CN112605147A - 一种高耐腐、低电位热交换器器用翅片铝箔及其制造方法 - Google Patents

一种高耐腐、低电位热交换器器用翅片铝箔及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铝合金箔压延类领域，公开了一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔及其制造方法，所述铝箔由以下质量百分比的组分组成：Fe0.40～0.50％，Si0.12～0.20％，Cu≤0.03％，Mn≤0.01％，Mg≤0.005％，Zn0.8～1.1％，Ti0.025～0.05％，Zr≤0.03％，其余为铝。本发明提供了一种连续铸轧+冷轧法生产高Zn换热器翅片铝箔的全流程工艺，生产的新型铝翅片搭配拉拔内螺纹铝圆管使用，能够作为阳极牺牲材料保护空调换热器铝合金管材，延长空调换热器拉拔铝管的使用腐蚀穿透寿命，使空调外机换热器实现全铝质化及高耐蚀长寿命成为可能。

Description

一种高耐腐、低电位热交换器器用翅片铝箔及其制造方法
技术领域
本发明涉及变形铝合金材料的加工技术，特别涉及一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔及其制造方法，属于铝合金箔压延类领域。
背景技术
安全、节能、环保是空调设备工业的发展方向。传统空调外机散热器主要由铜管-铜翅片或铜管-铝翅片，由于铜价的大幅上涨，提高了铜的使用成本。目前，许多国内外的研究者对以铝代铜的工作进行了大量的实验研究，并取得了显著的成绩。铝及铝合金具有一系列优良特性，它不仅比重轻，比强度高，耐蚀性好，导热系数高，而且易加工、可回收，是制造新结构空调设备的理想材料。
国外发达国家己开发或正在开发各种新颖结构的散热器和冷凝器等空调设备重要部件，为新型的节能环保空调做了技术准备。国外相关空调企业已开发拉拔铝管-铝翅片穿胀式换热器来替代市场上使用铜管为主的产品，大大降低了成本提高了市场竞争力，但是如何开发选用与拉拔铝管相匹配的铝合金翅片铝箔材料以满足换热器整体高的耐腐蚀使用寿命，行业内并没有相关专门报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔，该铝箔材料与常用1100拉拔圆管铝合金材料相比，电化学电位低100mV左右，能够作为阳极牺牲材料保护空调换热器管材，延长空调换热器拉拔铝管的使用腐蚀穿透寿命，使空调外机换热器实现全铝质化及高耐蚀长寿命成为可能。本发明的另一个目的是提供了一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法。
一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔，所述铝箔由以下质量百分比的组分组成：Fe0.40～0.50％，Si0.12～0.20％，Cu≤0.03％，Mn≤0.01％，Mg≤0.005％，Zn0.8～1.1％，Ti0.025～0.05％，Zr≤0.03％，其余为铝；所述铝箔为完全再结晶状态，成品抗拉强度85～105MPa，延伸率20～25％，杯凸值≥6.5mm，电化学电位-845±10mV/SCE。
一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，包括以下步骤：
①采用连续铸轧法对权利要求1所述组分进行熔炼和铸轧，制备铝箔坯料；②铝箔坯料进行高温均匀化退火；③均匀化热处理后铸轧坯料经粗中轧机轧制3～6道次；④将中轧后的产品上纵剪机进行中间切边；⑤将切边后的料卷上精轧机经3～4道次轧至成品厚度；⑥进行成品再结晶退火；⑦采用分切机进行分切。
进一步的，铸轧步骤①中铸轧前箱温度690-700℃，铸轧区长度50-60mm，铸坯厚度规格为7.0±0.2mm，中凸度0.3-0.9％，铸轧板上、下表面晶粒度均匀一级，表面无组织条纹、偏析。
进一步的，步骤②7.0mm厚度坯料需进行高温均匀化退火，退火工艺采用测温生产，炉气温度全速升到580℃保温，待金属温度达到450～505℃时转炉气温度505～530℃保温3～6h出炉冷却。坯料退火前，须检查来料焊接情况，焊接处若虚焊需重新焊接，钢带或铝带需打紧无歪斜，否则重新打钢带或铝带，外圈不得有松层。
进一步的，高温均匀化退火后卷料经步骤③粗中轧轧制3～6道次至0.48mm，粗中轧轧制道次为7.0→3.9→2.1→1.3→0.75→0.48mm。
