CN113337759B - 一种热交换器用铝合金复合管板料及其皮材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器用铝合金复合管板料及其皮材，皮材即皮层的材质包括4.0‑8.0wt％的Si元素、1.0‑2.0wt％的Zn元素、0.01‑0.03wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质；所述皮材中不含有Sr和Ca元素；所述皮材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；所述皮材的钎焊流动性系数不大于0.6，所述皮材的液相线温度≤634℃；一种热交换器用铝合金复合管板料，包括芯层和皮层，所述芯层和所述皮层为冶金结合，所述皮层的材质为如前所述的皮材。本发明的热交换器用铝合金复合管板料使用ASTM G85‑19标准的AnnexA3SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头80％未脱落。

Description

一种热交换器用铝合金复合管板料及其皮材
技术领域
本发明属于铝合金复合材料技术领域，涉及一种热交换器用铝合金复合管板料及其皮材。
背景技术
铝合金由于具有重量轻、导电性和成型性好等优点，所以被广泛的应用于热交换器中，如散热器、中冷器和油冷器等产品。
目前汽车热交换器管板材料通常由三层结构组成，其芯材大多为AA3003或其改良合金，双面包覆常规4xxx系铝合金皮材组合而成，其耐腐蚀性能较差，在使用过程中容易出现腐蚀泄漏等不良情况。
解决上述腐蚀问题往往是容易的，一般可以在皮材中添加Zn元素，Zn元素能够降低材料的腐蚀电位，使得材料在厚度方向上存在一定的电位梯度，让腐蚀由外向内逐层发生，随着添加的Zn元素含量的提高，耐腐蚀性能也相应提高。然而，当使用含有Zn元素的Al-Si合金填充金属的板材时，由于熔融填充金属中的Zn元素在钎焊期间流动，Zn元素会由于焊料的流动朝着焊接接头富集，含有锌的熔融填充金属易于流向接头并导致腐蚀优先发生在接头处时，造成焊接接头提前脱落，降低产品的结构强度以及牺牲保护等特点。因此，虽然可以通过提高Zn含量来获得理想的耐腐蚀性，然而Zn元素的不当添加以及在Al-Si合金钎焊时表现出的接头富集致使翅片容易在后期的使用过程中脱落，使得翅片不能作为腐蚀牺牲层来保护热交换器管，因此，在解决耐腐蚀性的问题上，解决Zn元素在接头富集带来的翅片脱落的问题是至关重要的。
有已知技术通过降低体系的Si含量，使得在钎焊时产生一定的液相与裸露的翅片材料在接合处形成圆角，大部分材料在钎焊期间并不流动，以此阻止Zn元素在钎焊期间的流动。然而，这种方法存在显著的缺陷，就是对钎焊的温度条件十分苛刻，一方面我们既期望获得较低的流动性防止Zn元素在钎焊接头的富集，又不期望流动性太差，因为对于传统的铝合金体系这代表这合金在该钎焊温度下并没有熔化。因此，不同的合金体系需要精准衡量Si的添加量并控制相应的钎焊条件，在该钎焊条件下，合金既能够有足够的流动性以获得足够的液相的合金来满足顺利的钎焊。
从根本上说，通过降低Al-Si-Zn合金中的Si元素，并匹配合适的钎焊温度，使得合金既能产生一定的液相润湿焊接表面，又不至于带动Zn元素一起流动至接头处，以实现钎焊和耐腐蚀性的需求，然而这种方式本质上是对钎焊性能和耐腐蚀性的相互妥协，即流动性的提高可以获得良好的钎焊而Zn元素富集增加；流动性降低可以降低Zn元素的富集但钎焊性下降，而流动性的控制往往通过设定一定的钎焊条件才能获得相对理想的流动性，对钎焊的条件更为苛刻，钎焊的质量也会有所影响，这严重的影响了材料的应用范围，而材料经腐蚀后翅片与热交换器管的接合性仍然受体系Si含量的影响。
另一方面，在制备耐腐蚀铝合金复合材料时，为了获得较大的电位差，充分的降低皮材的电位，往往添加较多Zn元素，通常要添加到2wt％以上，一般为4wt％的添加水平。然而在汽车热交换器管板材料的制备过程中往往忽视了Zn元素的富集导致的翅片脱落的问题，即便体现出优异的耐腐蚀性，然而随着接头腐蚀的增加，翅片脱落后将无法保护和支撑热交换器管，反而导致其更易腐蚀。
因此，期望获得一种含Zn元素的Al-Si钎焊合金，在不改变其液相线温度的前提下，能够显著的降低铝合金的流动性，这样在钎焊时既能够使得铝合金充分液化，获得优异的钎焊接头，而且这种液化的铝合金的流动性较差，不至于Zn元素随着铝合金的液化而容易扩散到钎焊接头处。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种热交换器用铝合金复合管板料及其皮材。本发明所提供的一种铝合金复合管板料是适用于热交换器的复合材料，所获材料既具有良好的耐腐蚀性能，也能防止Zn元素的过度扩散至焊接接头的现象，导致长期腐蚀下的翅片脱落的问题，大大提高产品的质量和使用寿命。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于热交换器用铝合金复合管板料的皮材(即皮层的材质)，包括4.0-8.0wt％的Si元素、1.0-2.0wt％的Zn元素、0.01-0.03wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质；所述皮材中不含有Sr和Ca元素；所述皮材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；所述皮材的钎焊流动性系数不大于0.6，所述皮材的液相线温度≤634℃。
