CN112030043A

CN112030043A - 一种铝合金、铝合金复合管料及其制备方法和用途

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Publication number: CN112030043A
Application number: CN202010848990.XA
Authority: CN
Inventors: 廖永启; 肖震; 谢永林; 高勇进; 聂存珠; 唐劲松; 胡文强
Original assignee: Shanghai Huafon Aluminum Corp
Current assignee: Shanghai Huafon Aluminum Corp
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2020-12-04
Anticipated expiration: 2040-08-21
Also published as: CN112030043B

Abstract

本发明涉及一种铝合金、铝合金复合管料及其制备方法和用途，基于铝合金废料的再利用和铝合金复合管料的综合性能两个维度，开发出了一种新型的铝合金，所述铝合金具有高Mn高Si低Zn的成分特点；而且，只有满足回收利用的成分标准的铝合金废料才可以作为所述铝合金的原料，尤其限制所述回收利用的成分标准中Zn≤0.43％。将本发明所述铝合金作为芯层的铝合金复合管料，不仅满足产品的综合性能要求，还可以将生产体制中产生的高合金含量的铝合金废料，通过严格的回收利用的成分标准进行分类并回收利用于所述铝合金的制备，铝合金废料和经循环后再次产生的铝合金废料的利用率平均水平均在50％以上，循环利用率可以达到100％。

Description

一种铝合金、铝合金复合管料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及铝热传输复合材料领域，尤其涉及一种应用于散热器一类接触冷冻液的铝合金、铝合金复合管料及其制备方法和用途。

背景技术

铝合金由于质轻和高的热传导性，广泛应用于汽车中的热交换器，例如散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器及中间冷却器等。通常情况下，用于热交换器中散热器组件的铝合金是包括芯层以及位于芯层两侧的触水层和钎焊层的复合材料，被称为铝热传输复合材料。

目前，国内的铝制品及铝合金的再利用比例可以达到97％以上，几乎是一种完全可以循环的原材料，而且回收冶炼废铝不仅在加工成本上比冶炼铝矿更便宜，还在环境污染上比冶炼铝矿更绿色环保。然而，在铝热传输复合材料加工行业，铝合金的再利用水平却非常低，原因在于：1)一般情况下，铝热传输复合材料的芯层采用Al-Mn系铝合金，触水层采用Al-Zn系铝合金，钎焊层采用Al-Si系铝合金，各部分的组成差别较大，导致轧制过程中产生的铝合金废料含有较高的合金元素，无法回用至铝热传输复合材料的生产体制内；2)在生产铝热传输复合材料的过程中，铸锭阶段每块铸锭报废量在3％左右，热轧阶段每个母卷料报废量在8％左右，冷轧阶段每个母卷料报废量在20％左右，即整个生产过程中铝热传输复合材料的报废量高达30％左右；3)铝热传输复合材料对铝合金钎焊性能、力学性能、机械性能、加工性能、耐蚀性能要求较高，尤其是通过芯层和触水层的Zn元素浓度差来保证耐蚀性能要求，如果添加含有较高合金元素的铝合金废料，很难获得综合性能满足铝热传输复合材料性能要求的铝合金，而且按照现有合金体系，使用铝合金废料制备铝热传输复合材料的利用率也不高，远远达不到铝合金废料产生的量。

为了提高铝热传输复合材料加工行业中铝合金的利用率，现有技术公开了一些新型铝合金以及制备方法。例如有已知技术公开了一种钎焊用铝合金复合管材及其制造方法，虽然所述钎焊用铝合金复合管材的芯材合金为高Si高Mn型铝合金，Si最高达1.2％，Mn最高达2％，可以采用铝钎焊合金废料来制备，一定程度上解决了废铝利用的问题，但是所述芯材合金的Zn浓度较高，标准是＜0.25重量％，导致所述钎焊侧合金的Zn浓度高达0.5至3.0重量％，作为Al-Zn系铝合金的所述防水侧合金的Zn浓度更是高达0.5至5.0重量％，进而导致多次循环后所产生的轧制铝合金废料的Zn浓度越来越高，后续需要加入越来越多的纯铝锭来降低Zn浓度，使得整体铝合金的利用率和循环利用率降低。