进一步的，中轧后0.48mm料卷经步骤④上纵剪机切边，生产前清擦各导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤等缺陷。产出卷表面光洁平整，不得有划伤、印痕等缺陷。切边后料卷不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等缺陷，铝卷端面平齐、洁净，不允许有碰伤和脏污，切边错层小于1mm，塔形＜3mm，保证裂口全部切除干净。
进一步的，精轧步骤⑤中经3～4道次轧至0.098～0.110±0.002mm成品铝箔厚度，精轧轧制道次为0.48→0.275→0.165→0.098～0.110mm，轧制铝卷版型平整，表面光洁，不允许有通长或间断性擦划伤、印痕等有手感的表面缺陷，不允许有亮条、亮带、色差，成品表面吹扫干净，无黑丝、黑条、无滴油及大面积带油。
进一步的，步骤⑥成品再结晶退火工艺采用测温生产，1h炉气升温至260℃，保温3h进行除油，后转炉气420℃升温，待金属温度至290～330℃时转炉气温度320～360℃保温3～5h出炉冷却；退火前来料不得有松层或高温胶带未粘牢情况，退火后的铝卷采用风机强制冷却，铝卷温度＜50℃以下才能继续生产。
进一步的，步骤⑦分切生产前需清擦机列，成品卷无串层、塔形、无条纹、辊印，不得有印痕、划伤等缺陷。
有益效果
本发明设计得到的一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔，为完全再结晶状态，成分设计中采用Fe0.40～0.50％，Si0.12～0.20％，Fe/Si比>2.5，减少了铸坯中一次骨骼状α相或针状β相析出的比例，非针状析出相的均匀析出使得成品再结晶形核质点增加，有明显细化晶粒的作用，成品抗拉强度85～105MPa，延伸率20～25％，杯凸值≥6.5mm，具有高的力学性能及成型性能，能够满足空调翅片箔高的翻边要求。
本发明制造方法包括熔炼，连续铸轧，均匀化退火，开坯粗轧中轧，中间切边，精轧，再结晶退火，分切等步骤，提供了一种连续铸轧+冷轧法生产高Zn换热器翅片铝箔的全流程工艺，生产的新型铝翅片搭配拉拔内螺纹铝圆管使用，本发明制造方法中采用中高温的均匀化退火工艺，实际金属均匀化料温500～510℃左右，中高温均匀化退火工艺的采用一方面使坯料再结晶消除了组织应力，使铸坯枝晶组织缺陷消除和改善偏析组织及晶界非平衡析出相，同时温度相对较低避免了铸坯中析出相过大球化粗化以及过烧缺陷的产生，防止对后续成品金相组织和延展性能带来不利影响。
本发明铝箔材料合金设计通过添加0.8～1.1％的Zn，使得成品铝箔材料电化学电位-845±10mV/SCE，与常用1100拉拔圆管铝合金材料-750±10mV/SCE相比，电化学电位低100mV左右，能够作为阳极牺牲材料保护空调换热器管材，延长空调换热器拉拔铝管的使用腐蚀穿透寿命，使空调外机换热器实现全铝制化及高耐蚀长寿命的使用目标，同时全铝化“以铝代铜”的实现，可以降低空调整机成本20％以上，大大节约了宝贵的铜资源，还在引领空调行业材料应用的更新换代。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，步骤如下：
(1)熔炼、铸轧：按重量百分比Fe0.50％，Si0.2％，Cu0.03％，Mn0.01％，Mg0.004％，Zn1.1％，Ti0.045％，Zr0.02％，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，铸轧前箱温度696℃，铸轧区长度60mm；
(2)高温均匀化退火：退火工艺采用测温生产，炉气温度全速升到580℃保温，待金属温度达到500℃时转炉气温度510℃保温6h出炉冷却。
(3)粗、中轧轧制：经5道次至0.48mm，粗中轧轧制道次为7.0→3.9→2.1→1.3→0.75→0.48mm；
(4)纵剪切边：生产前清擦各导辊，切边错层小于1mm，塔形＜3mm，裂口全部切除干净。
(5)精轧轧制：经4道次轧至0.1mm成品铝箔厚度，精轧轧制道次为0.48→0.275→0.165→0.1mm；
(6)成品再结晶退火：工艺采用测温生产，1h炉气升温至260℃，保温5h进行除油，后转炉气420℃升温，待金属温度至320℃时转炉气温度325℃保温5h出炉冷却；
(7)分切：生产前需清擦机列，成品卷无串层、塔形、无条纹、辊印，不得有印痕、划伤等缺陷。
对本实施例方法所制得的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔进行检测，铝箔为完全再结晶状态，成品抗拉强度99MPa，延伸率21.6％，杯凸值6.6mm，电化学电位-851mV/SCE，具有较高的力学强度，模拟制翅翻边成型性号不开裂，同时电化学电位值符合成分设计对应预期范围值，能够起到牺牲阳极保护作用，满足新型全铝材质空调换热器铝箔翅片料的使用要求。