本发明所使用的术语“不可避免的杂质”指在合金生产过程中并非刻意添加的，而是由于例如与生产设备接触、原料中含有的微量轧制等原因不可避免地引入的其他元素。
现有皮材合金一般使用Al-Si系钎料，例如AA4043(液相线温度约629℃)AA4343(液相线温度约613℃)和AA4045(液相线温度约590℃)，Al-Si系钎料中，在一定范围内，随着Si元素含量的增加，钎料的液相线温度下降，在达到液相线温度时，基质的流动性变得极好，Si元素易于扩散；
在一项日本的专利技术中披露了一种有助于提高钎料流动性的技术方案，其包括4.0-13.0wt％的Si元素、0.001-0.050wt％的Sr元素、0.0001-0.0090wt％的P元素、1.5-10wt％的Zn元素，在专利中披露同时添加微量的Sr元素和P元素组合能够提高铝硅合金的流动性。然而本发明经研究发现，在Al-Si-Zn合金体系中，单独添加P元素并没有体现出对钎焊流动性系数的提高，反而显示出相反的趋势，因此，可推测在上述体系中，Sr元素能够细化粗晶与共晶组织，提高流动性，Sr元素占主导作用，P元素的微量加入使得两种元素相互影响而共同起到作用，特别是当P元素含量超过0.01wt％时，其在亚共晶铝硅合金中显著的促进了粗晶Si的形成，且会促进Si元素向芯材的扩散从而降低Si元素向焊接接头的扩散；
此外，还发现Ca元素的添加也会更易于导致Zn元素向钎焊接头的富集；
本发明的皮材包括4.0-8.0wt％的Si元素、1.0-2.0wt％的Zn元素、0.01-0.03wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质；
皮材中的Si元素能够降低皮材的液相线温度、增加流动性，使皮材在钎焊过程中融化然后实现焊接作用；Si元素含量过低时，皮材在钎焊过程中不能够充分融化，会导致焊接不良；Si元素含量过高时，皮材流动性太好会加速Zn元素朝焊接接头扩散，造成Zn元素在焊接接头富集的现象；
皮材中的Zn元素能够降低皮层的腐蚀电位，为了能够保护芯层防止腐蚀，利用皮层与芯层之间的Zn元素浓度的差异使得材料在厚度方向上存在一定的电位梯度，让腐蚀由外向内逐层发生，当Zn元素含量过低时，皮层与芯层电位差太小而起不到良好的保护作用；当Zn元素含量过高时，Zn元素浓度向接头处富集的浓度过大，造成Zn元素在焊接接头富集的现象；
皮材中的P元素可在不影响皮材合金的液相线温度，减小皮材流动性的下降，一般情况下皮材流动性的降低往往是因为皮材的液相线温度提高，导致合金没有理想的塑化，虽然可以防止Si、Zn元素向钎焊接头富集，但也会导致钎焊失败；然而在同等配方下，合金中添加适量的P元素与未添加的合金比对，发现P元素的加入对皮材的液相线温度基本没有影响，钎焊没有受到影响，而其钎焊流动性系数确显著降低；当P元素含量<0.01wt％时，钎焊流动性系数的下降并不明显，甚至当合金中含有Sr元素时，微量的P元素的存在反而导致钎焊流动性系数的增大，随着P元素含量的增加，钎焊流动性系数下降明显；但当P元素含量>0.03wt％时，会导致Si元素产生较多的粗晶Si造成芯材会被过度的熔蚀，需要注意的是，加入P元素后需要控制Si元素的含量为≤6.0wt％以内，以有效减缓粗晶硅的形成。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，所述皮材的液相线温度范围为605-634℃。
本发明还提供一种热交换器用铝合金复合管板料，包括芯层和皮层，所述芯层和所述皮层为冶金结合，所述皮层的材质为如上所述的一种用于热交换器用铝合金复合管板料的皮材。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，所述芯层的材质即芯材为Al-Mn合金。
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，所述芯材中Mn元素的含量为1.0-1.5wt％(Mn元素能够起到固溶强化的作用，Mn元素的含量可根据目标强度适当调整，可以更低或更高，例如1.0wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.8wt％、0.9wt％)；所述芯材中还含有Cu元素，Cu元素的含量在0.6wt％以下；Cu元素能够起到固溶强化的作用，然而Cu元素容易在晶界处析出，对皮材的组分构成不利的影响，并且使芯材产生晶界腐蚀，降低了材料的耐腐蚀性能，因而Cu元素的添加量应控制在0.6wt％以下。
