CN113396052B - 制造钎焊片材产品的方法 - Google Patents

制造钎焊片材产品的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113396052B
CN113396052B CN202080011962.0A CN202080011962A CN113396052B CN 113396052 B CN113396052 B CN 113396052B CN 202080011962 A CN202080011962 A CN 202080011962A CN 113396052 B CN113396052 B CN 113396052B
Authority
CN
China
Prior art keywords
xxx
aluminum alloy
range
series aluminum
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080011962.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113396052A (zh
Inventor
S·基尔克哈姆
B·雅各比
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novelis Coblenz LLC
Original Assignee
Novelis Coblenz LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Novelis Coblenz LLC filed Critical Novelis Coblenz LLC
Publication of CN113396052A publication Critical patent/CN113396052A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113396052B publication Critical patent/CN113396052B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • B23K35/288Al as the principal constituent with Sn or Zn
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0012Brazing heat exchangers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/002Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of light metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0233Sheets, foils
    • B23K35/0238Sheets, foils layered
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/05Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • B21B2001/386Plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001Aluminium or its alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14Heat exchangers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种制造具有在一侧或两侧上包覆有4xxx‑系列铝合金钎焊层的3xxx‑系列铝合金芯层的钎焊片材产品的方法,所述方法包括以下步骤:(i)铸造具有按重量%计的下面的组成的3xxx‑系列铝合金芯层的轧制锭块:Mn 0.5‑1.8,Si≤1.5,Fe≤0.7,Cu≤1.5,Mg≤1.0,Cr≤0.25,Zr≤0.25,Ti≤0.25,Zn≤0.5,余量为杂质和铝;(ii)将轧制锭块热轧制成厚度为2.5‑10mm的热轧制片材;(iii)将所述热轧制片材冷轧制至0.1‑4mm的规格,任选地在冷轧制操作期间执行中间退火步骤;(iv)执行软退火以使铝片材的微观结构重结晶,优选在250℃‑450℃范围内的温度下执行;(v)以在5%至<10%的范围内的冷轧制压下率将经受了软退火的片材进一步冷轧制至最终冷轧制厚度;和(vi)在200℃‑420℃下对经受了冷轧制的处于最终冷轧制厚度下的铝片材执行恢复退火。

Description

制造钎焊片材产品的方法
发明领域
本发明涉及一种制造适合于制造热交换器的钎焊片材产品的方法,所述钎焊片材产品具有在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列钎焊层的3xxx-系列铝合金芯层。钎焊片材产品提供增强的对液膜迁移的抵抗性。