实施例2
本发明的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，步骤如下：
(1)熔炼、铸轧：按重量百分比Fe0.40％，Si0.12％，Cu0.01％，Mn0.004％，Mg0.003％，Zn0.8％，Ti0.025％，Zr0.01％，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，铸轧前箱温度693℃，铸轧区长度57mm；
(2)高温均匀化退火：退火工艺采用测温生产，炉气温度全速升到580℃保温，待金属温度达到502℃时转炉气温度515℃保温3h出炉冷却。
(3)粗、中轧轧制：经5道次至0.48mm，粗中轧轧制道次为7.0→3.9→2.1→1.3→0.75→0.48mm；
(4)纵剪切边：生产前清擦各导辊，切边错层小于1mm，塔形＜3mm，裂口全部切除干净。
(5)精轧轧制：经4道次轧至0.1mm成品铝箔厚度，精轧轧制道次为0.48→0.275→0.165→0.11mm；
(6)成品再结晶退火：工艺采用测温生产，1h炉气升温至260℃，保温3h进行除油，后转炉气420℃升温，待金属温度至318℃时转炉气温度327℃保温3h出炉冷却；
(7)分切：生产前需清擦机列，成品卷无串层、塔形、无条纹、辊印，不得有印痕、划伤等缺陷。
对本实施例方法所制得的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔进行检测，铝箔为完全再结晶状态，成品抗拉强度94MPa，延伸率22％，杯凸值6.9mm，电化学电位-839mV/SCE，具有较高的力学强度，模拟制翅翻边成型性号不开裂，同时电化学电位值符合成分设计对应预期范围值，能够起到牺牲阳极保护作用，满足新型全铝材质空调换热器铝箔翅片料的使用要求。
对比例1
本发明的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，步骤如下：
(1)熔炼、铸轧：按重量百分比Fe0.20％，Si0.4％，Cu0.03％，Mn0.01％，Mg0.004％，Zn0.6％，Ti0.045％，Zr0.02％，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，铸轧前箱温度696℃，铸轧区长度60mm；
(2)高温均匀化退火：退火工艺采用测温生产，炉气温度全速升到580℃保温，待金属温度达到500℃时转炉气温度510℃保温6h出炉冷却。
(3)粗、中轧轧制：经5道次至0.48mm，粗中轧轧制道次为7.0→3.9→2.1→1.3→0.75→0.48mm；
(4)纵剪切边：生产前清擦各导辊，切边错层小于1mm，塔形＜3mm，裂口全部切除干净。
(5)精轧轧制：经4道次轧至0.1mm成品铝箔厚度，精轧轧制道次为0.48→0.275→0.165→0.1mm；
(6)成品再结晶退火：工艺采用测温生产，1h炉气升温至260℃，保温5h进行除油，后转炉气420℃升温，待金属温度至320℃时转炉气温度325℃保温5h出炉冷却；
(7)分切：生产前需清擦机列，成品卷无串层、塔形、无条纹、辊印，不得有印痕、划伤等缺陷。
对本实施例方法所制得的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔进行检测，铝箔为完全再结晶状态，成品抗拉强度90MPa，延伸率16.9％，杯凸值4.9mm，电化学电位-811mV/SCE，可见与案例一对比，在成分设计上将Fe、Si、Zn的成分比例进行了调整，Fe/Si降至2.5以下，产品延伸率及杯凸性能大大降低，可见由于晶粒粗化导致了材料的成型性降低，同时Zn含量低于下限0.8％，电化学电位也随之明显提高40mV左右，翅片作为牺牲保护作用降低。
对比例2
本发明的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，步骤如下：
(1)熔炼、铸轧：按重量百分比Fe0.40％，Si0.12％，Cu0.01％，Mn0.004％，Mg0.003％，Zn0.8％，Ti0.025％，Zr0.01％，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，铸轧前箱温度693℃，铸轧区长度57mm；
(2)高温均匀化退火：退火工艺采用测温生产，炉气温度全速升到600℃保温，待金属温度达到590℃时保温3h出炉冷却。
