺参数的区别在于加工硬化率的变化。
表1不同实验的复合铝板制造工艺参数
通过金相镶嵌机和大功率自动抛磨机，制成样品，使用金相显微镜观察和测量各微观组织大小和比例，使用扫描电镜及电致冷能谱仪检测立体形状和化学成分。根据上述不同工艺参数制造的复合铝板，其性能如表2所示：
表2不同工艺参数制造的复合铝板的性能
从表2中可以看出，在实验一的铸造温度下，铝硅合金的初生相尺寸小于40um，这样就不会因先熔化的高硅初生相熔蚀铝锰合金芯层，能够提高散热器的强度，延长使用寿命。
铸造产生的过饱和微观粒子影响高温钎焊后散热器芯体的晶粒大小，铝锰合金芯层需先经过低温预处理再与铝硅合金轧合，部分析出微观粒子使晶粒均匀一致，从表2中可以看出实验一的溶蚀深度最小。实验一中合适的加工硬化率，其硅元素溶蚀深度最小，使退火产生的再结晶晶粒适当延伸变形，抵抗高温钎焊时的延晶粒界面熔蚀，同时保证了铝板的强度。
合适的加热温度和保温时间，使捆绑在一起的板材和铸锭，在热轧时同步延伸，避免两者的相对厚度在整卷上分布不均匀，从表2中可以看出实验一的微观粒子的析出比例最小。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (1)
1.一种复合铝板制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在铸造温度690℃的环境下，分别熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；
(2)在加热炉内将铝锰合金铸锭预热至550℃并保温4小时；
(3)通过大型卧式铝合金铸锭铣面机对经过步骤(2)热处理的铝锰合金铸锭进行铣面，铣去铝锰合金铸锭表面厚度为9mm的偏析夹杂；
(4)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为60mm的铝硅合金板材，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭通过钢带捆绑在一起；
(5)将捆绑后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为490℃的环境下保温3.5小时；保温后将其热轧成厚度为8mm的铝卷材；
(6)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度1mm，并在400℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.75mm，加工硬化率为25％。
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