发明背景
在利用铝钎焊片材产品和商业钎焊工艺制造轻钎焊热交换器组件时,工业标准趋向于降低片材的厚度,要求改进的产品性能特征,诸如可成形性、钎焊性、强度和腐蚀抵抗性。
液膜迁移(“LFM”),也称为液芯穿透或芯穿透,是在制造像热交换器之类的钎焊设备时使用铝合金钎焊片材产品时面临的已知的但持续存在的问题。在一起形成热交换器设备的组件的组装的钎焊循环期间,熔化的AlSi填充合金沿亚晶粒边界渗透固体铝合金芯合金,从而导致钎焊性下降,同时伴随着腐蚀面积增加和总体性能特征较差。
众所周知,在完全退火(O型回火)产品中,材料对芯穿透深度的敏感性相对较低,尤其是在于“轻微冷加工”条件下使用相同的完全退火产品时。术语“轻微冷加工”条件,是指由通常适用于生产热交换器组件,诸如蒸发器或油冷却器芯板、折叠管和传热翅片的工业过程(诸如冲压)引起的变形。当使在由芯合金和Al-Si钎焊合金(一侧或两侧包覆)组成的完全退火条件下生产的钎焊片材变形以形成产品并随后执行钎焊循环时,“轻微冷加工”似乎足以在钎焊片材产品中引起芯穿透。
本领域中众所周知,通过使用定位于芯和包覆的AlSi填充剂层之间并且将仅在钎焊循环的早期重结晶,从而预防液态钎焊合金与芯合金接触的铝合金中间层能显著增强LFM预防。
例如,欧洲专利EP-2877317-B1公开了一种钎焊片材产品,该钎焊片材产品具有铝芯和位于铝芯和Al-Si钎焊包覆层之间的限定的3xxx-系列铝合金组合物的中间层,并且其中该中间层表现为在钎焊后条件下,织构组分的体积分数为至少30%,优选为P织构{110}<111>组分。该专利文件进一步公开了一种制造这种钎焊片材产品的方法,该方法包括以下步骤:对带材进行热轧制,冷轧制,以使中间层的厚度减少至少90%,然后对整个带材进行热处理以使该材料软化但中间层没有任何重结晶。该专利文献的目标在于已知的基础冶金机制,其中在预钎焊条件下,至少中间层具有未重结晶的微观结构,该微观结构将在钎焊循环期间重结晶,从而形成大晶粒和仅几个(亚)-晶界以提供增强的对LFM的抵抗性。
专利文献EP-2243589-A1公开了一种用于形成热交换器的制冷剂通道的铝合金包覆片材,该铝合金包覆片材包含芯材料、包覆材料1和包覆材料2,芯材料的一侧和另一侧上分别包覆有包覆材料1和包覆材料2,该芯材料包含(以重量%计)0.5-1.2%的Si、0.2-1.0%的Cu和1.0-1.8%的Mn,余量是Al和不可避免的杂,包覆材料1包含3-6%的Si、2-8%的Zn,以及0.3-1.8%的Mn和0.05-0.3%的Ti中的至少一种,余量是Al和不可避免的杂质,并且包覆材料2包含6-13%的Si,余量是Al和不可避免的杂质,包覆材料1在使用期间被定位于制冷剂通道的对面。还公开了一种生产铝合金包覆片材的方法,该方法包括:在550-620℃下将形成芯材料的铝合金锭块均质化2-20小时;然后用形成包覆材料1的铝合金和形成包覆材料2的铝合金包覆锭块;热轧制所得产品;冷轧制经受了热轧制的产品,在冷轧制期间将经受了热轧制的产品在300-400℃下加热2-5小时,以使芯材料具有重结晶结构;以10-40%的轧制压下率将所得产品冷轧制至最终厚度;以及通过将产品在200-450℃下加热2-5小时来对所得产品进行回收处理。
专利文件EP-1918394-A2公开了一种抗流挂的带材合金,特别是翅片材料,其通过如下方式生产:(a)铸造,优选地借助于双辊铸造来铸造包含以下(以重量%计)的熔体:0.3-1.5%Si,≤0.5%Fe,≤0.3%Cu,1.0-2.0%Mn,≤0.5%Mg,≤4.0%Zn,≤0.5%Ni,≤0.3%每个来自IVb、Vb或Vlb族的弥散体形成元素,以及各自至多0.05%且总计至多0.15%的不可避免的杂质元素,余量的铝,以获得锭块,(b)在小于550℃、优选为400-520℃的温度下预热锭块,以形成弥散体颗粒,(c)热轧制以获得带材,(d)以至少90%,优选>95%的总压下率冷轧制步骤c)中获得的带材,得到具有第一保证应力(proof stress)值的带材,(e)随后进行热处理以递送回火(delivery temper),目的是通过回火软化材料,而不使带材合金发生任何重结晶,从而获得具有第二保证应力值的带材,所述第二保证应力值比第一保证应力值(在步骤(d)中进行冷轧制后直接获得)低10-50%,优选低15-40%,并且位于100-200MPa、更优选120-180MPa、最优选140-180MPa的0.2%保证应力范围内。