(3)粗、中轧轧制：经5道次至0.48mm，粗中轧轧制道次为7.0→3.9→2.1→1.3→0.75→0.48mm；
(4)纵剪切边：生产前清擦各导辊，切边错层小于1mm，塔形＜3mm，裂口全部切除干净。
(5)精轧轧制：经4道次轧至0.1mm成品铝箔厚度，精轧轧制道次为0.48→0.275→0.165→0.11mm；
(6)成品再结晶退火：工艺采用测温生产，1h炉气升温至260℃，保温3h进行除油，后转炉气420℃升温，待金属温度至318℃时转炉气温度327℃保温3h出炉冷却；
(7)分切：生产前需清擦机列，成品卷无串层、塔形、无条纹、辊印，不得有印痕、划伤等缺陷。
对本实施例方法所制得的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔进行检测，铝箔为完全再结晶状态，成品抗拉强度92MPa，延伸率17.8％，杯凸值5.2mm，电化学电位-841mV/SCE，可见与案例二对比，在坯料均匀化温度上进行了调整，采用高温590℃的金属温度对坯料进行热处理，产品延伸率及杯凸性能大大降低，可见过高的均匀化温度使得铸坯中析出相过大球化粗化以及产生过烧缺陷，使得成品翅片成型性能大大降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在本发明技术原理的前提下，还可以做出适当改进和优化，这些改进和优化也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔，其特征在于，所述铝箔由以下质量百分比的组分组成：Fe0.40～0.50％，Si0.12～0.20％，Cu≤0.03％，Mn≤0.01％，Mg≤0.005％，Zn0.8～1.1％，Ti0.025～0.05％，Zr≤0.03％，其余为铝。
2.根据权利要求1所述的一种高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用连续铸轧法对权利要求1所述组分进行熔炼和铸轧，制备铝箔坯料；对铝箔坯料进行高温均匀化退火；均匀化热处理后铸轧坯料经粗中轧机轧制3～6道次；将中轧后的产品上纵剪机进行中间切边；将切边后的料卷上精轧机经3～4道次轧至成品厚度；成品再结晶退火；采用分切机进行分切。
3.根据权利要求2所述的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，铸轧步骤中铸轧前箱温度690-700℃，铸轧区长度50-60mm，铸坯厚度规格为7.0±0.2mm，中凸度0.3-0.9％，酸洗晶粒度要求1级。
4.根据权利要求2所述的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，高温均匀化退火采用测温生产，炉气温度全速升到580℃保温，待金属温度达到450～500℃时转炉气温度505～530℃保温3～6h出炉冷却。
5.根据权利要求2所述的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，高温均匀化退火后卷料经粗中轧轧制3～6道次至0.48mm并上纵剪机进行切边。
6.根据权利要求2所述的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，精轧步骤中经3～4道次轧至0.098～0.110±0.002mm成品铝箔厚度。
7.根据权利要求2所述的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，成品再结晶退火工艺采用测温生产，1h炉气升温至260℃，保温3h进行除油，后转炉气420℃升温，待金属温度至290～330℃时转炉气温度320～360℃保温3～5h出炉冷却。
8.根据权利要求2所述的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，粗中轧轧制道次为7.0→3.9→2.1→1.3→0.75→0.48mm。
9.根据权利要求2所述的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，精轧轧制道次为0.48→0.275→0.165→0.098～0.110mm。
10.根据权利要求2所述的高耐腐、低电位热交换器用翅片铝箔的制造方法，其特征在于，退火后的铝卷采用风机强制冷却，铝卷温度＜50℃以下才能继续生产。
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