CN112626393B - 一种含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭及其制造方法 - Google Patents

一种含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭及其制造方法，涉及一种铝合金铸锭及其制造方法。目的是解决现有的铝合金复合材料皮材的钎焊温度高的问题。铸锭中添加有Bi：0.01～0.05％。制造方法：配料并熔炼，熔炼纯铝锭、铝硅中间合金、铝铋中间合金和纯镁锭得到熔体，升温后加入覆盖剂，然后Ar气精炼，再加入变质剂，最后铸造。本发明添加了低熔点金属Bi元素，使该合金熔点降低，实现复合材的钎焊温度有效降低，提高材料焊接性能及稳定性。本发明适用于制备低熔点金属元素复合材料。

Description

一种含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭及其制造 方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金铸锭及其制造方法。
背景技术
铝合金复合材料在汽车散热板、压力容器等领域得到广泛应用。铝合金复合材料是指由两种或两种以上不同合金或不同金属，经人工加工后压合在一起制备而成，通常将复合材料最外层材料称为皮材，内部称为芯材。成品铝合金复合材料板材在钎焊时，皮材需要较高的钎焊温度，才能保证复合材皮材具有较好的流动性及钎焊效果，但同时需综合考虑芯材性能，高温钎焊易造成芯材性能降低，影响最终使用效果、焊接性能及稳定性。因此，如何降低皮材钎焊温度尤为重要。
发明内容
本发明为了解决现有的铝合金复合材料皮材的钎焊温度高导致芯材性能降低的问题，提出一种含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭及其制造方法。
本发明含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭中各元素质量百分比为：Si：9.7～10.7％，Mg：1.65％～1.95％，Bi：0.01～0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
上述含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法按以下步骤进行：
一、配料：按照各元素质量百分比为：Si：9.7～10.7％，Mg：1.65％～1.95％，Bi：0.01～0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，Al为余量，称取纯铝锭、纯镁锭、铝硅中间合金和铝铋中间合金；
二、熔炼：
A、将步骤一称取的纯铝锭和铝硅中间合金加入到熔炼炉中，熔炼炉的设定熔炼温度750～800℃，当熔炼炉内熔体温度达到750℃以上时加入铝铋中间合金和纯镁锭，加入后进行充分搅拌，得到熔体；
B、将步骤A得到的熔体升温至780～800℃；
C、按熔炼炉中熔体质量的0.4％～0.6％加入覆盖剂；
D、向熔炼炉中熔体中通入Ar气精炼15min，静置30min；
E、在熔炼炉中熔体温度不低于740℃条件下，按熔炼炉中熔体质量的0.4～0.8％加入变质剂，充分搅拌均匀，不扒渣，得到铝合金熔液；
三、铸造：在温度为680℃～720℃、水压为0.03MPa～0.10MPa、速度为50mm/min～55mm/min的条件下进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1450mm、长度为3500mm～4500mm的合金铸锭。
本发明含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭中的杂质元素来源于铝锭；杂质Fe﹤0.20％、Cu＜0.10％、Mn＜0.10％、Zn＜0.20％，其他单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本发明的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭与一般的铝硅镁系合金相比，由于合理添加了低熔点金属Bi元素，使该合金熔点至少降低10℃，达到600～610℃，实现复合材皮材的钎焊温度有效降低，提高材料焊接性能及稳定性，同时使其具有更好的流动性，可减少在钎焊过程中发生熔蚀、焊漏情况，避免芯材受高温钎焊影响，导致性能降低。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭中各元素质量百分比为：Si：9.7～10.7％，Mg：1.65％～1.95％，Bi：0.01～0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
本实施方式中的杂质元素来源于铝锭；杂质Fe﹤0.20％、Cu＜0.10％、Mn＜0.10％、Zn＜0.20％，其他单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本实施方式的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭与一般的铝硅镁系合金相比，由于合理添加了低熔点金属Bi元素，使该合金熔点降低，实现复合材皮材的钎焊温度有效降低，提高材料焊接性能及稳定性，同时使其具有更好的流动性，可减少在钎焊过程中发生熔蚀、焊漏情况，避免芯材受高温钎焊影响，导致性能降低。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭中各元素质量百分比如下：Si：10.2％，Mg：1.85％，Bi：0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法按以下步骤进行：
一、配料：按照各元素质量百分比为：Si：9.7～10.7％，Mg：1.65％～1.95％，Bi：0.01～0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，Al为余量，称取纯铝锭、纯镁锭、铝硅中间合金和铝铋中间合金；
二、熔炼：
A、将步骤一称取的纯铝锭和铝硅中间合金加入到熔炼炉中，熔炼炉的设定熔炼温度750～800℃，当熔炼炉内熔体温度达到750℃以上时加入铝铋中间合金和纯镁锭，加入后进行充分搅拌，得到熔体；
B、将步骤A得到的熔体升温至780～800℃；
C、按熔炼炉中熔体质量的0.4％～0.6％加入覆盖剂；
D、向熔炼炉中熔体中通入Ar气精炼15min，静置30min；
E、在熔炼炉中熔体温度不低于740℃条件下，按熔炼炉中熔体质量的0.4～0.8％加入变质剂，充分搅拌均匀，不扒渣，得到铝合金熔液；
三、铸造：在温度为680℃～720℃、水压为0.03MPa～0.10MPa、速度为50mm/min～55mm/min的条件下进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1450mm、长度为3500mm～4500mm的合金铸锭。
本实施方式的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭与一般的铝硅镁系合金相比，由于合理添加了低熔点金属Bi元素，使该合金熔点降低，实现复合材皮材的钎焊温度有效降低，提高材料焊接性能及稳定性，同时使其具有更好的流动性，可减少在钎焊过程中发生熔蚀、焊漏情况，避免芯材受高温钎焊影响，导致性能降低。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤一按照各元素质量百分比为：Si：10.2％，Mg：1.85％，Bi：0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四不同的是：步骤二C所述的覆盖剂为2号熔剂，其它与具体实施方式三或四相同。本实施方式中的2号熔剂是主要成分为KCl、MgCl2和BaCl2的混和型熔剂。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是：步骤二D所述的Ar气为99.99％的高纯度氩气。其它与具体实施方式三至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六之一不同的是：步骤三E在熔体温度不低于740℃条件下，按熔炼炉中金属质量的0.4％加入变质剂，充分搅拌均匀，不扒渣，得到铝合金熔液。其它与具体实施方式三至六之一相同。本实施方式中的变质剂按质量分数计由60％的NaF、20％的NaCl和20％的KCl组成，为混和型变质剂。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三至七之一不同的是：步骤三所述的在温度为700℃、水压为0.06MPa、速度为52mm/min的条件下将步骤二所得的铝合金熔液铸造成厚度为450mm、宽度为1450mm、长度为4210mm的合金铸锭。其它与具体实施方式三至六之一相同。
实施例1：
3、如权利要求1所述的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法，其特征在于：含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法按以下步骤进行：
一、配料：按照各元素质量百分比为：Si：10.2％，Mg：1.85％，Bi：0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、铝硅中间合金和铝铋中间合金；
二、熔炼：
A、将步骤一称取的纯铝锭和铝硅中间合金加入到熔炼炉中，熔炼炉的设定熔炼温度780℃，当熔炼炉内熔体温度达到750℃以上时加入铝铋中间合金和纯镁锭，加入后进行充分搅拌，得到熔体；
B、将步骤A得到的熔体升温至790℃；
C、按熔炼炉中熔体质量的0.5％加入覆盖剂，所述的覆盖剂为2号熔剂；
D、向熔炼炉中熔体中通入Ar气精炼15min，静置30min；所述的Ar气为99.99％的高纯度氩气；
E、在熔体温度不低于740℃条件下，按熔炼炉中金属质量的0.4％加入变质剂，充分搅拌均匀，不扒渣，得到铝合金熔液；变质剂按质量分数计由60％的NaF、20％的NaCl和20％的KCl组成，为混和型变质剂；
三、铸造：在温度为700℃、水压为0.06MPa、速度为52mm/min的条件下将步骤二所得的铝合金熔液铸造成厚度为450mm、宽度为1450mm、长度为4210mm的合金铸锭。
本实施例含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭与一般的铝硅镁系合金相比，由于合理添加了低熔点金属Bi元素，使该合金熔点降低至600℃，实现复合材皮材的钎焊温度有效降低，提高材料焊接性能及稳定性，同时使其具有更好的流动性，可减少在钎焊过程中发生熔蚀、焊漏情况，避免芯材受高温钎焊影响，导致性能降低。