专利文件WO-2007/131727-A1公开了一种用于钎焊目的的吸收废料的包覆铝合金片材的生产方法,该方法包括:(a)从使用一定量的钎焊片材废料产生的炉料(charge)铸造芯合金锭块,所述芯合金以重量%计包含:Fe 0.06-0.6%的,Si 0.4-1.3%的,Cu 0.1-1.2%的,Mg≤0.25%的,Mn 0.5-1.5%的,Zn≤0.25%的,Ti≤0.2%,Cr 0.05-0.2%,Zr≤0.2%,任选的Sn<0.25%,V<0.25%,In<0.20%,其他元素各自≤0.05%并且总计≤0.15%,余量为铝;(b)以3-25%的包覆率将芯合金在至少一侧上用Al-Si合金包覆;(c)在热轧制之前将包覆的芯合金预热至400℃至530℃持续1至25小时;(d)热轧制;(e)冷轧制至最终厚度。钎焊片材废料的量占为制备炉料而添加的总金属重量的至少25%。该片材包括含铬的(Al、Fe、Mn)和(Al、Fe、Mn、Si)金属间化合物。没有提及LFM抵抗性。
发明描述
如在下文应理解,除非另外指示,否则铝合金和回火命名是指铝协会(AluminiumAssociation)在2018年发布的铝标准和数据以及注册记录(Aluminium Standards andData and the Registration Records)中的铝协会命名,并且是本领域技术人员众所周知的。
对于合金组成或优选合金组成的任何描述,除非另外指示,否则所有对百分比的提及均按重量百分比计。
如本文所用的术语“至多”和“至多约”明确包括但不限于其所指代的特定合金组分的重量百分比为零的可能性。例如,至多0.25%Zn可以包括不具有Zn的合金。
本发明的目的是提供制造具有提高的对LFM的抵抗性的铝合金钎焊片材产品的方法。
本发明通过提供制造适合于制造热交换器的钎焊片材产品的方法而实现或超越这个目的和其他目的以及进一步的优点,所述钎焊片材产品具有在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列铝合金钎焊层的3xxx-系列铝合金芯层,所述方法包括呈以下顺序的以下步骤:
(a)铸造(例如借助于直接激冷铸造)具有按重量%计的下面的组成的3xxx-系列铝合金芯层的轧制锭块:
Mn 0.5至1.8,
Si 至多1.2,
Fe 至多0.7,
Cu 至多1.5,
Mg 至多1.0,
Cr 至多0.25,
Zr 至多0.25,
Ti 至多0.25,
Zn 至多0.5,
其他元素和杂质各自<0.05,总计<0.15,余量为铝。
(b)将轧制锭块热轧制成厚度为2.5至10mm的热轧制片材;在热轧制之前,锭块已被预热至热轧制入口温度。任选地,将锭块在550℃至630℃范围内的温度下均质化至少1小时,优选至少4小时,随后冷却至热轧制入口温度或冷却至环境温度并再加热至热轧制入口温度。
(c)将经受了热轧制的片材冷轧制至0.1至4mm的规格,任选地在冷轧制操作期间执行一个或多个中间退火步骤,所述一个或多个中间退火步骤优选在200℃至450℃的温度范围下执行;
(d)执行软退火以使形成芯层的铝片材的微观结构重结晶;优选在250℃至450℃范围内的温度下,更优选在300℃至400℃范围内的温度下,并且更优选在350℃至420℃的温度范围内执行;
(e)对经受了软退火的片材执行进一步冷轧制,以使铝芯合金经受在5%至<10%的范围内并且优选为5%至9%、更优选为6%至9%且最优选为6%至8%的冷轧制压下率,以达到优选在0.1mm至3mm的范围内并且更优选0.2mm至2.5mm的最终冷轧制厚度;
(f)对经受了冷轧制的处于最终冷轧制厚度下的铝片材执行最终恢复退火。最终恢复退火在200℃至420℃、优选200℃至400℃、更优选在250℃至380℃且最优选在250℃至320℃的温度下执行,持续长达约7小时的时间段,使得形成芯层的铝片材基本上不进一步重结晶,而伸长率(在L方向上的A50)增加到大于10%、优选大于12%且更优选大于14%的值。
此后,将经受了最终恢复退火的片材卷取并存储以进行运输。任选地,如本领域中已知,对经受了最终恢复退火的片材执行非常轻微的拉伸或平整(导致拉伸度小于约0.5%),以增加片材产品的平整度,并在切分到最终宽度之前消除残余应力。
已经发现,冷轧制至经受了软退火的芯层的仅5%至<10%的程度与随后的最终恢复退火相结合导致钎焊片材产品不仅具有改善的可成形性(取决于最终恢复退火步骤的时间和温度),而且还具有显著降低的对LFM的易感性,并从而提供了在钎焊性能、强度和腐蚀抵抗性方面相关的改进。
根据本发明制造的3xxx-系列铝芯合金具有以重量%计的组成:
Mn 0.5至1.8,优选0.6至1.5,更优选0.6至1.25,
Si 至多1.2,优选≤0.9,更优选≤0.5,
Fe 至多0.7,优选≤0.5,
Cu 至多1.5,优选≤1.2,更优选0.20-1.2或≤0.25,
Mg 至多1.0,优选≤0.7,更优选0.10-0.7或≤0.15,
Cr 至多0.25,优选≤0.15,
Zr 至多0.25,优选≤0.15,
Ti 至多0.25,优选≤0.2,更优选0.005至0.20,
Zn 至多0.5,优选≤0.25,
其他元素和杂质各自<0.05,总计<0.15,并且余量为铝。
这种铝合金组合物允许高钎焊前成形性、高钎焊后强度和高钎焊后腐蚀抵抗性,特别是具有大于30天并且在最好的例子中是大于40天的SWAAT测试结果,并且具有高LFM抵抗性。