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，所述热交换器用铝合金复合管板料中至少一个侧面上最外层表面为皮层，并直接或间接地连接芯层。
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，所述皮层直接地连接芯层，所述芯材中还含有Si元素和Zn元素，所述芯材中Si元素的含量≤0.12wt％，杂质Zn元素的含量在0.1wt％以内；芯材合金与皮材合金直接相连时，两层的Zn元素的浓度决定了复合材料腐蚀的特性，因皮层中过高的Zn含量会导致Zn元素向钎焊接头富集，因此对皮层中Zn元素的浓度有严格的限制，为了优化芯层的耐腐蚀性，需要控制芯材中的Zn元素的含量≤0.1wt％，以此与皮材中Zn元素的浓度配合是有利于形成适宜的腐蚀电位差。
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，当所述皮材中Si元素的含量为6-8wt％时，所述芯材中Si元素的含量≤0.08wt％。
所述芯材中的Si元素能够改善芯材合金的流动性，提高芯材的铸造性能，同时还具有一定的固溶强化作用，能够提高钎焊后的性能。然而，经研究发现，当芯层与皮层直接相连时，对芯材中Si元素进行严格的控制可以降低钎焊时Zn元素向钎焊接头的富集，特别是当皮材中的Si元素的含量6-8wt％时，更优选的方案是同时将芯材合金的Si控制在0.08wt％以内；推测产生如上改善效果的原因在于，Zn元素在钎焊时向钎焊接头富集受Si元素浓度的影响，Si浓度高的区域则合金基质流动性强，使得Zn元素更易于扩散，因此表现出Zn元素跟随Si元素流动的现象，由于钎焊温度下，提供了Si元素向钎焊接头富集的有利条件，致使Zn、Si元素的不良富集；优选的当皮层直接连接芯层时，将芯材合金中的Si元素浓度控制在≤0.12wt％、更优选的控制在≤0.08wt％，营造的皮芯中Si元素浓度差达到可以促使Si元素形成向芯层扩散的趋势，当钎焊时，Si元素在钎焊温度下，向皮层表面的钎焊点流动时需要更长的扩散路径，当钎焊结束时(钎焊以及冷却的时间一般为30min)，Si、Zn元素在表面的富集量明显的减小。
Mg元素为已知的在钎焊过程与钎料反应形成高熔点物质，将导致钎焊失败，因此优选对皮材中杂质Mg的控制在0.5wt％，更优选的≤0.2wt％或≤0.05wt％；对芯材中Mg元素优选控制在1wt％或更低。
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，所述热交换器用铝合金复合管板料的总厚度为0.2-0.8mm，复合率可按照客户的要求定制，复合率即某一层的厚度占总厚度的百分比，例如在芯材上下面分别设置皮材，上、下皮材的复合率可以分别是8-12％，即表示上、下层皮材各占总厚度的8-12％，所述复合率亦或者是13-17％，亦或者18-22％。
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，所述热交换器用铝合金复合管板料使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头80％未脱落。
如上所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，所述热交换器用铝合金复合管板料的最终状态为O态，抗拉强度(最大力对应的应力)≥135MPa，延伸率A50(原始标距为50mm的断后伸长率)≥20％，抗拉强度和延伸率A50的测试方法参考《GBT 228.1-2010金属材料拉伸试验》。
本发明的发明机理如下：
本发明提供了一种新的皮材合金，可以解决Al-Zn-Si合金在钎焊条件下Zn元素在钎焊接头的富集的问题，在原有Al-Zn-Si合金中引入一定量的P元素，在不改变合金液相线温度的同时可以显著降低皮材合金钎焊流动性，当使用配方调节皮材合金钎焊流动性的钎焊流动性系数不大于0.6时，发现可以有效抑制Zn元素在钎焊接头的富集，获得的复合材料在腐蚀环境下，焊接接头提前脱落的问题也明显改善，其中，P元素与Si元素的浓度控制是决定材料机械强度的关键，P元素或Si元素含量过高均会导致粗晶Si的形成倾向增大，过多的粗晶硅对性能结果不利，本发明还利用芯材与皮材中Si元素的浓度差，来调节Si元素在皮材合金中的扩散，降低钎焊时Si元素向钎焊接头的富集，进而减少Zn元素向钎焊接头的富集。
有益效果：
(1)本发明的一种铝合金复合管板料的皮材，皮材的钎焊流动性系数不大于0.6，皮材的液相线温度为605-634℃；
(2)本发明的一种铝合金复合管板料，钎焊后钎焊接头处的Zn元素浓度低，在2wt％以内；
(3)本发明的一种热交换器用铝合金复合管板料使用ASTM G85-19标准的AnnexA3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头80％未脱落；
(4)本发明的一种铝合金复合管板料，当所述材料热处理至O态，材料的抗拉强度≥135MPa，延伸率A50≥20％。
附图说明
图1为实施例1提供的钎焊接头Zn元素浓度扫描图；
