CN109652683A - 一种热交换器用钎焊铝合金复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热交换器用钎焊铝合金复合材料，所述复合材料包括皮材、芯层材料和防腐层，所述芯层材料的一侧复合有皮材，其为4系铝合金；所述芯层材料的另一侧复合有防腐层，其为AA7072铝合金，所述芯层材料为铝合金，其含有0.4‑0.7％质量的Si，0.3‑0.6％质量的Fe，0.5‑0.8％质量的Cu，1.4‑1.8％质量的Mn，0.04‑0.14％质量的Ti，0‑0.14％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。所述的一种热交换器用钎焊铝合金复合材料，高了复合材料的钎焊后强度和耐蚀性，并进一步降低了复合材料的原料成本。

Description

一种热交换器用钎焊铝合金复合材料

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种热交换器用钎焊铝合金复合材料。

背景技术

铝合金具有储量丰富、高强质比、耐腐蚀性好，传热系数高和易于加工等优异性能，作为热传输材料广泛应用于热交换器领域。3×××系铝合金由于Mn的加入而具有较好的高温强度，使得钎焊工件在高温条件下不易变形，其钎焊后屈服强度一般在40-55MPa，常常作为热交换器用钎焊铝合金使用，最典型的代表是AA3003铝合金。热交换器朝着小型化、轻量化、高性能、低成本、长寿命等方向发展，开发更轻更薄的铝热交换器成为了重要的研究方向。由于重量减轻和厚度减薄，这就要求钎焊铝合金复合材料在相同载荷或受力条件下具有更高的强度和耐腐蚀性能，以防止其在后续钎焊过程或使用过程中变形甚至开裂或者腐蚀穿孔。因此开发焊后强度更高、耐蚀性良好的可钎焊铝合金复合材料已成为当前热交换器制造领域的发展方向。

大型工程机械、重型卡车等设备发动机功率大，要求其散热水箱主板和侧板除了具有良好的冲压性能、散热性能和耐蚀性能外，还需具有较高的强度来支撑水箱使其不发生变形或开裂而造成换热器泄露的不良情况。现有的AA3×××/AA4×××复合板带材已不能满足大功率设备热交换器对强度和耐蚀性的要求。经过几十年的研究和开发，AA3003的生产工艺非常成熟稳定，通过工艺的改进已难以进一步提高合金的性能。合金化成为提高合金焊后强度和耐蚀性能的有效途径。

一般来说，在钎焊铝合金复合材料生产过程中，在熔铸切头切尾、铣面、热轧和冷轧切头切尾、精整分切工序中会产生约30％的边角料。这些边角料中含有较高的合金元素，如何有效循环利用这些边角料对于降低产品成本和减少能源消耗具有重要意义。

综上所述，从上述现有技术来看，热交换器用钎焊铝合金复合板材主要存在以下问题：首先，现有铝合金复合板材综合性能不够，强度和耐蚀性能不能同时兼顾。由于重量减轻和厚度减薄，这就要求钎焊铝合金复合材料在相同载荷或受力条件下具有更高的强度和耐腐蚀性能，而现有水箱散热器用铝合金复合材料的强度不能满足大功率工程机械、重型卡车等的要求。

再有，现有铝合金复合板材的原料成本较高。现有复合板材产品中，为了满足板料的深冲加工性能，对于芯材的显微组织如粗大第二相进行严格控制，控制方法就是尽可能减少形成粗大化合物相的杂质元素如Fe、Si元素含量，如将Fe含量控制在0.15％以下，Si控制在0.1％以下。Fe、Si含量的降低意味着材料的原料需要更高纯度的原料，而目前市场上工业纯铝Fe含量低于0.35％，Si含量低于0.25％，这就大大提高了产品的原料成本。