在实施方案中,铝芯合金具有由以下组成的组成(按重量%计):Mn 0.5-1.8,Si至多1.2,Fe至多0.7,Cu至多1.5,Mg至多1.0,Cr至多0.25,Zr至多0.25,Ti至多0.25,Zn至多0.5,其他元素和杂质各自<0.05且总计<0.15;余量为铝,并且所述组成具有如本文所述和要求保护的优选范围。
根据本发明制造的钎焊片材产品在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列铝合金钎焊层。在实施方案中,每个钎焊层的厚度为总钎焊片材厚度的4%至20%,优选5%至15%。在芯层仅在一侧上包覆有钎焊层或填充合金层的实施方案中,如果需要,可以给另一侧包覆对芯层提供增强的腐蚀保护的层。
4xxx-系列铝钎焊合金具有在4%至14%范围内的Si作为其主要合金成分。这个系列中典型的可商购获得的填充合金是AA4343、AA4045、AA4047、AA4147、AA4004、AA4104或其一些近似组成的变体。4xxx-系列铝合金可进一步含有一种或多种选定的元素(特别是Zn、In和/或Sn),其浓度被调整为在钎焊接头或填角内和附近产生期望的电化学势。通常,Zn的有意添加量为至多约5%。
在一个实施方案中,4xxx-系列铝合金钎焊层进一步含有一种或多种润湿元素,或改变熔化的Al-Si填充材料的表面张力以促进钎焊操作的元素。优选地,所述元素选自包括Bi、Y、Pb、Li、Na、Sb、Sr和Th的组,并且其中一种或多种润湿元素的总量在约0.01%至0.8%的范围内。在优选的实施方案中,一种或多种润湿元素的总量的上限为0.4%。
对于根据本发明制造的钎焊片材产品,一个或多个4xxx-系列铝合金钎焊层可以以各种方式粘结(例如通过本领域公知和最常用的经由热轧制的轧制粘结,或通过例如按照WO-2004/112992中公开的制造工艺将芯和钎焊层铸造在一起),或者经由根据US-6,705,384的铸造工艺来部分或完全地制造。
在实施方案中,根据本发明制造的钎焊片材产品具有如本文所述和要求保护并且在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列铝合金钎焊层的3xxx-系列铝合金芯层,不含定位于芯层和钎焊层之间的任何中间铝合金层,如1xxx-、3xxx或5xxx-系列合金。
在本发明的另一方面,已经发现所述方法也可以成功地应用于制造这样的钎焊片材产品,该钎焊片材产品具有在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列铝合金钎焊层的6xxx-系列铝合金芯层,并在对LFM的抵抗性和提高的可成形性方面实现了类似的改进,并且其中6xxx-系列铝合金具有以重量%计的下面的组成:
Si 0.2%至1.2%,
Mg 0.3%至1.2%,
Cu 至多0.4%,优选至多0.2%,
Fe 至多0.6%,优选0.05%至0.5%,
Mn 至多0.4%,优选至多0.2%,
Zr 至多0.2%,优选至多0.05%,
Cr 至多0.2%,优选至多0.10%,
Ti 至多0.2%,
Zn 至多0.5%,优选至多0.25%,
其他元素和杂质各自<0.05,总计<0.15,并且余量为铝。
在该组成范围内的优选的6xxx-系列铝合金是AA6060、AA6160、AA6063和AA6063A。
本发明进一步涉及一种钎焊热交换器设备,其并入了由根据本发明制造的钎焊片材产品制成的组件。钎焊片材产品尤其可以在CAB工艺中并且借助于真空钎焊来使用。特定的组件是此种钎焊热交换器设备的管或板。在优选的实施方案中,热交换器设备是堆叠板式热交换器,诸如具有板设计的油冷却器或蒸发器或增压空气冷却器,或用于电池冷却的冷却器。对于这些类型的应用,通常使用规格范围为约0.25至0.9mm的铝钎焊片材,其实际上在组装之前要进行大量成形(heavily formed)和/或深拉。特别是在这些种类的应用中,通过根据本发明的方法获得的钎焊片材产品的优点是值得注意和赞赏的。
此外,本发明涉及通过根据本发明的方法获得的钎焊片材产品在热交换器设备、特别是堆叠板式热交换器中的用途或使用方法。
还将参考附图描述本发明。图1以局部分解图示出了堆叠板式油冷却器的构造图。
图1示意性地示出了堆叠板式油冷却器1的构造的实例,其由多个堆叠板2和布置在所述堆叠板2之间的金属湍流板3(湍流插件)构成。堆叠板式油冷却器1借助于基板4和盖板5封闭。中间金属板6插入在最上面的金属湍流板3和盖板5之间。油和液体冷却剂的连接部布置在相对较厚的基板4中,但在该图1中看不到或未示出。与此相对,盖板5是闭合的;它在这个实施方案中具有压印的印模10、12。特别地,在该实例中,堆叠板2可以由通过根据本发明的方法制造的钎焊片材产品制成。
现在将参考根据本发明的非限制性实施例说明本发明。
实施例
在工业规模的制造中,已经将3xxx-系列铝芯合金DC-铸造为具有按重量%计的下面的组成:1.05%Mn,0.45%Cu,0.25%Mg,0.20%Fe,0.09%Ti,0.06%Si,0.1%Zn,余量为铝和不可避免的杂质。
如本领域中常规的那样,经由轧制粘结在芯合金的两侧包覆4xxx-系列钎焊填充合金层,其具有按重量%计的下面的组成:9.9%Si,0.7%Mg,0.2%Fe,0.06%Zn,0.07%Bi,0.02%Cu,余量为铝和不可避免的杂质。每个填充合金钎焊层的厚度为总钎焊片材厚度的10%。
