專利名稱：用于熱交換器翅片的鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的合金及其制備方法，具體是一種用于熱交換器翅片的釬焊后屈服強度為55MPa以上的鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
3003A1 (Al-Mn系)合金具有輕質(zhì)、導(dǎo)熱性好、耐蝕性優(yōu)良、適度的強度和可焊性等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、航空、航天尤其是汽車領(lǐng)域(摘自呂冰.鋁板帶材市場分析與預(yù)測.有色金屬加工.2007， 36(1) :1-5)。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，近幾年我國汽車行業(yè)出現(xiàn)了快速發(fā)展，對汽車熱交換器的需求量迅速增加。作為一種可以替代純銅的熱傳輸材料，3003A1合金被大量應(yīng)用于汽車熱交換器(如水箱散熱器、冷凝器與蒸發(fā)器)以實現(xiàn)降低成本、汽車輕量化和節(jié)能的目的。 熱交換器用3003A1合金板帶箔或A1-Si/3003A1/Al-Si復(fù)合箔多采用鑄造+軋制(熱軋，冷軋)方法制造。影響板帶箔最終性能的因素較多，包括合金成分、鑄造工藝、熱軋和冷軋工藝、熱處理工藝等。合金成分被認(rèn)為是控制合金箔加工性能和最終釬焊性能的關(guān)鍵。在不斷提高整車設(shè)計水平尤其是提高熱交換器類關(guān)鍵部件性能的發(fā)展趨勢下，通過合金化設(shè)計來提高3003A1合金的強度特性以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化成為一個有效的途徑。
經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，瑞典專利SE-510272，
公開日1996_01_14，記載了——禾中"Highstrength aluminum alloy for brazed heat exchangers"(用于針輝熱交換器的高強度鋁合金)，該專利發(fā)明了一種含鋅量較高的高錳(1.4-1.8wt%)低硅(0. 5-1. Owt% )鋁合金(商業(yè)牌號FA6815)，采用該合金制造的熱交換器翅片用鋁合金箔釬焊后抗拉強度為130MPa，屈服強度為50MPa。但是由于高性能熱交換器的需要，該發(fā)明所設(shè)計的合金箔釬焊后力學(xué)性能仍然需要改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于熱交換器翅片的鋁合金及其制備方法，通過向含錳量適中的鋁錳合金中添加高含量硅元素和鋅元素來實現(xiàn)力學(xué)強化，采用鑄造、熱軋、冷軋工藝制備了相應(yīng)的板帶箔材。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明涉及一種用于熱交換器翅片的鋁合金，其成分配比為Mn :1.0-1. 3wt%、Si : 1. 0-1. 3wt % 、 Fe :0. 3-0. 6wt % 、 Cu :0. 05-0. 2wt % 、 Zn :0. 6-2. 7wt % 、 Zr :0. 05-0. 2wt^、其余為Al。 本發(fā)明涉及上述用于熱交換器翅片的鋁合金的制備方法，包括以下步驟
第一步、依次選取Al、 Mn、 Si、 Fe、 Cu、 Zn和Zr，經(jīng)熔煉澆注成20-100mm的板帶材后銑面，然后對板帶材銑面進行熱軋，得到合金粗坯；其中Mn、 Si、 Fe、 Cu、 Zn和Zr分別占總質(zhì)量的1. 0-1. 3wt % 、 1. 0-1. 3wt % 、0. 3-0. 6wt % 、0. 05-0. 2wt % 、0. 6-2. 7wt %和0. 05-0. 2wt%。
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所述的熔煉澆注是指在惰性氣體保護環(huán)境下用熔煉爐升溫至700-76(TC將合金熔化均勻后澆注入鋼制模具內(nèi)冷卻。 所述的熱軋是指在500°C _5201:的加熱爐中預(yù)熱后將板帶材銑面熱軋至厚度為2-4mm。 第二步、將合金粗坯進行多道次冷軋后經(jīng)中溫退火并繼續(xù)冷軋，獲得用于熱交換器翅片的冷軋合金箔。 所述的中溫退火是指在360°C _420°〇的環(huán)境下退火；