因此，为了在保持或提高铝合金复合材料加工成型性的同时，进一步提高了复合板材的钎焊后强度和耐蚀性，并进一步改善现有技术对原料高要求导致的高生产成本，有待提出一种热交换器用钎焊铝合金复合材料。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的导热效果差等缺陷，提供一种热交换器用钎焊铝合金复合材料。所述的一种热交换器用钎焊铝合金复合材料，高了复合材料的钎焊后 强度和耐蚀性，并进一步降低了复合材料的原料成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热交换器用钎焊铝合金复合材料，所述复合材料包括皮材、芯层材料和防腐层，所述芯层材料的一侧复合有皮材，其为4系铝合金；所述芯层材料的另一侧复合有防腐层，其为AA7072铝合金，所述芯层材料为铝合金，其含有 0.4-0.7％质量的Si，0.3-0.6％质量的Fe，0.5-0.8％质量的Cu，1.4-1.8％质量的Mn，0.04- 0.14％质量的Ti，0-0.14％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。

所述方法包括步骤：

S1：分别制备所述皮材、芯层材料和防腐层铸锭；

S2：对所述芯层材料均匀化处理；

S3：将所述皮材和防腐层铸锭铣面后加热轧制成一定厚度板材，按皮材、芯层材料和防腐 层的顺序叠放并热轧复合；

S4：对所述热轧复合后的复合板材进行冷精轧；

S5：对所述冷精轧后的复合板材进行退火处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过优化芯材合金设计，通过适当提高Cu、Mn、Fe、Si元素含量，在使这些合金元素或固溶于铝基 体中，或形成并细化弥散分布的第二相来强化芯材基体，所制备的热交换器用铝合金复合 板材，在保持或提高铝合金复合材料加工成型性的同时，进一步提高了复合材料的钎焊后 强度和耐蚀性，并进一步降低了复合材料的原料成本。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本发明提供一种技术方案：一种热交换器用钎焊铝合金复合材料，所述复合材料包括皮材、芯层材料和防腐层，所述芯层材料的一侧复合有皮材，其为4系铝合金；所述芯层材料的另一侧复合有防腐层，其为AA7072铝合金，所述芯层材料为铝合金，其含有 0.4％质量的Si，0.3％质量的Fe，0.5％质量的Cu，1.4％质量的Mn，0.04％质量的Ti， 0.11％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。

所述方法包括步骤：

S1：分别制备所述皮材、芯层材料和防腐层铸锭；

S2：对所述芯层材料均匀化处理；

S3：将所述皮材和防腐层铸锭铣面后加热轧制成一定厚度板材，按皮材、芯层材料和防腐 层的顺序叠放并热轧复合；

S4：对所述热轧复合后的复合板材进行冷精轧；

S5：对所述冷精轧后的复合板材进行退火处理。

通过优化芯材合金设计，通过适当提高Cu、Mn、Fe、Si元素含量，在使这些合金元素或固溶于铝基 体中，或形成并细化弥散分布的第二相来强化芯材基体，所制备的热交换器用铝合金复合 板材，在保持或提高铝合金复合材料加工成型性的同时，进一步提高了复合材料的钎焊后 强度和耐蚀性，并进一步降低了复合材料的原料成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种热交换器用钎焊铝合金复合材料，所述复合材料包括皮材、芯层材料和防腐层，所述芯层材料的一侧复合有皮材，其为4系铝合金；所述芯层材料的另一侧复合有防腐层，其为AA7072铝合金，所述芯层材料为铝合金，其含有 0.4-0.7％质量的Si，0.3-0.6％质量的Fe，0.5-0.8％质量的Cu，1.4-1.8％质量的Mn，0.04- 0.14％质量的Ti，0-0.14％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。

2.一种制备权利要求1所述的复合板材的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1：分别制备所述皮材、芯层材料和防腐层铸锭；

S2：对所述芯层材料均匀化处理；

S3：将所述皮材和防腐层铸锭铣面后加热轧制成一定厚度板材，按皮材、芯层材料和防腐 层的顺序叠放并热轧复合；

S4：对所述热轧复合后的复合板材进行冷精轧；

S5：对所述冷精轧后的复合板材进行退火处理。