将钎焊片材包装热轧制和冷轧制至0.39mm,并在370℃下执行软退火,持续2小时(条件1)。
接下来,以约7.7%的压下率将经受了软退火的冷轧制钎焊片材产品冷轧制至0.36mm的最终规格(条件2),随后将其在370℃下恢复退火3小时(条件3)。
如本领域常见和技术人员已知,通过使用标准拉伸测试装备拉伸约4%以模拟由用于生产热交换器的组件的工业过程(诸如冲压和轧制成形)产生的变形来对条件1、2和3的钎焊片材产品进行模拟的“轻微冷加工”处理。在利用通过在600℃下浸泡3分钟进行的模拟惰性气体气氛钎焊循环之后,使用标准金相学在金相截面上测量4%拉伸钎焊片材产品的芯穿透深度(LFM)。
条件1中的钎焊片材产品的芯穿透深度为约40微米,而条件2和条件3中的芯部穿透深度为约23微米。
对于每种情况,使用适用的行业标准DIN EN ISO 6892-1:2017-02,在L方向上测量伸长率(A50)。作为三个测量值的平均值:
条件1:14.9%
条件2:9.0%
条件3:15.1%
并且,在条件2中在L方向上,测得的Rp0.2为148MPa且Rm为156MPa,而在条件3下,测得的Rp0.2为84MPa且Rm为152MPa。
从这些实验中可以看出,在O型回火条件下,当以A50伸长率表示时,钎焊片材产品具有非常好的可成形性,但同时对LFM的抵抗性非常差。通过施加在5%至<10%的范围内的进一步的冷轧制压下率,可以显著提高对LFM的抵抗性。然而,这种对LFM的抵抗性的增加与可成型性降低、低伸长率和高Rp0.2相关联。然而,在5%至<10%的范围内的冷轧制压下率与恢复最终退火相结合提供了有利的增加的对LFM的抵抗性以及与O型回火材料相当或甚至更佳的可成形性。
在对相同钎焊片材的进一步系列测试中,已应用了与条件3密切相关的工艺,但在约300℃的较低温度下进行了约3小时的恢复退火。已经发现,对于相同的合金组合,芯穿透深度进一步减小到小于17微米,同时具有相似的可成形性性能。
这使得根据本发明制造的钎焊片材产品适用于热交换器,特别是适用于制造堆叠板式热交换器的组件。
本发明不限于前面描述的实施方案,并且可以在如由所附权利要求书限定的本发明的范围内广泛地变化。

Claims (27)

1.一种制造具有在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列铝合金钎焊层的3xxx-系列铝合金芯层的钎焊片材产品的方法,所述方法包括以下步骤:
(a)铸造具有按重量%计的下面的组成的3xxx-系列铝合金芯层的轧制锭块:
Mn 0.5至1.8,
Si至多1.5,
Fe至多0.7,
Cu至多1.5,
Mg至多1.0,
Cr至多0.25,
Zr至多0.25,
Ti至多0.25,
Zn至多0.5,
其他元素和杂质各自<0.05,总计<0.15,余量为铝;
(b)将所述轧制锭块热轧制成厚度为2.5至10mm的热轧制片材;
(c)将所述热轧制片材冷轧制至0.1至4mm的规格,任选地在冷轧制操作期间执行中间退火步骤;
(d)执行软退火以使铝片材的微观结构重结晶;
(e)以在5%至<10%的范围内的冷轧制压下率将经受了软退火的片材进一步冷轧制至最终冷轧制厚度;
(f)对经受了冷轧制的处于最终冷轧制厚度下的铝片材执行恢复退火,所述恢复退火在200℃至420℃范围内的温度下执行。
2.根据权利要求1所述的方法,其中步骤(d)是在250℃至450℃范围内的温度下执行软退火以使铝片材的微观结构重结晶,且步骤(e)是以在5%至9%的范围内的冷轧制压下率将经受了软退火的片材进一步冷轧制至最终冷轧制厚度。
3.根据权利要求1所述的方法,其中步骤(f)期间的所述恢复退火在200℃至400℃范围内的温度下执行。
4.根据权利要求1所述的方法,其中步骤(f)期间的所述恢复退火在250℃至380℃范围内的温度下执行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中步骤(f)期间的所述恢复退火要使所述钎焊片材产品的伸长率大于10%。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中步骤(f)期间的所述恢复退火要使所述钎焊片材产品的伸长率大于12%。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中步骤(f)期间的所述恢复退火要使所述钎焊片材产品的伸长率大于14%。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中在步骤(c)的所述冷轧制操作期间的所述中间退火在200℃至450℃的范围内的温度下执行。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,所述3xxx-系列铝合金的Mg含量在至多0.7%的范围内。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,所述3xxx-系列铝合金的Mg含量在0.1%至0.7%的范围内。