图2为对比例1提供的钎焊接头Zn元素浓度扫描图；
图3为实施例1的未腐蚀前的接头形貌图；
图4为实施例1中腐蚀55天后的焊接接头形貌图；
图5为对比例1腐蚀55天后的焊接接头形貌图；
图6为钎焊流动性系数实验示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
(1)液相线温度的测试
采用DSC测定材料的液相线温度，参照GB/T1425标准测试。
(2)钎焊流动性系数实验
使用钎焊流动性系数实验测定钎料(即皮材)的流动性，制定成统一规格尺寸的试样100mm*25mm*0.4mm，图6中上下皮材的复合率均为10％。将试样长度方向(100mm)向下垂直钎焊，钎焊温度曲线为：迅速升温至200℃保持5min，然后再以40℃/min的升温速率升至605℃保温5min，然后以100℃/min的降温速率降至室温。钎焊完成后，由于皮材融化会因为重力作用往下流(b段)；将长度方向由上至下划分为a段和b段，其中a段占总长度的3/4(即75mm*25mm*厚度)，b段占总长度的1/4(即25mm*25mm*厚度)，如图6所示；测定钎焊前样品的质量W0以及钎焊后b段样品的重量Wb，流动系数为(4Wb-W0)/(3W0*复合率)。
(3)钎焊实验
将制得的复合管板料制成散热管与成分为AA3003+1.5％Zn的翅片进行组装，并经过氮气保护钎焊链接在一起。O2浓度在30ppm～50ppm，钎焊温度曲线为：迅速升温至200℃保持5min，然后再以40℃/min的升温速率升至605℃保温5min，然后以100℃/min的降温速率降至室温。
(4)钎焊接头Zn元素浓度测试
采用电子探针设备对钎焊接头进行Zn元素浓度测试，设备型号为日本岛津的EPMA-1720，参考标准GB/T4930-2008。
(5)耐腐蚀实验
使用海水酸化循环的盐雾试验评价材料耐蚀性，测试方法按照ASTM G85-19Annex A3检测，酸雾类型为SWAAT，腐蚀周期分为30天和55天，采用金相显微镜观测材料腐蚀情况。将30天和55天腐蚀后的复合管板材料以及焊接接头样品抛光后用3.55wt％的氢氟酸腐蚀60s，在100倍下观察翅片脱落情况，计算翅片的脱落比(经盐雾试验后使用金相观察翅片的脱落个数除以翅片的总个数，即为翅片的脱落比)。翅片是用来牺牲保护和支撑管材的，翅片与管子的接头的脱落会带来腐蚀和支撑强度问题，如果翅片脱落太多会导致管材直接受到腐蚀，或者缺乏翅片的支撑而变形甚至断裂等。
实施例1
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照配方量进行熔铸，得到芯材铸锭和皮材铸锭；
皮材由4wt％的Si元素、1wt％的Zn元素、0.01wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；皮材中不含有Sr和Ca元素；皮材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
皮材的钎焊流动性系数为0.49，皮材的液相线温度为634℃；
芯材为Al-Mn合金，由1wt％的Mn元素、0.5wt％的Cu元素、0.12wt％的Si元素、0.1wt％的Zn元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；芯材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
(2)对上述铸锭进行切割铣面，对铣面后的芯材铸锭、上层皮材铸锭、下层皮材铸锭分别进行热轧处理，根据复合率设计目标轧制到相应的厚度；
(3)按照上皮层-芯层-下皮层的顺序依次层叠设置步骤(2)所得铸锭，然后进行粘合热轧至一定厚度，再冷轧至一定厚度，得到冷轧成品；
(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态，得到总厚度为0.2mm且上、下层皮材复合率均为8％的热交换器用铝合金复合管板料。
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为136MPa，延伸率A50为24％，如图1所示，钎焊接头处的Zn浓度较高，但没有明显的富集现象，钎焊接头的Zn元素浓度为1.8wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头87％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头83％未脱落，未腐蚀前的接头形貌图如图3所示，腐蚀55天后的焊接接头形貌图如图4所示，将二者对比可以看出，腐蚀55天后仅翅片发生局部腐蚀，但接头部位还完好。
对比例1
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例1的皮材中不含P元素。
皮材的钎焊流动性系数为0.64，皮材的液相线温度为635℃；