此外，还有已知技术公开了一种芯材、包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途，虽然所述芯材合金为高Si高Mn型铝合金，Si最高达1.5％，Mn最高达2％，可以采用工业铝材废料来制备，一定程度上解决了废铝利用的问题，但是所述芯材合金的Zn浓度较高，标准是0.03％-0.5％，优选为0.10-0.3％，导致作为Al-Zn系铝合金的触水侧合金选用Zn浓度较高的AA7072和AA7031，进而导致多次循环后所产生的轧制铝合金废料的Zn浓度越来越高，后续需要加入越来越多的纯铝锭来降低Zn浓度，使得整体铝合金的利用率和循环利用率降低。

综上所述，目前亟需开发一种新型的铝合金、铝合金复合管料及其制备方法，所述铝合金不仅具有高Mn高Si低Zn的成分特点，还可以保证铝合金和铝合金复合管料的综合性能，并且大大提高铝合金的利用率和循环利用率。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提出一种铝合金、铝合金复合管料及其制备方法和用途，基于铝合金废料的再利用和铝合金复合管料的综合性能两个维度，开发出了一种高Mn高Si低Zn的新型铝合金；而且，只有满足回收利用的成分标准的铝合金废料才可以作为所述铝合金的原料，所述回收利用的成分标准不仅限定了非必要元素Mg、Ti、Zr的含量，还限定Zn≤0.43％，从而淘汰不适用于铝热传输体系的铝合金废料，提高铝合金废料的再回收速度。将本发明所述铝合金作为芯层的铝合金复合管料，不仅满足产品的综合性能要求，还可以将生产体制中产生的高合金含量的铝合金废料，通过严格的回收利用的成分标准进行分类并回收利用于所述铝合金的制备，铝合金废料和经循环后再次产生的铝合金废料的利用率平均水平均在50％以上，循环利用率可以达到100％。

在本发明中，废料率指不可在铝热传输体系中回收的铝合金废料占总铝合金废料的质量百分比；利用率指单次回收制造过程中使用的铝合金废料量占生产铝合金总原料量的最高百分比；循环利用率指由铝合金废料制备得到的铝合金在铝热传输复合材料的制备过程中，再次产生的二次铝合金废料的利用率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种铝合金，按照质量百分比计，所述铝合金包括：Si0.4-0.8％，Fe 0.2-0.7％，Cu 0.5-0.7％，Mn 1.5-2.2％，Zn≤0.1％，Ti≤0.2％，Zr≤0.2％，Mg≤0.3％，以及单种含量≤0.05％且总含量≤0.15％的不可避免的杂质元素，其余为铝。

按照质量百分比计，本发明所述铝合金中Si元素含量为0.4-0.8％，例如0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％或0.8％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明所述铝合金中Si元素含量较传统铝合金复合管料中芯层的Si元素含量高很多，原因在于：铝合金复合管料生产体制中产生的铝合金废料Si元素较高，如果回收制备的铝合金中Si元素含量较低，则会导致铝合金废料的利用率较低；然而，当铝合金中Si元素含量＞0.8％时，会降低铝合金的抗熔蚀性能和耐腐蚀性能。因此，本发明所述铝合金将Si元素含量控制在0.4-0.8％范围内，既可以提高铝合金废料的利用率，又可以保证后续制备得到的铝合金复合管料的综合性能。

按照质量百分比计，本发明所述铝合金中Mn元素含量为1.5-2.2％，例如1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％或2.2％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明所述铝合金中Mn元素含量较传统铝合金复合管料中芯层的Mn元素含量高很多，原因在于：铝合金复合管料生产体制中产生的铝合金废料Mn元素较高，如果回收制备的铝合金中Mn元素含量较低，则会导致铝合金废料的利用率较低；然而，在本配方体系下，当铝合金中Mn元素含量＞2.2％时，会使得Mn析出相粗大，进而影响铝合金的机械强度。因此，本发明所述铝合金将Mn元素含量控制在1.5-2.2％范围内，优选为2-2.2％，既可以提高铝合金废料的利用率，又可以保证后续制备得到的铝合金复合管料的综合性能。