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中步骤(e)期间的所述最终冷轧制厚度要达到在0.1mm至3mm的范围内的厚度。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中步骤(e)期间的所述最终冷轧制厚度要达到在0.2mm至2.5mm的范围内的厚度。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中步骤(e)期间的所述最终冷轧制厚度要达到在0.25mm至0.9mm的范围内的厚度。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金的Mn含量在0.6%至1.5%的范围内。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金的Mn含量在0.6%至1.25%的范围内。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金的Si含量在至多0.9%的范围内。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金的Si含量在至多0.5%的范围内。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金的Cu含量在至多1.2%的范围内。
19.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金的Cu含量在0.20%至1.2%的范围内。
20.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金的Cu含量在至多0.25的范围内。
21.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金芯层在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列铝合金钎焊层,其中每个钎焊层的厚度为总钎焊片材厚度的4%至20%。
22.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述3xxx-系列铝合金芯层在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列铝合金钎焊层,其中每个钎焊层的厚度为总钎焊片材厚度的5%至15%。
23.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中具有在一侧或两侧上包覆有4xxx-系列铝合金钎焊层的3xxx-系列铝合金芯层的钎焊片材产品不含定位于所述芯层和所述钎焊层之间的任何中间铝合金层。
24.热交换器,其并入了由根据权利要求1至23中任一项制造的铝片材制成的管或板。
25.根据权利要求24所述的热交换器,其中所述热交换器是堆叠板式热交换器。
26.根据权利要求1至23中任一项制造的具有3xxx-系列铝合金芯层的铝合金钎焊片材产品在热交换器中的用途。
27.根据权利要求1至23中任一项制造的具有3xxx-系列铝合金芯层的铝合金钎焊片材产品在堆叠板式热交换器中的用途。
CN202080011962.0A 2019-01-31 2020-01-21 制造钎焊片材产品的方法 Active CN113396052B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19154779.3 2019-01-31
EP19154779 2019-01-31
PCT/EP2020/051363 WO2020156877A1 (en) 2019-01-31 2020-01-21 Method of manufacturing a brazing sheet product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113396052A CN113396052A (zh) 2021-09-14
CN113396052B true CN113396052B (zh) 2023-07-18

Family

ID=65276005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080011962.0A Active CN113396052B (zh) 2019-01-31 2020-01-21 制造钎焊片材产品的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220161372A1 (zh)
EP (1) EP3917771A1 (zh)
JP (1) JP2022517861A (zh)
CN (1) CN113396052B (zh)