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为135MPa，延伸率A50为20％，如图2所示，钎焊接头处的Zn浓度很高，存在明显的富集现象，钎焊接头的Zn元素浓度为2.4wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头78％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头69％未脱落，如图5所示，接头明显脱落。
与实施例1相比，对比例1的Zn元素浓度、30天和55天焊接的翅片接头的脱落程度以及30天到55天加速脱落程度(55天脱落的程度与30天脱落程度的差值)比实施例1大，这是因为无P元素下流动性相对较高，从而使得Zn富集，翅片钎焊接头更容易脱落。
对比例2
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例2的皮材中P元素的含量为0.005wt％。
皮材的钎焊流动性系数为0.61，皮材的液相线温度为634℃；
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为136MPa，延伸率A50为25％，钎焊接头的Zn元素浓度为2.3wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头78％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头71％未脱落。
与实施例1相比，对比例2的Zn元素浓度、30天和55天焊接的翅片接头的脱落程度以及30天到55天加速脱落程度(55天脱落的程度与30天脱落程度的差值)比实施例1大，这是因为P元素的含量过低时流动性仍然相对较高，从而使得Zn富集，翅片钎焊接头更容易脱落。
对比例3
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例3的皮材中P元素的含量为0.04wt％。
皮材的钎焊流动性系数为0.47，皮材的液相线温度为633℃；
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为129MPa，延伸率A50为25％，钎焊接头的Zn元素浓度为0.9wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头92％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头87％未脱落。
与实施例1相比，对比例3的30天和55天焊接的翅片接头的脱落程度虽然更小，然而制得的复合管存在芯体管子泄露的问题，导致无法投入使用，这是因为P元素的含量过高，产生较多粗晶Si造成芯材过度熔蚀。
对比例4
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例4的皮材中P元素的含量为0.005wt％，且含有0.01wt％的Sr；
皮材的钎焊流动性系数为0.67，皮材的液相线温度为634℃；
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为136MPa，延伸率A50为25％，钎焊接头的Zn元素浓度为2.6wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头74％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头62％未脱落。
与实施例1相比，对比例4的Zn元素浓度、30天和55天焊接的翅片接头的脱落程度以及30天到55天加速脱落程度(55天脱落的程度与30天脱落程度的差值)比实施例1大，这是因为同时添加微量的Sr和P导致流动性提高(Sr能细化粗晶和共晶组织，流动系数比对比例2更高)，从而使得Zn富集，翅片钎焊接头更容易脱落。
对比例5
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例5的皮材中Si元素的含量为2wt％。
皮材的钎焊流动性系数为0.35，皮材的液相线温度为642℃；
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为136MPa，延伸率A50为25％，钎焊接头的Zn元素浓度为1.2wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头77％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头72％未脱落。
与实施例1相比，对比例5的Zn元素浓度比实施例1小，30天和55天焊接的翅片接头的脱落程度比实施例1大，这是因为Si的含量低导致皮材的液相线温度太高，容易造成焊接接头不饱满升至产生虚焊。
实施例2
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照配方量进行熔铸，得到芯材铸锭和皮材铸锭；
