長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材，由芯材和包覆在芯材上下兩面的包覆材組成，每面包覆材厚度占總厚度的8～12%，所述芯材組成成分及重量百分比為：Fe+Mn≤1.8%、Si：0.05～0.15%、Cu：0.40～0.60%、Mg：0.15～0.30%、Zn：≤0.05%、Cr：≤0.05%、Ti：0.07～0.10%，其它元素單個含量＜0.03%，總量＜0.15%，余量為鋁，其中Mg/Si≥1.7；所述包覆材為鋁硅合金，所述鋁硅合金組成成分及重量百分比為：Fe：≤0.25%，Si：7.0～10.5%，Ti：≤0.05%，P：≤0.05%，其它元素單個含量＜0.03%，總量＜0.15%，余量為鋁。本發(fā)明鋁合金復合帶材具有良好的加工性能、焊接性能、釬焊后力學性能以及優(yōu)越的耐腐蝕性能。
【專利說明】長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金復合帶材及其制造方法，更具體地說，涉及一種長壽命的，汽車熱交換器用鋁合金復合帶材及其制造方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界性能源危機的不斷加劇，汽車工業(yè)普遍注重于開發(fā)輕量化材料來解決這一問題。鋁合金由于質(zhì)量輕，資源豐富，價格較低，成為汽車輕量化的首選材料。汽車熱交換器作為汽車中的一個重要部件，開始逐步鋁制化，以達到減輕汽車自重和降低成本的雙重目的。汽車熱交換器中用于焊接的管子采用帶焊接層的鋁合金復合帶材，其加工工藝和工作環(huán)境要求復合帶材在釬焊后必須具有高強度、高抗下垂性、高耐腐蝕性能，但是目前國產(chǎn)的汽車散熱器用復合帶材性能普遍較差且不穩(wěn)定，影響熱交換器使用壽命。因此，開發(fā)高強度、高抗下垂性能的鋁合金復合帶材，對于汽車熱交換來說具有重要的意義。
[0003]專利“一種蒸發(fā)器管板用鋁合金復合帶材及其制造方法”，專利號:CN101545062A，對芯材AA3003鋁合金化學成分進行改進，雖能起到一定的提高強度的目的，但并未從微觀組織對材料性能影響方面進行針對性的工藝改進，故其綜合性能的改善有一定局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的任務在于提供了一種長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材，提高釬焊后的強度、抗下垂性能以及耐腐蝕性能，從根本上改善材料的使用性能，同時，包覆材的改善有助于提高焊接時Si的流動性。
[0005]本發(fā)明的另一個任務在于提供這種長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材的制造方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案是這樣的，一種長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材，其特征在于，由芯材和包覆在芯材上下兩面的包覆材組成，每面包覆材厚度占總厚度的8~12%，所述芯材組成成分及重量百分比為:Fe+Mn ( 1.8%、S1:0.05~0.15%、Cu:0.40~
0.60%、Mg:0.15 ~0.30%、Zn:≤0.05%、Cr:≤0.05%、Ti:0.07 ~0.10%，其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁，其中Mg/Si≤1.7 ;所述包覆材為鋁硅合金，所述鋁硅合金組成成分及重量百分比為:Fe .( 0.25%，Si:7.0~10.5%，T1:≤0.05%, P:≤0.05%,其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁。
[0007]優(yōu)選的，所述芯材組成成分及重量百分比為:Fe+Mn:1.65%、S1:0.05%、Cu:0.4%、Mg:0.15%,Zn S 0.05%,Cr S 0.05%,Ti:0.1%，其它元素單個含量< 0.03%,總量< 0.15%,余量為鋁；所述包覆材為鋁硅合金，所述鋁硅合金組成成分及重量百分比為:Fe:0.12%，Si:7%, Ti:0.02%, P 0.05%，其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁。
[0008]優(yōu)選的，所述芯材組成成分及重量百分比為:Fe+Mn:1.5%、S1:0.l%、Cu:0.5%、Mg:0.17%,Zn 0.05%,Cr S 0.05%,T1:0.08%，其它元素單個含量< 0.03%,總量< 0.15%，余量為鋁；所述包覆材為鋁硅合金，所述鋁硅合金組成成分及重量百分比為:Fe:0.17%，Si:8.5%，Ti:0.03%, P 0.05%，其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁。
[0009]本發(fā)明長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材的制造方法，包括以下工藝步驟:
