CN111391431A - 一种钎焊用复合翅片材料及其制造方法 - Google Patents

一种钎焊用复合翅片材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钎焊用复合翅片材料，所述复合翅片材料包含芯层和位于芯层上下两侧的复合层，复合翅片材料的厚度为0.06~0.15mm；该复合翅片材料的制造工艺包括分别制备芯层与复合层、芯层与复合层冷轧复合、粗轧切边、精轧、成品前退火、二次精轧、分切检验包装。经过冷轧复合将三层金属紧密结合在一起，铸轧坯料成本更低，所得复合翅片材料焊前强度高、焊点质量好、焊后支撑强度高、抗塌陷性能好、耐腐蚀性能好、散热效率高，满足钎焊用复合翅片材料的技术要求，工艺流程短、生产效率高、能耗低，带状材料宽度方向复合率均匀、成材率高、投入资金少，风险低，可以避免金属间脆性化合物的形成。

Description

一种钎焊用复合翅片材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种钎焊用复合翅片材料及其制造方法，属于铝箔压延制造技术领域。
背景技术
钎焊用复合翅片材料广泛应用于汽车、工程机械、微通道、高铁、船舶等热交换器领域。传统制造方法采用熔炼-铸造-锯切-铣面-加热-热轧-复合配对-热轧复合及后续加工方法生产，该方法具有设备投资大、生产流程长、能耗高、成品率低、复合率不均匀等缺点。
发明内容
目的：为了克服传统热轧制造钎焊用复合翅片材料时投资大、能耗高、成品率低的问题，本发明提供一种钎焊用复合翅片材料及其制造方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种钎焊用复合翅片材料，所述复合翅片材料包含芯层和位于芯层上下两侧的复合层，复合翅片材料的厚度为0.06~0.15mm。
进一步地，所述芯层各组分的重量百分比为：Si 0.10～0.30%，Fe 0.30～0.60%，Cu 0.05～0.25%，Mn 1.4～1.8%，Zn1.2～1.8%，Ti≤0.03%，余量为Al。
进一步地，所述芯层各组分的重量百分比为：Si 0.10～0.30%，Fe 0.30～0.60%，Cu 0.05～0.25%，Mn 1.0～1.2%，Zn≤0.1%，Ti≤0.03%，余量为Al。
进一步地，所述芯层各组分的重量百分比为：0.50～1.0%，Fe 0.20～0.60%，Cu0.05～0.25%，Mn 1.4～1.8%，Zn1.2～1.8%，Zr0.05～0.25%，Ti≤0.03%，余量为Al。
进一步地，所述复合层各组分的重量百分比为：Si 6.8～8.2%，Fe 0.05～0.25%，Cu ≤0.10%，Mn ≤0.10%，Ti≤0.05%，余量为Al；另一复合层各组分的重量百分比为：Si9.0～11%，Fe 0.05～0.25%，Cu ≤0.10%，Mn ≤0.10%，Ti≤0.05%，余量为Al。
一种钎焊用复合翅片材料的制造方法，包括如下步骤：分别制备芯层与复合层，芯层与复合层冷轧复合，粗轧切边，精轧，成品前退火，二次精轧，分切检验包装。
进一步地，所述芯层的制备过程为：按芯层组分配方配置原料进行熔炼，先铸轧成6.5~7.5mm铝卷，然后再粗轧至3.0~5.0mm，并进行退火处理；
芯层合金熔炼需要添加锌元素时，中间合金采用锌锭；
芯层合金含锌元素（Zn1.2～1.8%）铸轧时，铝钛硼丝移到过滤箱出口进行添加；
所述复合层的制备过程为：按复合层组分配方配置原料进行熔炼，先铸轧成6.5~7.5mm铝卷，退火后再粗轧至0.4~0.8mm，然后进行成品退火，所述成品退火工艺为以0.8℃/min~2.0℃/min速率升温到240~280℃，保温时间180~300min；以0.5℃/min~3.0℃/min速率升温到300~400℃，保温时间120~240min。
进一步地，所述芯层、复合层经过冷轧复合进行冷轧复合，道次加工率为50%~65%，复合率5%~15%；冷轧复合前，对芯层的上表面和下表面、上方复合层的下表面、下方复合层的上表面进行打磨，打磨工具可采用连续砂带、钢丝刷或尼龙砂带，打磨后铝粉通过负压抽吸装置抽吸干净。