按照质量百分比计，本发明所述铝合金中Zn元素含量≤0.1％，虽然在作为芯层的所述铝合金中，Zn元素属于非必要添加的杂质元素，且希望Zn元素含量较低，一方面，芯层中Zn元素含量低于触水层中Zn元素含量时，可以提高芯层的腐蚀电位，避免芯层优先于触水层发生腐蚀的问题；另一方面，当芯层中Zn元素含量较低时，可以相应降低铝合金废料整体的Zn元素含量，便于铝合金废料满足回收的成分标准，从而有利于提高铝合金的循环利用率。从制造成本以及回收效率的角度考虑，本发明限定所述铝合金中Zn≤0.1％。

按照质量百分比计，本发明所述铝合金中Fe元素含量为0.2-0.7％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％或0.7％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

Fe元素是各类合金废料中普遍含有的元素，而且能够促进铝合金中固溶元素的析出，从而提高铝合金的电导率。但是过多的Fe元素容易形成针状化合物和/或片状化合物，从而割裂作为芯层的所述铝合金，降低所述铝合金的强度和韧性。因此，本发明限定所述铝合金中Fe元素含量为0.2-0.7％。

按照质量百分比计，本发明所述铝合金中Cu元素含量为0.5-0.7％，例如0.5％、0.55％、0.6％、0.65％或0.7％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

Cu元素在作为芯层的所述铝合金中具有固溶强化的作用，可以显著提高所述铝合金的强度，但是当Cu元素含量＜0.5％时，铝合金的强度较低，当Cu元素含量＞0.7％时，过多的Cu容易在晶界处析出，从而使所述铝合金产生晶界腐蚀，降低了所述铝合金的耐腐蚀性能。因此，本发明限定所述铝合金中Cu元素含量为0.5-0.7％。

按照质量百分比计，本发明所述铝合金中Ti元素含量≤0.2％，虽然在作为芯层的所述铝合金中，Ti元素属于非必要添加的元素，但是少量的Ti能够细化铸锭晶粒，又可以提高再结晶温度并细化晶粒，还能提高所述铝合金的耐腐蚀性能。然而，当Ti元素含量＞2％时，强化效果显著降低，且Ti元素价格较高，会增加制造成本。因此，本发明限定所述铝合金中Ti元素含量≤0.2％。

按照质量百分比计，本发明所述铝合金中Zr元素含量≤0.2％，虽然在作为芯层的所述铝合金中，Zr元素属于非必要添加的元素，但是少量的Zr能够细化铸锭晶粒，而且能够与Al结合生成AlZr₃弥散相，具有细化晶粒和弥散强化的作用。然而，当Zr元素含量＞0.2％时，晶粒细小会降低材料的抗熔蚀性能，且容易生成粗大的化合物。因此，本发明限定所述铝合金中Zr元素含量≤0.2％。

按照质量百分比计，本发明所述铝合金中Mg元素含量≤0.3％，虽然在作为芯层的所述铝合金中，Mg元素属于非必要添加的元素，但是一定量的Mg可以起到提高材料强度的效果。然而，当Mg元素含量＞0.3％时，一方面，Mg元素的存在会使所述铝合金的表面形成牢固的氧化膜(MgO等)并阻碍表面的润湿性，容易产生钎焊不良的问题，另一方面，扩散的Mg元素会与NOCOLOK焊剂反应并生成高融点、惰性的MgF₂和KMgF₃等化合物，使得焊剂的活性度下降，影响最终的钎焊质量。因此，本发明限定所述铝合金中Mg元素含量≤0.3％。

综上所述，本发明所述铝合金含有8种合金元素，不仅呈现高Mn高Si低Zn的成分特点，还将Fe、Cu、Ti、Zr、Mg这5种合金元素的含量限定在适宜的范围，具有以下优点：1)本发明所述铝合金将铝合金废料中的杂质元素转化为配方需要的合金元素，开发出了一种适用于复杂配方铝合金的配方成分，既提高了铝合金的再利用水平，又使得所述铝合金满足铝合金复合管料的综合性能；2)在铝热传输复合材料加工领域所产生的铝合金废料中，Mn元素和Si元素是其中主要的两种杂质元素，开发出的高Mn高Si型铝合金可以大大提高铝合金废料的利用率；3)本发明所述铝合金严格控制Zn元素含量≤0.1％，在保证铝合金复合管料耐腐蚀性的前提下，有利于缩小作为芯层的所述铝合金和触水层之间的Zn元素浓度差，进而有利于提高铝合金的循环利用率。