皮材由5wt％的Si元素、1.2wt％的Zn元素、0.015wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；皮材中不含有Sr和Ca元素；皮材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
皮材的钎焊流动性系数为0.52，皮材的液相线温度为627℃；
芯材为Al-Mn合金，由1.2wt％的Mn元素、0.6wt％的Cu元素、0.1wt％的Si元素、0.09wt％的Zn元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；芯材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
(2)对上述铸锭进行切割铣面，对铣面后的芯材铸锭、上层皮材铸锭、下层皮材铸锭分别进行热轧处理，根据复合率设计目标轧制到相应的厚度；
(3)按照上皮层-芯层-下皮层的顺序依次层叠设置步骤(2)所得铸锭，然后进行粘合热轧至一定厚度，再冷轧至一定厚度，得到冷轧成品；
(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态，得到总厚度为0.5mm且上、下层皮材复合率均为12％的热交换器用铝合金复合管板料。
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为138MPa，延伸率A50为29％，钎焊接头的Zn元素浓度为1.6wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头89％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头82％未脱落。
实施例3
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照配方量进行熔铸，得到芯材铸锭和皮材铸锭；
皮材由6wt％的Si元素、1.5wt％的Zn元素、0.02wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；皮材中不含有Sr和Ca元素；皮材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
皮材的钎焊流动性系数为0.52，皮材的液相线温度为620℃；
芯材为Al-Mn合金，由1.3wt％的Mn元素、0.55wt％的Cu元素、0.09wt％的Si元素、0.07wt％的Zn元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；芯材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
(2)对上述铸锭进行切割铣面，对铣面后的芯材铸锭、上层皮材铸锭、下层皮材铸锭分别进行热轧处理，根据复合率设计目标轧制到相应的厚度；
(3)按照上皮层-芯层-下皮层的顺序依次层叠设置步骤(2)所得铸锭，然后进行粘合热轧至一定厚度，再冷轧至一定厚度，得到冷轧成品；
(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态，得到总厚度为0.6mm且上、下层皮材复合率分别为10％和9％的热交换器用铝合金复合管板料。
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为139MPa，延伸率A50为31％，钎焊接头的Zn元素浓度为1.6wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头89％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头82％未脱落。
实施例4
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照配方量进行熔铸，得到芯材铸锭和皮材铸锭；
皮材由7wt％的Si元素、1.7wt％的Zn元素、0.025wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；皮材中不含有Sr和Ca元素；皮材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
皮材的钎焊流动性系数为0.5，皮材的液相线温度为612℃；
芯材为Al-Mn合金，即芯材由1.4wt％的Mn元素、0.53wt％的Cu元素、0.08wt％的Si元素、0.08wt％的Zn元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；芯材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
(2)对上述铸锭进行切割铣面，对铣面后的芯材铸锭、上层皮材铸锭、下层皮材铸锭分别进行热轧处理，根据复合率设计目标轧制到相应的厚度；