Claims (8)

1.一种含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭，其特征在于：含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭中各元素质量百分比为：Si：9.7～10.7％，Mg：1.65％～1.95％，Bi：0.01～0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al，Bi元素为低熔点金属，使该合金熔点降低。
2.根据权利要求1所述的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭，其特征在于：含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭中各元素质量百分比如下：Si：10.2％，Mg：1.85％，Bi：0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
3.如权利要求1所述的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法，其特征在于：含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法按以下步骤进行：
一、配料：按照各元素质量百分比为：Si：9.7～10.7％，Mg：1.65％～1.95％，Bi：0.01～0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，Al为余量，称取纯铝锭、纯镁锭、铝硅中间合金和铝铋中间合金；
二、熔炼：
A、将步骤一称取的纯铝锭和铝硅中间合金加入到熔炼炉中，熔炼炉的设定熔炼温度750～800℃，当熔炼炉内熔体温度达到750℃以上时加入铝铋中间合金和纯镁锭，加入后进行充分搅拌，得到熔体；
B、将步骤A得到的熔体升温至780～800℃；
C、按熔炼炉中熔体质量的0.4％～0.6％加入覆盖剂；
D、向熔炼炉中熔体中通入Ar气精炼15min，静置30min；
E、在熔炼炉中熔体温度不低于740℃条件下，按熔炼炉中熔体质量的0.4～0.8％加入变质剂，充分搅拌均匀，不扒渣，得到铝合金熔液；
三、铸造：在温度为680℃～720℃、水压为0.03MPa～0.10MPa、速度为50mm/min～55mm/min的条件下进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1450mm、长度为3500mm～4500mm的合金铸锭。
4.根据权利要求3所述的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法，其特征在于：步骤一按照各元素质量百分比为：Si：10.2％，Mg：1.85％，Bi：0.05％，Fe﹤0.20％，Cu＜0.10％，Mn＜0.10％，Zn＜0.20％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
5.根据权利要求3所述的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法，其特征在于：步骤二C所述的覆盖剂为2号熔剂。
6.根据权利要求3所述的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法，其特征在于：步骤二D所述的Ar气为99.99％的高纯度氩气。
7.根据权利要求3所述的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法，其特征在于：步骤三E在熔体温度不低于740℃条件下，按熔炼炉中金属质量的0.4％加入变质剂，充分搅拌均匀，不扒渣，得到铝合金熔液。
8.根据权利要求3所述的含低熔点金属元素复合材料皮材用铝合金铸锭的制造方法，其特征在于：步骤三所述的在温度为700℃、水压为0.06MPa、速度为52mm/min的条件下将步骤二所得的铝合金熔液铸造成厚度为450mm、宽度为1450mm、长度为4210mm的合金铸锭。
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