本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的铝合金的制备方法，所述制备方法包括：采用铝合金废料作为原料，通过熔铸法得到所述铝合金。

本发明所述铝合金废料为铝热传输复合材料加工行业中产生的铝合金废料，尤其是轧制过程中产生的铝合金废料。

作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将所述铝合金废料熔化，取样分析，得到所述铝合金废料的组成并判断是否满足回收利用的成分标准；

(2)将步骤(1)得到的满足所述成分标准的所述铝合金废料作为原料，根据步骤(1)得到的所述铝合金废料的组成以及所述铝合金的组成计算纯铝锭以及合金元素的添加量，通过熔铸法得到所述铝合金；

其中，所述纯铝锭中铝的质量百分数≥99.7％。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述回收利用的成分标准包括：按照质量百分比计，Fe≤0.8％，Cu≤0.8％，Zn≤0.43％，Ti≤0.2％，Zr≤0.2％，Mg≤0.3％。

本发明所述铝合金的制备方法，需要根据回收利用的成分标准将所述铝合金废料分为A、B两类，其中铝合金废料A满足回收利用的成分标准，尤其满足Zn元素含量≤0.43％的标准，而且铝合金废料A占铝合金废料总量的95％以上。因此，本发明所述制备方法可以有效保证绝大部分的铝合金废料能够回收利用，大大提高了铝合金的再利用水平。此外，在本发明所述制备方法的步骤(2)中，纯铝锭和/或合金元素的添加量可能为零，实际的添加量以具体的计算结果来决定。

在本发明所述铝合金废料回收利用的成分标准中，首先，未限定Mn元素和Si元素的含量，原因在于即使Mn元素和Si元素的含量较高，在制备所述铝合金的过程中可以添加纯铝锭来降低其含量，而且，本发明所述铝合金具有高Mn高Si的成分特点，便于实现Mn元素和Si元素的含量控制；其次，严格限定Zn元素含量≤0.43％，此标准下可以实现利用率和废料率达到最优平衡，防止多次循环后作为芯层的所述铝合金中Zn元素含量过高，破坏芯层和触水层的电位差，造成芯层被腐蚀的严重问题；此外，Fe元素和Cu元素在铝合金废料中一般均低于0.8％，此标准可以同时实现较低的废料率和较高的利用率；而且，Ti元素、Zr元素、Mg元素属于非必要添加的元素，在铝合金废料中含量均较少，为了提高铝合金废料的利用率和循环利用率，需要严格控制铝合金废料及制备得到的所述铝合金中3种元素的含量，减小3种元素的引入，避免铝合金废料的循环利用链被打断。

本发明的目的之三在于提供一种铝合金复合管料，所述铝合金复合管料包括芯层以及分别位于芯层两侧的触水层和钎焊层，所述芯层为目的之一所述的铝合金或者通过目的之二所述制备方法得到的铝合金。

作为本发明优选的技术方案，所述触水层为满足AA7072成分标准的Al-Zn系铝合金，并进一步控制所述触水层中Zn元素的质量含量≤1％。

优选地，所述钎焊层为满足AA4343成分标准的Al-Si系铝合金，并进一步控制所述钎焊层中Zn元素的质量含量为0.1-0.2％，可以给所述铝合金复合管料营造最佳电势差，从而在较低的Zn元素浓度差下获得较好的芯层的耐腐蚀性。

本发明所述AA7072和AA4343的成分标准均满足GB/T 3190-2008《变形铝及铝合金化学成分》的相关规定。

优选地，所述铝合金复合管料的总厚度为0.2-0.4mm，例如0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm或0.4mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述芯层的复合比为80％，允许偏差±2％。

优选地，所述钎焊层的复合比为10％，允许偏差±2％。

优选地，所述触水层的复合比为10％，允许2％的下偏差。

本发明所述复合比的定义为所述钎焊层或触水层的厚度占铝合金复合材料总厚度的百分数，而且本发明将所述触水层的复合比限制在8-10％的范围内，比现有技术的复合比较小，有利于降低作为Al-Zn系铝合金的触水层的含量，有利于降低铝合金废料整体的Zn元素含量，从而有利于提高铝合金的循环利用率。