WO (1) WO2020156877A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112048643A (zh) * 2020-08-07 2020-12-08 江苏鼎胜新能源材料股份有限公司 一种ptc用复合铝材及其制造方法
CN112338390A (zh) * 2020-09-30 2021-02-09 银邦金属复合材料股份有限公司 一种无钎剂钎焊用铝合金复合材料及制备方法
CN112746199B (zh) * 2020-12-16 2022-05-31 银邦金属复合材料股份有限公司 百叶窗用铝合金及其制备方法
WO2023079572A1 (en) * 2021-11-02 2023-05-11 Hindalco Industries Limited Method of making aluminium brazing sheet
WO2023122375A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Arconic Technologies Llc Brazing sheets, articles formed from brazing sheets, and methods of forming articles
CN114807795B (zh) * 2022-04-29 2023-02-28 中南大学 提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法及铬锆铜合金工件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007131727A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Method of producing a clad aluminum alloy sheet for brazing purposes and sheet produced by said method
CN101407874A (zh) * 2006-10-13 2009-04-15 萨帕铝热传输有限公司 高强度和抗垂弛的散热片材料
CN101629257A (zh) * 2009-08-14 2010-01-20 江阴新仁科技有限公司 一种0.022mm耐温装饰箔及其制备方法
EP2243589A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-27 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Aluminum alloy clad sheet for heat exchangers and method of producing the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2816534B1 (fr) * 2000-11-16 2003-01-31 Pechiney Rhenalu Procede de fabrication d'une bande plaquee en alliage d'aluminium pour la fabrication d'echangeurs de chaleur brases
US6705384B2 (en) 2001-10-23 2004-03-16 Alcoa Inc. Simultaneous multi-alloy casting
ES2297431T5 (es) 2003-06-24 2019-10-09 Novelis Inc Procedimiento de colada de un lingote compuesto
JP5730655B2 (ja) * 2011-04-21 2015-06-10 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器用プレートフィン材およびその製造方法ならびに該プレートフィン材を用いた熱交換器およびその製造方法
MX2015001174A (es) 2012-07-27 2015-11-23 Gränges Sweden Ab Material en forma de cinta con excelente resistencia contra la corrosion despues del latonado.
JP2017066494A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社Uacj 熱交換器用アルミニウム合金材及びその製造方法