(3)按照上皮层-芯层-下皮层的顺序依次层叠设置步骤(2)所得铸锭，然后进行粘合热轧至一定厚度，再冷轧至一定厚度，得到冷轧成品；
(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态，得到总厚度为0.7mm且上、下层皮材复合率均为10％的热交换器用铝合金复合管板料。
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为141MPa，延伸率A50为32％，钎焊接头的Zn元素浓度为1.5wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头90％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头84％未脱落。
实施例5
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照配方量进行熔铸，得到芯材铸锭和皮材铸锭；
皮材由8wt％的Si元素、2wt％的Zn元素、0.03wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；皮材中不含有Sr和Ca元素；皮材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
皮材的钎焊流动性系数为0.48，皮材的液相线温度为605℃；
芯材为Al-Mn合金，由1.5wt％的Mn元素、0.46wt％的Cu元素、0.06wt％的Si元素、0.08wt％的Zn元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；芯材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
(2)对上述铸锭进行切割铣面，对铣面后的芯材铸锭、上层皮材铸锭、下层皮材铸锭分别进行热轧处理，根据复合率设计目标轧制到相应的厚度；
(3)按照上皮层-芯层-下皮层的顺序依次层叠设置步骤(2)所得铸锭，然后进行粘合热轧至一定厚度，再冷轧至一定厚度，得到冷轧成品；
(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态，得到总厚度为0.8mm且上、下层皮材复合率均为11％的热交换器用铝合金复合管板料。
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为142MPa，延伸率A50为32％，钎焊接头的Zn元素浓度为1.3wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头91％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头85％未脱落。
对比例6
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，基本同实施例5，不同之处仅在于对比例6的皮材中P元素替换为0.4％wt的Mn；
皮材的钎焊流动性系数为0.58，皮材的液相线温度为605℃；
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为141MPa，延伸率A50为31％，钎焊接头的Zn元素浓度为2.2wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头85％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头76％未脱落。
与实施例5相比，对比例6的Zn元素浓度、30天和55天焊接的翅片接头的脱落程度以及30天到55天加速脱落程度(55天脱落的程度与30天脱落程度的差值)比实施例5大，这是因为将P元素替换为0.4％wt的Mn后，耐腐蚀性提高，导致Zn富集现象更明显，翅片钎焊接头脱落速度更快。
对比例7
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，基本同实施例5，不同之处仅在于对比例7的皮材中Zn的含量为3wt％；
皮材的钎焊流动性系数为0.48，皮材的液相线温度为604℃；
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为141MPa，延伸率A50为31％，钎焊接头的Zn元素浓度为3.5wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头71％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头58％未脱落。
与实施例5相比，对比例7的Zn元素浓度、30天和55天焊接的翅片接头的脱落程度以及30天到55天加速脱落程度(55天脱落的程度与30天脱落程度的差值)比实施例5大，这是因为Zn元素过高，富集严重，导致翅片脱落的衰退更快。