本发明的目的之四在于提供一种目的之三所述的铝合金复合管料的制备方法，所述制备方法包括：先准备目的之一所述的铝合金或者通过目的之二所述制备方法得到的铝合金作为所述芯层，以及分别作为所述触水层和钎焊层的铝合金，再依次进行锯切、均匀化、铣面、复合、热轧、冷轧、成品退火，制备得到所述铝合金复合管料。

作为本发明优选的技术方案，所述均匀化处理的温度为520-580℃，例如520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃或580℃等，时间为8-12h，例如8h、9h、10h、11h或12h等，上述数值范围并不仅限于所列举的数值，所述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述热轧处理的温度为480-510℃，例如480℃、485℃、490℃、495℃、500℃、505℃或510℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述成品退火的温度为240-300℃，例如240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或300℃等，时间为1-3h，例如1h、1.5h、2h、2.5h或3h等，上述数值范围并不仅限于所列举的数值，所述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述制备方法包括如下步骤：

(a1)准备目的之一所述的铝合金或者通过目的之二所述制备方法得到的铝合金作为所述芯层；准备满足AA7072成分标准的Al-Zn系铝合金作为所述触水层，并进一步控制所述触水层中Zn元素的质量含量≤1％；准备满足AA4343成分标准的Al-Si系铝合金作为所述钎焊层，并进一步控制所述钎焊层中Zn元素的质量含量为0.1-0.2％；

(a2)锯切：将步骤(a1)所述芯层、触水层和钎焊层按照尺寸标准进行锯切；

(a3)均匀化：将步骤(a2)锯切得到的所述芯层在520-580℃下均匀化处理8-12h；

(a4)铣面：将步骤(a3)均匀化得到的所述芯层，以及步骤(a2)锯切得到的所述触水层和钎焊层按照尺寸标准进行铣面；

(a5)复合：将步骤(a4)铣面得到的所述芯层、触水层和钎焊层，按照所述钎焊层的复合比为8-12％且所述触水层的复合比为8-10％进行复合，得到总厚度为450-550mm的铝合金复合材料；

(a6)热轧：将步骤(a5)复合得到的所述铝合金复合材料在480-510℃下热轧至总厚度为4-8mm，并卷曲成卷得到热轧卷；

(a7)冷轧：将步骤(a6)得到的热轧卷冷却至室温，在冷轧机上轧制至总厚度为0.2-0.4mm的铝合金复合管料粗品；

(a8)成品退火：将步骤(a7)所述铝合金复合管料粗品在240-300℃下退火1-3h，得到所述铝合金复合管料。

本发明的目的之五在于提供一种铝合金复合管料的用途，将目的之三所述的铝合金或者通过目的之四所述制备方法得到的铝合金复合管料用于汽车中的散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器和中间冷却器。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明基于铝合金废料的再利用和铝合金复合管料的综合性能两个维度，开发出了一种高Mn高Si低Zn的新型铝合金，并将Fe、Cu、Ti、Zr、Mg这5种合金元素的含量限定在适宜的范围，不仅有利于提高铝合金废料的再利用水平，还可以达到铝合金复合管料中芯层的综合性能要求；

(2)本发明所述铝合金的制备方法根据回收利用的成分标准将所述铝合金废料分为A、B两类，其中占铝合金废料总量95％以上的铝合金废料A满足回收利用的成分标准，尤其满足Zn元素含量≤0.43％的标准，可以有效保证绝大部分的铝合金废料能够回收利用，并且大大提高了铝合金的利用率和循环利用率；

(3)本发明一方面严格限定铝合金废料回收利用的成分标准中Zn≤0.43％，另一方面严格限定所述铝合金中Zn≤0.1％，从而有利于降低作为皮层的触水层和钎焊层的Zn元素含量并适当优化复合比，可以在保证铝合金复合管料耐腐蚀性的前提下，使铝合金复合管料的整体Zn元素含量下降，进而有利于提高铝合金的循环利用率。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1(用于芯层的铝合金的制备)

利用本身生产制备常规铝热传输应用的铝合金复合管料过程中所产生的3种铝合金废料S来制备，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将3种所述铝合金废料S分别进行熔化，然后分别取样分析得到其组成，如表1所示；经过和回收利用的成分标准进行比对，3种所述铝合金废料S均满足如下所示的回收利用的成分标准：