CN106498241B (zh) * 2016-11-04 2019-07-23 银邦金属复合材料股份有限公司 一种翅片材料及其生产方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007131727A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Method of producing a clad aluminum alloy sheet for brazing purposes and sheet produced by said method
CN101407874A (zh) * 2006-10-13 2009-04-15 萨帕铝热传输有限公司 高强度和抗垂弛的散热片材料
EP2243589A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-27 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Aluminum alloy clad sheet for heat exchangers and method of producing the same
CN101629257A (zh) * 2009-08-14 2010-01-20 江阴新仁科技有限公司 一种0.022mm耐温装饰箔及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020156877A1 (en) 2020-08-06
EP3917771A1 (en) 2021-12-08
US20220161372A1 (en) 2022-05-26
CN113396052A (zh) 2021-09-14
JP2022517861A (ja) 2022-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113396052B (zh) 制造钎焊片材产品的方法
EP1753885B1 (en) Process for producing an aluminium alloy brazing sheet, aluminium alloy brazing sheet
KR101216820B1 (ko) 알루미늄합금 브레이징 시트 제조방법 및 경량 브레이징열교환기 조립체
US7407714B2 (en) Process by producing an aluminium alloy brazing sheet, aluminium alloy brazing sheet
EP1648694B1 (en) High strength aluminium alloy brazing sheet
US7514155B2 (en) High strength aluminium alloy brazing sheet
JP5037129B2 (ja) 高強度アルミニウム合金ろう付けシート、ろう付けされた組立構造およびそれらの製造方法
US6352789B1 (en) Brazing sheet and method of making same
CN109072357B (zh) 包含轧制铝合金的热交换器
US20110042053A1 (en) Sandwich material for brazing with high strength at high temperature
US9546829B2 (en) Brazing sheet core alloy for heat exchanger
EP2418042A1 (en) Aluminium brazing sheet material for tubes
EP3797034B1 (en) Brazed heat exchanger
WO2015141193A1 (ja) アルミニウム合金クラッド材及びその製造方法、ならびに、当該アルミニウム合金クラッド材を用いた熱交換器及びその製造方法
EP3962692A1 (en) Interliner for roll bonded brazing sheet
JP2017172025A (ja) 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材
US20220145432A1 (en) Strip of aluminium alloy for manufacturing brazed heat exchangers
US20220002843A1 (en) Strip of aluminium alloy for manufacturing brazed heat exchangers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Koblenz, Germany

Applicant after: Novelis Coblenz LLC

Address before: Koblenz, Germany

Applicant before: ALERIS ROLLED PRODUCTS GERMANY GmbH

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant