CN110257671A - 一种铝合金、铝扁管和铝扁管生产工艺 - Google Patents

一种铝合金、铝扁管和铝扁管生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金、铝扁管和铝扁管生产工艺，铝合金按质量分数计包括以下组分：Si：≤0.12，Fe：≤0.18，Cu：≤0.05，Mn：0.80～1.00，Zn：≤0.03，Ti：0.01～0.02，其余为Al及不可避免的杂质；铝扁管包括铝合金基体和喷涂在铝合金基体表面的涂覆层，铝合金基体为上述铝合金，涂覆层为锌涂覆层；铝扁管生产时对生产工艺进行控制。本发明的优点是采用本发明技术方案的铝合金生产的铝扁管铝扁管的爆破压力和力学性能显著提升，同时改善了含Cu、Si合金的高温强度，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，并保证挤压制品的表面质量，抗拉强度和耐腐蚀性能显著提高。

Description

一种铝合金、铝扁管和铝扁管生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金、铝扁管和铝扁管生产工艺。
背景技术
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，因此，铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。微通道铝扁管(又称“平行流铝扁管”)是一种采用精炼铝棒、通过热挤压、经表面喷锌防腐处理，薄壁多孔扁形管状材料，主要应用于各种冷剂的空调系统中，作为承载新型环保制冷剂的管道零部件，采用新型环保制是新一代平行流微通道空调换热器的关键材料。其中，前述铝棒即为铝合金，一般采用材料牌号均是按照GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》执行，但是标准材料不能满足生产使用需求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金、铝扁管和铝扁管生产工艺，铝扁管的爆破压力和力学性能显著提升，同时改善了含Cu、Si合金的高温强度，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，并保证挤压制品的表面质量，抗拉强度和耐腐蚀性能显著提高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种铝合金，其特点是按质量分数计，包括以下组分：Si：≤0.12，Fe：≤0.18，Cu：≤0.05，Mn：0.80～1.00，Zn：≤0.03，Ti：0.01～0.02，其余为Al及不可避免的杂质；牌号命名为3F03。
进一步地，所述Mn的含量为0.85～0.90。
目前微通道铝扁管行业使用3系材料一般均为3102，本发明的铝合金(牌号3F03)材料性能较3102相比，因Mn含量提高较多(3102的Mn含量为0.05％～0.40％)，其爆破压力和力学性能显著提升，同时改善含Cu、Si合金的高温强度；但若Mn超过一定限度，易生产Al-Si-Fe-P+o{T*Tf；X}Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。为了挤压生产的顺利进行，避免因高强度引起挤压困难，需要Mn的成分进行多种因素的考量。Mn能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，并保证挤压制品的表面质量；Mn含量控制在0.85％～0.90％之间时达到效果最佳，同时将Si和Fe含量进行调整(3102的要求为Si≤0.40％、Fe≤0.70％)。
本发明提供一种上述铝合金的具体应用，一种铝扁管，其特点是包括铝合金基体和喷涂在铝合金基体表面的涂覆层，所述铝合金基体为上述铝合金，所述涂覆层为锌涂覆层。
本发明还提供一种将上述铝合金生产加工为铝扁管的生产工艺流程，一种铝扁管生产工艺，其特点是包括如下步骤：
挤压机温度控制，使用卧式挤压机，对挤压机的温度进行控制，设定基础加热温度350℃，设定一区加热温度530℃，设定三区加热温度530℃；在开机挤压第一根棒料时允许将温度设定提高10～20℃，正常生产后立即将温度调回设定温度；
模具加热温度控制，模具加热炉设定值490℃，实际控制时要求实测温度为480～500℃，模具最低保温时间为2.5小时到6小时，超出该时间的模具需取出；
模桶温度控制，模桶温度为400±20℃；
喷锌设备控制，电压设定28～32V，送丝速度1800～3500mm，主气压设定0.4～0.5MPa,副气压设定0.45～0.55MPa；根据铝扁管宽度，设定喷锌枪与铝扁管的距离。
进一步地，所述卧式挤压机为800吨卧式挤压机。
进一步地，所述挤压机温度控制步骤中设定温度与实际测量温度温差不大于20℃。
进一步地，所述喷锌枪与铝扁管的距离包括：1.铝扁管宽度12～20mm(包括本数20)，枪距160～170mm，角度60°；2.铝扁管宽度20～25mm(不包括本数20)，枪距190～200mm，角度60°；3.铝扁管宽度＞25mm，枪距220mm，角度60°。
与现有技术相比，本发明的优点是采用本发明技术方案的铝合金生产的铝扁管铝扁管的爆破压力和力学性能显著提升，同时改善了含Cu、Si合金的高温强度，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，并保证挤压制品的表面质量，抗拉强度和耐腐蚀性能显著提高。
具体实施方式
下面将结合实施例对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，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，都属于发明保护的范围。
一种铝扁管，其特点是包括铝合金基体和喷涂在铝合金基体表面的涂覆层，所述铝合金基体为铝合金，铝合金按质量分数计，包括以下组分：Si：≤0.12，Fe：≤0.18，Cu：≤0.05，Mn：0.80～1.00，Zn：≤0.03，Ti：0.01～0.02，其余为Al及不可避免的杂质；Mn的优化含量为0.85～0.90；所述涂覆层为锌涂覆层。
本发明还提供铝扁管的生产工艺流程，以帮助本领域普通技术人员得到所期望的铝扁管，一种铝扁管生产工艺，其特点是包括如下步骤：
挤压机温度控制，使用800吨卧式挤压机，对挤压机的温度进行控制，设定基础加热温度350℃，设定一区加热温度530℃，设定三区加热温度530℃；在开机挤压第一根棒料时允许将温度设定提高10～20℃，正常生产后立即将温度调回设定温度；挤压机温度控制步骤中设定温度与实际测量温度温差不大于20℃。
模具加热温度控制，模具加热炉设定值490℃，实际控制时要求实测温度为480～500℃，模具最低保温时间为2.5小时到6小时，超出该时间的模具需取出；
模桶温度控制，模桶温度为400±20℃；
喷锌设备控制，电压设定28～32V，送丝速度1800-3500mm，主气压设定0.4～0.5MPa,副气压设定0.45～0.55MPa；根据铝扁管宽度，设定喷锌枪与铝扁管的距离如下：
扁管宽度(mm) 枪距(mm) 角度
12～20(包括本数) 160～170 60°
20(不包括本数)～25 190～200 60°
25以上 220 60°
将上述配合和工艺获得的铝扁管进行如下性能测试：
试验1.耐盐雾腐蚀性能
铝扁管的耐腐蚀性能是关系到最终制冷空调产品服役寿命的一项重要的性能指标，为此对铝扁管的综合耐腐蚀性能进行实验测试，是一项对铝扁管性能探究的重要研究工作。耐盐雾腐蚀性能是考察涂覆层耐蚀性和预测涂覆层使用寿命的关键指标，也是评价涂覆层耐蚀性最普遍的试验方法。
本实验采用统一扁管样品型号，选取规格16*1.3*16(单位mm)的铝扁管进行耐腐蚀性试验，统一换热器制样和统一耐腐蚀测试的试验策略，由企业按照供样通知提供样品后，由试验组织单位统一编号后，装配换热器并钎焊，最后根据GB/T 1765—19891海水酸性盐雾试验SWAAT试验的评价方法。试验条件参数如表1所示：
表1试验条件参数表
海水酸性盐雾试验SWAAT试验，使用盐雾试验箱，试验样本为26台不同组分铝合金制作的铝扁管换热器，每台铝扁管换热器同时安排两个平行样本。编号规则为X-Y，X代表不同组分铝合金制作的铝扁管换热器，取值为1-26，Y代表同一组分的两个平行样本，取值为1-2，参与本次试验的普通铝扁管的铝合金牌号为1050、1100、3102，本发明得到的铝扁管换热器(材质牌号3F03)的两个平行样本的编号为11-1和11-2，其他铝扁管换热器由标准牌号材质的铝合金制作。得到如表2所示数据：
表2泄漏情况及等级判定
序号 试验时间(h) 泄漏情况统计 判定等级
1 480 全数无泄漏 Ⅰ级
2 720 全数无泄漏 Ⅱ级
3 960 合计4台泄漏,泄漏编号为1-1,1-2 Ⅲ级
4 1200 合计16台泄漏,泄漏编号为3-1,7-1,3-2,9-1，3-3,5-1, Ⅳ级
5 1440 合计30台泄漏，泄漏编号为2-1,2-2，4-1,4-2,4-3，8-1,6-1 Ⅴ级
6 1680 合计42台泄漏，泄漏编号为,12-1,11-1，13-1,14-1,10-1,10-2 Ⅵ级
由上述试验数据可知，由本发明的铝合金材料、生产工艺制备的铝扁管具有较高的耐腐蚀性能，属于Ⅵ级，较标准牌号的材质生产的铝扁管耐腐蚀性能偏上。
试验2.力学性能
通过对同规格但不同材质扁管进行力学性能测试，发现其具有明显差异
委托测试单位为苏州有色金属研究院测试，选取规格16*1.3*16(单位mm)的铝扁管，牌号是铝扁管制造中最常用到的牌号，进行力学性能试验，结果如表3所示：
表3不同牌号的铝扁管力学测试对照表
牌号 抗拉强度(MPa) 规定塑性延伸强度(MPa) 断后伸长率(％)
1050 72 61 35
1100 91 73 26.5
3102 84 62 27
3F03(本发明铝合金) 101 97 27
由表3可知，较常用牌号的铝扁管，本发明铝合金(牌号3F03)具有较高的抗拉强度、规定塑性延伸强度，断后延伸率与普通牌号相近，力学性能得到很大提升。
试验3.表面粗糙度
通过对材质化学成分和生产工艺的有效控制，本发明生产的铝扁管表面粗糙度Ra达到0.699um、Rz达到5.0453um。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种铝合金，其特征在于按质量分数计，包括以下组分：Si：≤0.12，Fe：≤0.18，Cu：≤0.05，Mn：0.80～1.00，Zn：≤0.03，Ti：0.01～0.02，其余为Al及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述一种铝合金，其特征在于：所述Mn的含量为0.85～0.90。
3.一种铝扁管，其特征在于：包括铝合金基体和喷涂在铝合金基体表面的涂覆层，所述铝合金基体为权利要求1或2所述的铝合金，所述涂覆层为锌涂覆层。
4.一种铝扁管生产工艺，用于权利要求3所述铝扁管的生产，其特征在于包括如下步骤：
挤压机温度控制，使用卧式挤压机，对挤压机的温度进行控制，设定基础加热温度350℃，设定一区加热温度530℃，设定三区加热温度530℃；在开机挤压第一根棒料时允许将温度设定提高10～20℃，正常生产后立即将温度调回设定温度；
模具加热温度控制，模具加热炉设定值490℃，实际控制时要求实测温度为480～500℃，模具最低保温时间为2.5小时到6小时，超出该时间的模具需取出；
模桶温度控制，模桶温度为400±20℃；
喷锌设备控制，电压设定28～32V，送丝速度1800～3500mm，主气压设定0.4～0.5MPa,副气压设定0.45～0.55MPa；根据铝扁管宽度，设定喷锌枪与铝扁管的距离。
5.根据权利要求4所述一种铝扁管生产工艺，其特征在于：所述卧式挤压机为800吨卧式挤压机。
6.根据权利要求4所述一种铝扁管生产工艺，其特征在于：所述挤压机温度控制步骤中设定温度与实际测量温度温差不大于20℃。
7.根据权利要求4所述一种铝扁管生产工艺，其特征在于：所述喷锌枪与铝扁管的距离包括：1.铝扁管宽度12～20mm，包括本数20，枪距160～170mm，角度60°；2.铝扁管宽度20～25mm，不包括本数20，枪距190～200mm，角度60°；3.铝扁管宽度＞25mm，枪距220mm，角度60°。
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