实施例6
一种热交换器用铝合金复合管板料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照配方量进行熔铸，得到芯材铸锭、阻挡层铸锭和皮材铸锭；
皮材由8wt％的Si元素、2wt％的Zn元素、0.03wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；皮材中不含有Sr和Ca元素；皮材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
皮材的钎焊流动性系数为0.5，皮材的液相线温度为605℃；
芯材为Al-Mn合金，由1.5wt％的Mn元素、0.46wt％的Cu元素、0.06wt％的Si元素、0.08wt％的Zn元素和Al元素及不可避免的杂质组成；芯材中单种杂质的含量≤0.05wt％，杂质的总含量≤0.15wt％；
阻挡层由0.19wt％的Si元素、0.21wt％的Fe元素、1.48wt％的Mn元素、0.1wt％的Cu元素、0.03wt％的Mg元素、0.04wt％的Zn元素和余量的Al元素组成；
(2)对上述铸锭进行切割铣面，对铣面后的芯材铸锭、上层皮材铸锭、下层皮材铸锭、阻挡层铸锭分别进行热轧处理，根据复合率设计目标轧制到相应的厚度；
(3)按照上皮层-芯层-阻挡层-下皮层的顺序依次层叠设置步骤(2)所得铸锭，然后进行粘合热轧至一定厚度，再冷轧至一定厚度，得到冷轧成品；
(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态，得到总厚度为0.8mm且上、下层皮材复合率均为11％、阻挡层复合率为5％的热交换器用铝合金复合管板料。
制得的热交换器用铝合金复合管板料的抗拉强度为138MPa，延伸率A50为33％，钎焊接头的Zn元素浓度为1.6wt％，使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现，在30天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头88％未脱落，在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头81％未脱落。
从实施例6与实施例5的比对可知，实施例6的技术方案还包括了阻挡层，阻挡层的存在破坏了原有的Si元素浓度差，Si元素更容易带动Zn元素向钎焊接头扩散。

Claims (8)

1.一种热交换器用铝合金复合管板料，包括芯层和皮层，所述芯层和所述皮层为冶金结合，其特征在于，所述皮层的材质即皮材由4.0-8.0wt%的Si元素、1.0-2.0wt%的Zn元素、0.01-0.03wt%的P元素和余量的Al元素及不可避免的杂质组成；所述皮材中不含有Sr和Ca元素；所述皮材中单种杂质的含量≤0.05wt%，杂质的总含量≤0.15wt%；所述皮材的钎焊流动性系数不大于0.6，所述皮材的液相线温度范围为605-634℃。
2.根据权利要求1所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，其特征在于，所述芯层的材质即芯材为Al-Mn合金。
3.根据权利要求2所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，其特征在于，所述芯材中Mn元素的含量为1.0-1.5wt%；所述芯材中还含有Cu元素，Cu元素的含量在0.6wt%以下。
4.根据权利要求2或3所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，其特征在于，所述热交换器用铝合金复合管板料中至少一个侧面上最外层表面为皮层，并直接或间接地连接芯层。
5.根据权利要求4所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，其特征在于，所述皮层直接地连接芯层，所述芯材中还含有Si元素和Zn元素，所述芯材中Si元素的含量≤0.12wt%，Zn元素的含量在0.1wt%以内。
6.根据权利要求5所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，其特征在于，当所述皮材中Si元素的含量为6-8wt%时，所述芯材中Si元素的含量≤0.08wt%。
7.根据权利要求1所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，其特征在于，所述热交换器用铝合金复合管板料的总厚度为0.2-0.8mm。
8.根据权利要求1所述的一种热交换器用铝合金复合管板料，其特征在于，所述热交换器用铝合金复合管板料使用ASTM G85-19标准的Annex A3 SWAAT实验测试其耐腐蚀性发现在55天的腐蚀下不泄露，且与其焊接的翅片接头80%未脱落。
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