按照质量百分比计，Fe≤0.8％，Cu≤0.8％，Zn≤0.43％，Ti≤0.2％，Zr≤0.2％，Mg≤0.3％；

表1

注：表中“-”表示元素对应的质量百分比＜0.01％，视为不含有。

(2)将步骤(1)所述铝合金废料S的组成以及目标铝合金C的组成计算得到纯铝锭以及合金元素的添加量，其中，所述纯铝锭中铝的质量百分数≥99.7％，而且以所述铝合金废料S中过量百分比最高的元素(指废料合金S中的某元素含量除以该元素在铝合金C中对应元素的含量最高值)为基准进行计算；然后通过熔铸法得到6种铝合金C，所述铝合金C的组成见表2；

表2

将制备得到的6种所述铝合金C分别对应的所述铝合金废料S、纯铝锭及合金元素的添加量，以及所述铝合金废料S在单次回收过程的利用率均汇总在了表3中。

表3

值得说明的是，在表3中铝合金C4、C5、C6中，将合金元素添加至铝合金C的端点值，是为了后续验证高Mn高Si的芯层是否能满足铝热材料的性能要求，进而为后续回收高Mn高Si的合金废料提供实验支持，提高废料的回收利用率。

实施例2(用于钎焊层和触水层的铝合金的制备)

通过熔铸法自制用于钎焊层的铝合金D和用于触水层的铝合金E，所述铝合金D和铝合金E的组成见表4。

表4

实施例3(铝合金复合管料的制备)

本实施例提供了一种铝合金复合管料的制备方法，所述制备方法包括：

(a1)按照熔铸法得到用于芯层的铝合金C、钎焊层的铝合金D和用于触水层的铝合金E；

(a5)复合：将步骤(a4)铣面得到的所述芯层、触水层和钎焊层，按照芯层的复合比为80％(允许偏差±2％)，钎焊层的复合比为10％(允许偏差±2％)，触水层的复合比为10％(允许2％的下偏差)进行复合，得到总厚度为450-550mm的铝合金复合材料；

(a8)成品退火：将步骤(a7)所述铝合金复合管料粗品在240-300℃下退火1-3h，得到所述铝合金复合管料M；将制备所述铝合金复合管料M的具体工艺参数汇总在表5中，将制备得到的所述铝合金复合管料M的结构特征汇总在表6中。

表5

表6

对比例1

本对比例提供了一种铝合金复合管料N1，除了将铝合金复合管料M1中用于芯层的铝合金C1替换为市售AA3003铝合金，其他条件和铝合金复合管料M1完全相同；其中，所述市售AA3003铝合金的组成见表7。

表7

本发明采用的测试方法如下：

(i)铝合金成分测试：按照国标GB/T 7999-2015《铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法》公开的方法进行合金元素成分测试；

(ii)铝合金复合管料钎焊前机械性能测试：按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》公开的方法进行钎焊前机械性能测试，测试仪器为ZWICK万能材料试验机；测试指标为规定塑性延伸强度R_p0.2、抗拉强度R_m、断后伸长率A_50mm。

(iii)铝合金复合管料钎焊后机械性能测试：按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》公开的方法进行钎焊后机械性能测试，其中，将待测的铝合金复合管料按照A50拉力试样标准，加工成哑铃状试样，然后将其进行模拟钎焊，其钎焊工艺为从室温升至603℃并保温3min，然后将试样从模拟钎焊炉(马弗炉)取出，自然冷却至室温；测试指标为规定塑性延伸强度R_p0.2、抗拉强度R_m、断后伸长率A_50mm；

(iv)铝合金复合管料钎焊后腐蚀性能测试：采用OY水溶液循环实验方法检测，腐蚀时间为4周，测试指标为腐蚀率；其中，OY水溶液成分为Cl^-195ppm，SO₄ ^2-60ppm，Cu²⁺1ppm，Fe³⁺30ppm；将待测样品在循环温度88℃下搅拌8小时，控制搅拌速度0.6-0.9m/s，然后在室温静置16小时，以此作为一个循环，重复所述循环维持4周；