进一步地，所述成品前退火工艺为以0.8℃/min~2.0℃/min速率升温到240~280℃，保温时间180~300min；以0.5℃/min~3.0℃/min速率升温到300~380℃，保温时间60~180min。为了保证铝材表面净化，在成品前退火前设置吹洗，吹洗时吹洗风机开启量为100%，增加了吹洗时间，后面退火时吹洗风机可以开启35%~50%，若产品带油量多，仍将吹洗风机开启100%，打开负压开关。成品前退火后，出炉风机强冷至≤60℃，要求取样检测力学性能， 抗拉强度100～150MPa，延伸率≥6.0%。
二次精轧后的成品，要求取样检测力学性能， 抗拉强度160～220MPa，屈服强度≥140MPa，延伸率≥0.5%；成品的表面含油低微量控制在≤10mg/m2。
分切、检查、包装过程中，分切后端面错层≤0.5mm，端面串层≤0.5mm，塔形≤3mm，偏芯≤1 mm，塌芯≤3mm，摆动≤5mm。
有益效果：本发明采用复合层、芯层利用铸轧及冷轧生产方式进行制备，通过冷轧复合将三层金属层紧密结合在一起形成钎焊用复合翅片材料，铸轧坯料成本更低，所得复合翅片材料焊前强度高、焊点质量好、焊后支撑强度高、抗塌陷性能好、耐腐蚀性能好、散热效率高，满足钎焊用复合翅片材料的技术要求，工艺流程短、生产效率高、能耗低，带状材料宽度方向复合率均匀、成材率高、投入资金少，风险低，可以避免金属间脆性化合物的形成。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
1.按重量百分比Si 0.20%，Fe 0.50%，Cu 0.15%，Mn 1.6%，Zn1.5%，Ti0.03%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，芯层合金命名为“DS309”；
按重量百分比Si 7.8%，Fe 0.20%，Ti0.02%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，复合层合金命名为“4343”；其中硅元素是在熔炼过程中以喷硅粉的形式添加，硅粉颗粒度≤30目；
2.芯层制备：将DS309铸轧母卷经粗轧按7.0—5.4—4.0三个道次轧制至4.0mm厚度，然后进行中间退火，经过2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至520℃保温3h冷却出炉，芯层宽度1380mm；
3.复合层制备：按照复合率10±2%设计，所述复合率为复合层厚度占芯层与上下复合层厚度总和的百分比；对4343铸轧母卷进行坯料退火，经过18h匀速升温至500℃保温3h冷却出炉，然后经粗轧按6.8—5.2—3.6—2.5—1.6（冷却12h）—0.95—0.7—0.5轧制至0.5mm厚度进行中间退火，然后切边至1430mm，通过拉弯矫直机进行表面清洗和板型矫直，最后进行成品退火，经2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至340℃保温3h冷却出炉；
4.冷轧复合：步骤2、3得到的芯层、复合层经过冷轧复合按（0.5+4.0+0.5）5.0—2.2复合轧制至2.2mm厚度复合坯料，坯料宽度1380mm，道次加工率56%；
5.步骤4得到的复合坯料经粗轧按2.2—1.2—0.75—0.5四个道次轧制至0.5mm厚度，然后切边至1330mm半成品；
6.步骤5得到半成品经精轧按0.5—0.3—0.2三个道次轧制至成品前道次0.2±0.009mm厚度；
7.成品前道次0.2mm料卷进行成品前退火，经2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至320℃保温2h冷却出炉；
8.完成成品前退火料一道次轧至成品0.1±0.006mm厚度，继而分切至成品宽度。
对上述工艺过程生产成品翅片材料进行性能检测，抗拉强度189MPa、延伸率1.6%、抗下垂性SAG值小于12mm，与传统热轧料生产翅片材料性能相当，在多家汽车热交换器客户中冷器、水箱、暖风产品批量使用无异常，未出现焊后芯体收缩、焊点不饱满、打压强度不够、SWAAT盐雾试验不合格等异常现象，大大缩短了流程从而降低了成本。
实施例2