所述的冷軋合金箔的厚度為0. lmm。 將冷軋鋁合金箔經(jīng)過模擬釬焊熱處理后在電子拉伸試驗機上進行室溫拉伸力學(xué)性能評價，所述的模擬釬焊熱處理是指在600°C的熱處理爐內(nèi)保溫5分鐘后出爐冷卻至室溫。 采用本發(fā)明制備所得的鋁合金焊后抗拉強度可高達145MPa，屈服強度大于55MPa，能方便適用于熱交換器的翅片制造領(lǐng)域。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。 實施例1 本實施例采用熔煉和鑄造方法首先制備Al-l. 2Mn-l. lSi-0. 5Fe_0. 05Cu_l. 8Zn-0.2Zr合金板材(厚度為30mm)，銑面至厚度為25mm后在50(TC加熱1小時后熱軋成4mm，其后冷軋至0. 15mm，在38(TC退火后冷軋至0. 10mm，采用模擬釬焊熱處理后用電子拉伸試驗機測試合金箔的力學(xué)性能，合金箔的抗拉強度為145MPa，屈服強度為56MPa。這些強度特性均優(yōu)于FA6815合金的數(shù)值，明顯優(yōu)于商業(yè)3003鋁合金的焊后屈服強度(40MPa)。
實施例2 采用熔煉和鑄造方法首先制備Al-l. lMn-l. 2Si-0. 4Fe_0. 05Cu_l. 5Zn_0. 10Zr合金板材(厚度為35mm)，銑面至厚度為30mm后在50(TC加熱1小時后熱軋成3mm，其后冷軋至0. 15mm，在38(TC退火后冷軋至0. 10mm，模擬釬焊熱處理后測試合金箔的抗拉強度大于l極Pa。 實施例3 采用熔煉和鑄造方法首先制備Al-l. 3Mn-l. lSi-0. 6Fe_0. lCu-1. 4Zn_0. 15Zr合金板材(厚度為25mm)，銑面至厚度為20mm后在50(TC加熱1小時后熱軋和冷軋至0. 15mm，在39(TC退火后冷軋至0. lOmm，模擬釬焊熱處理后測試合金箔的抗拉強度大于140MPa，屈服強度為55MPa。 顯然，與熱交換器翅片合金(商業(yè)3003鋁合金和FA6815合金)相比，本實施例制備的合金具有高強度特點，可獲得焊后屈服強度大于55MPa的熱交換器翅片用合金箔。該性能的獲得主要是由于采用合理的成分設(shè)計，即鋁合金中錳含量適中以減少粗大含錳化合物的產(chǎn)生，硅含量較高以提高焊后強度。
權(quán)利要求
一種用于熱交換器翅片的鋁合金，其特征在于，其成分配比為Mn1.0-1.3wt％、Si1.0-1.3wt％、Fe0.3-0.6wt％、Cu0.05-0.2wt％、Zn0.6-2.7wt％、Zr0.05-0.2wt％、其余為Al。
2. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熱交換器翅片的鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、依次選取Al、Mn、Si、Fe、Cu、Zn和Zr，經(jīng)熔煉澆注成20-100mm的板帶材后銑面，然后對板帶材銑面進行熱軋，得到合金粗坯；其中Mn、Si、Fe、Cu、Zn和Zr分別占總質(zhì)量的1. 0-1. 3wt%、l. 0-1. 3wt%、0. 3-0. 6wt%、0. 05—0. 2wt%、0. 6-2. 7wt^禾口 0. 05—0. 2wt%。第二步、將合金粗坯進行多道次冷軋后經(jīng)中溫退火并繼續(xù)冷軋，獲得用于熱交換器翅片的冷軋合金箔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于熱交換器翅片的鋁合金的制備方法，其特征是，所述的熔煉澆注是指在惰性氣體保護環(huán)境下用熔煉爐升溫至700-76(TC將合金熔化均勻后澆注入鋼制模具內(nèi)冷卻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于熱交換器翅片的鋁合金的制備方法，其特征是，所述的熱軋是指在500°C _5201:的加熱爐中預(yù)熱后將板帶材銑面熱軋至厚度為2-4mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于熱交換器翅片的鋁合金的制備方法，其特征是，所述的中溫退火是指在360°C _4201:的環(huán)境下退火。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于熱交換器翅片的鋁合金的制備方法，其特征是，所述的所述的冷軋合金箔的厚度為0. lmm。
全文摘要
一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的用于熱交換器翅片的鋁合金及其制備方法，所得合金的成分配比為Mn1.0-1.3wt％、Si1.0-1.3wt％、Fe0.3-0.6wt％、Cu0.05-0.2wt％、Zn0.6-2.7wt％、Zr0.05-0.2wt％、其余為Al。本發(fā)明通過向含錳量適中的鋁錳合金中添加高含量硅元素和鋅元素來實現(xiàn)力學(xué)強化，采用鑄造、熱軋、冷軋工藝制備了相應(yīng)的板帶箔材。
文檔編號C22C21/00GK101775528SQ20101012917
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者丁冬雁, 朱美俊, 李明, 毛大立, 陳國楨, 高勇進 申請人:上海交通大學(xué);華峰鋁業(yè)股份有限公司