将上述铝合金复合管料M1-M12以及铝合金复合管料N1的具体测试结果汇总在表8中。

表8

由表8可以看出，将本发明所述铝合金C作为芯层得到铝合金复合管料M系列，无论是钎焊前，还是钎焊后，对应的规定塑性延伸强度R_p0.2、抗拉强度R_m、断后伸长率A_50mm均达到优异水平，即机械性能优良，而且钎焊后腐蚀率均＜66％，甚至低至29％；此外，对比铝合金复合管料M1和N1可以看出，利用本发明所述铝合金C替代市售AA3003铝合金作为芯层，得到的铝合金复合管料M1在钎焊前机械性能、钎焊后机械性能和钎焊后腐蚀性能均优于铝合金复合管料N1，满足产品的综合性能要求。

进一步地，本发明将上述铝合金复合管料M1-M12制备过程中产生的铝合金废料M1’-M12’的组成以及制备铝合金C的理论利用率汇总在表9中；其中，理论利用率以所述铝合金废料M1’-M12’中过量最高的元素为基准进行计算。

表9

由表9可以看出，所述铝合金废料M1’-M12’均满足回收利用的成分标准，均可以用于下一次铝合金C的制备，从而可以将循环利用率达到100％。

综上所述，本发明基于铝合金废料的再利用和铝合金复合管料的综合性能两个维度，开发出了一种新型的高Mn高Si低Zn型铝合金C；而且，只有满足回收利用的成分标准的铝合金废料才可以作为所述铝合金C的原料，尤其限制所述回收利用的成分标准中Zn≤0.43％。此外，将本发明所述铝合金C作为芯层的铝合金复合管料M，不仅满足产品的综合性能要求，还可以将生产体制中产生的高合金含量的铝合金废料，通过严格的回收利用的成分标准进行分类并回收利用于所述铝合金的制备，铝合金废料和经循环后再次产生的铝合金废料的利用率平均水平均在50％以上，循环利用率可以达到100％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，所述铝合金包括：Si0.4-0.8％，Fe0.2-0.7％，Cu 0.5-0.7％，Mn 1.5-2.2％，Zn≤0.1％，Ti≤0.2％，Zr≤0.2％，Mg≤0.3％，以及单种含量≤0.05％且总含量≤0.15％的不可避免的杂质元素，其余为铝。

2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金中Mn含量为2-2.2％。

3.一种权利要求1或2所述的铝合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用铝合金废料作为原料，通过熔铸法得到所述铝合金。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

其中，所述纯铝锭中铝的质量百分数≥99.7％。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述回收利用的成分标准包括：按照质量百分比计，Fe≤0.8％，Cu≤0.8％，Zn≤0.43％，Ti≤0.2％，Zr≤0.2％，Mg≤0.3％。

6.一种铝合金复合管料，其特征在于，所述铝合金复合管料包括芯层以及分别位于芯层两侧的触水层和钎焊层，所述芯层为权利要求1或2所述的铝合金或者通过权利要求3-5任一项所述制备方法得到的铝合金。

7.根据权利要求6所述的铝合金复合管料，其特征在于，所述触水层为满足AA7072成分标准的Al-Zn系铝合金，并进一步控制所述触水层中Zn元素的质量含量≤1％；

优选地，所述钎焊层为满足AA4343成分标准的Al-Si系铝合金，并进一步控制所述钎焊层中Zn元素的质量含量为0.1-0.2％；

优选地，所述铝合金复合管料的总厚度为0.2-0.4mm；

优选地，所述芯层的复合比为80％，允许偏差±2％；

优选地，所述钎焊层的复合比为10％，允许偏差±2％；

优选地，所述触水层的复合比为10％，允许2％的下偏差。

8.一种权利要求6或7所述的铝合金复合管料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：先准备权利要求1或2所述的铝合金或者通过权利要求3-5任一项所述制备方法得到的铝合金作为所述芯层，以及分别作为所述触水层和钎焊层的铝合金，再依次进行锯切、均匀化、铣面、复合、热轧、冷轧、成品退火，制备得到所述铝合金复合管料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理的温度为520-580℃，时间为8-12h；

优选地，所述热轧处理的温度为480-510℃；

优选地，所述成品退火的温度为240-300℃，时间为1-3h。

10.一种铝合金复合管料的用途，其特征在于，将权利要求6或7所述的铝合金复合管料或者通过权利要求8或9所述制备方法得到的铝合金复合管料用于汽车中的散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器和中间冷却器。