1.按重量百分比Si 0.20%，Fe 0.50%，Cu 0.15%，Mn 1.1%，Ti0.03%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，芯层合金命名为“3003”；
按重量百分比Si 9.5%，Fe 0.20%，Ti0.02%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，复合层合金“4045”；其中硅元素是在熔炼过程中以喷硅粉的形式添加，硅粉颗粒度≤30目；
2.芯层制备：将3003铸轧母卷经粗轧按7.0—5.4—4.0轧制至4.0mm厚度进行中间退火，经2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至520℃保温3h冷却出炉，芯层宽度1320mm；
3.复合层制备：按照复合率10±2%设计，对4045铸轧母卷进行坯料退火，经18h匀速升温至500℃保温3h冷却出炉，然后经粗轧按6.8—5.2—3.6—2.5—1.6（冷却12h）—0.95—0.7—0.5轧制至0.5mm厚度进行中间退火，然后切边至1320mm，通过拉弯矫直机进行表面清洗和板型矫直，最后进行成品退火，经2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至360℃保温3h冷却出炉；
4.冷轧复合：步骤2、3得到的芯层、复合层经过冷轧复合按（0.5+4.0+0.5）5.0—2.3复合至2.3mm厚度复合坯料，坯料宽度1320mm，道次加工率54%；
5.步骤4得到的复合坯料经粗轧按2.3—1.1—0.65道次轧制至0.65mm厚度，然后切边至1270mm半成品；
6.步骤5得到半成品经精轧按0.65—0.43—0.28—0.19道次轧制至成品前道次0.19±0.009mm厚度；
7.成品前道次0.19mm料卷进行成品前退火，经2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至300℃保温2h冷却出炉；
8.完成成品前退火料一道次轧至成品0.12±0.008mm厚度，继而分切至成品宽度。
对上述工艺过程生产成品翅片材料进行性能检测，抗拉强度163MPa、延伸率3.6%、抗下垂性SAG值小于14mm，与传统热轧料生产翅片材料性能相当，在多家工程机械热交换器客户产品批量使用无异常，未出现焊后芯体收缩、焊点不饱满、打压强度不够、不合格等异常现象，大大缩短了流程从而降低了成本。
实施例3
1.按重量百分比Si 0.85%，Fe 0.36%，Cu 0.15%，Mn 1.7%，Zn1.5%，Zr0.12%，Ti0.03%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，芯层合金命名“DS301”；
按重量百分比Si 7.8%，Fe 0.20%，Ti0.02%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，复合层合金“4343”；其中硅元素是在熔炼过程中以喷硅粉的形式添加，硅粉颗粒度≤30目；
2.芯层制备：将DS301铸轧母卷经粗轧按7.0—5.4—4.0轧制至4.0mm厚度进行中间退火，经2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至520℃保温3h冷却出炉，芯层宽度1280mm；
3.复合层制备：按照复合率9±2%设计，对4343铸轧母卷进行坯料退火18h升温至500℃保温3h冷却出炉，然后经粗轧按6.8—5.2—3.6—2.5—1.6（冷却12h）—0.95—0.7—0.45轧制至0.45mm厚度进行中间退火，然后切边至1260mm，通过拉弯矫直机进行表面清洗和板型矫直，最后进行成品退火，经2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至340℃保温3h冷却出炉；
4.冷轧复合：步骤2、3得到的芯层、复合层经过冷轧复合按（0.45+4.0+0.5）4.95—2.1复合至2.1mm厚度复合坯料，坯料宽度1380mm，道次加工率57.14%；
5.步骤4得到的复合坯料经粗轧按2.1—1.2—0.75—0.5道次轧制至0.5mm厚度，然后切边至1230mm半成品；
6.步骤5得到半成品经精轧按0.5—0.33—0.23—0.16道次轧制至成品前道次0.16±0.008mm厚度；
7.成品前道次0.16mm料卷进行成品前退火，经2h匀速升温至240℃保温3h，继续匀速升温至320℃保温2h冷却出炉；
8.完成成品前退火料一道次轧至成品0.08±0.005mm厚度，继而分切至成品宽度。
对上述工艺过程生产成品翅片材料进行性能检测，抗拉强度197MPa、延伸率0.7%、抗下垂性SAG值小于10mm，与传统热轧料生产翅片材料性能相当，在多家汽车热交换器客户水箱、冷凝器、蒸发器及微通道换热器产品批量使用无异常，未出现焊后芯体收缩、焊点不饱满、打压强度不够、SWAAT盐雾试验不合格等异常现象，大大缩短了流程从而降低了成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钎焊用复合翅片材料，其特征在于：所述复合翅片材料包含芯层和位于芯层上下两侧的复合层，复合翅片材料的厚度为0.06~0.15mm。
2.根据权利要求1所述的一种钎焊用复合翅片材料，其特征在于：所述芯层各组分的重量百分比为：Si 0.10～0.30%，Fe 0.30～0.60%，Cu 0.05～0.25%，Mn 1.4～1.8%，Zn1.2～1.8%，Ti≤0.03%，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的一种钎焊用复合翅片材料，其特征在于：所述芯层各组分的重量百分比为：Si 0.10～0.30%，Fe 0.30～0.60%，Cu 0.05～0.25%，Mn 1.0～1.2%，Zn≤0.1%，Ti≤0.03%，余量为Al。
4.根据权利要求1所述的一种钎焊用复合翅片材料，其特征在于：所述芯层各组分的重量百分比为：0.50～1.0%，Fe 0.20～0.60%，Cu 0.05～0.25%，Mn 1.4～1.8%，Zn1.2～1.8%，Zr0.05～0.25%，Ti≤0.03%，余量为Al。
5.根据权利要求1所述的一种钎焊用复合翅片材料，其特征在于：所述复合层各组分的重量百分比为：Si 6.8～8.2%，Fe 0.05～0.25%，Cu ≤0.10%，Mn ≤0.10%，Ti≤0.05%，余量为Al。
6.根据权利要求1所述的一种钎焊用复合翅片材料，其特征在于：所述复合层各组分的重量百分比为：Si 9.0～11%，Fe 0.05～0.25%，Cu ≤0.10%，Mn ≤0.10%，Ti≤0.05%，余量为Al。
7.一种权利要求1-6任一项所述的钎焊用复合翅片材料的制造方法，包括如下步骤：分别制备芯层与复合层、芯层与复合层冷轧复合、粗轧切边、精轧、成品前退火、二次精轧、分切检验包装。
8.根据权利要求7所述的一种钎焊用复合翅片材料的制造方法，其特征在于：所述芯层的制备过程为：按芯层组分配方配置原料进行熔炼，先铸轧成6.5~7.5mm铝卷，然后再粗轧至3.0~5.0mm，并进行退火处理；
所述复合层的制备过程为：按复合层组分配方配置原料进行熔炼，先铸轧成6.5~7.5mm铝卷，退火后再粗轧至0.4~0.8mm，然后进行成品退火，所述成品退火工艺为以0.8℃/min~2.0℃/min速率升温到240~280℃，保温时间180~300min；以0.5℃/min~3.0℃/min速率升温到300~400℃，保温时间120~240min。
9.根据权利要求7所述的一种钎焊用复合翅片材料的制造方法，其特征在于：所述芯层、复合层经过冷轧复合进行冷轧复合，道次加工率为50%~65%；冷轧复合前，对芯层的上表面和下表面、上方复合层的下表面、下方复合层的上表面进行打磨，打磨后将表面清理干净。
10.根据权利要求7所述的一种钎焊用复合翅片材料的制造方法，其特征在于：所述成品前退火工艺为以0.8℃/min~2.0℃/min速率升温到240~280℃，保温时间180~300min；以0.5℃/min~3.0℃/min速率升温到300~380℃，保温时间60~180min。
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