[0010](I)芯材、包覆材鑄造，按各組分重量百分比將原材料加入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)熔煉、精煉后鑄造，組成成分Ti以Al-T1-B絲形式在流槽中加入，所述熔煉時，包覆材采用P含量為
4.5%的Al-P中間合金變質(zhì)劑，變質(zhì)溫度760V~780°C ；
[0011](2)鋸切、銑面，將芯材、包覆材鑄錠頭、尾縮孔鋸掉，之后在銑面機上將表面氧化皮、偏析瘤纟先凈；
[0012](3)焊接，將芯材與包覆材清洗后，按8~12%的配比焊接成三層的復合錠；
[0013](4)預熱，將三層復合錠放入立推式加熱爐中加熱；
[0014](5)復合熱軋，將鑄錠經(jīng)23道次軋至5.0mm厚的熱軋坯料；
[0015](6)粗、中軋，在冷軋機上將5.0mm厚度的熱軋坯料經(jīng)5道次軋制至0.20~0.40mm的帶材；
[0016](7)成品退火，將0.3~0.45mm的鋁帶材放在退火爐里進行退火；
[0017](8)拉矯，將成品退火后的鋁帶在拉矯機上進行拉矯；
[0018](9)精密分切，將拉矯后的鋁帶材在精密分切機上分剪成所需寬度。
[0019]優(yōu)選的，所述步`驟(1)中，熔煉和精煉溫度為730~780°C，精煉時間20分鐘，精煉時氮氣壓力為0.2MPa。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟(1)中鑄造溫度為680~700°C。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(4)中加熱溫度500~510°C，到溫保溫時間4~7小時。
[0022]優(yōu)選的，所屬步驟(5)開軋溫度為480~490°C，終軋溫度為300~330°C。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟(7)成品退火的退火溫度280~320°C，保溫7小時。
[0024]本發(fā)明長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材芯材合金成分進行特殊控制，F(xiàn)e+Mn:^ 1.8%，否則會形成粗大的(FeMn) Al6粗大片狀偏析聚集物，將顯著降低合金的力學性能和工藝性能，Mg/Si≤1.7，少量的Mg和Si會形成Mg2Si相，多余的Mg可以提高屈服強度，適量的Cu和Mg的同時存在，釬焊過程中，會從固溶體中析出，形成S(Al2CuMg)相質(zhì)點，可以提高材料的強度。同時，由于加入了一定含量的Cu元素，電化學電位為-690~-715mv，有利于與翅片之間形成較大的電位差，可以有效保護管子，延長使用壽命O
[0025]本發(fā)明長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材包覆材熔煉時通過Al-P中間合金變質(zhì)處理，具有變質(zhì)效果長效、環(huán)保、加入量少、使用成本低的優(yōu)點。粗大初晶Si的存在不利于焊接時的流動，且局部易發(fā)生溶蝕，影響熱交換器使用壽命。如圖1所示，變質(zhì)后，消除了粗大的初晶Si，成品皮材未發(fā)現(xiàn)大顆粒Si，且Si顆粒細小均勻，同時共晶Si也得到細化。
[0026]本發(fā)明長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材包覆材熔煉時控制Al-P中間合金的變質(zhì)溫度，為760°C~780°C。若變質(zhì)溫度過低，結晶核心Al-P會在鋁液中凝聚成團而降低變質(zhì)效果，隨著溫度的繼續(xù)降低，甚至完全失去變質(zhì)效果，若變質(zhì)溫度過高，不僅增加合金的氧化、吸氣，而且會使Al-P質(zhì)點熔化過甚，也會影響變質(zhì)效果。
[0027]本發(fā)明長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材釬焊后具備長條狀粗大的晶粒組織，這一組織可以有效阻礙釬焊時包覆材中的Si向芯材滲透，減少滲透深度，提高抗下垂性能。釬焊后芯材晶粒長度大于100 μ m，晶粒長寬比大于3.4。
[0028]本發(fā)明長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材，通過釬焊后皮材與芯材界面處形成一定厚度色帶，如圖4所示，該色帶可進一步阻礙Si擴散，且能增強釬焊后強度，增加耐腐蝕性，延長材料使用壽命，我們稱之為棕色帶(Brown Band)，棕色帶平均厚度大于40 μ m。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為變質(zhì)后包覆材金相圖；
[0030]圖2為實施例1釬焊后芯材組織金相圖；
[0031]圖3為實施例3釬焊后芯材組織金相圖；
[0032]圖4為棕色帶金相圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0034]實施例1:
[0035]( I)將按下表所述組成成分百分比準備的原材料放入熔煉爐中，芯材熔煉時熔體溫度為760°C，靜置爐內(nèi)精煉溫度為745°C，精煉時間20分鐘；包覆材熔煉時添加P含量為
4.5%的Al-P中間合金變質(zhì)劑，每噸鋁液添加`8kg左右，變質(zhì)溫度為760°C，攪拌后靜置10分鐘倒爐，靜置爐內(nèi)精煉溫度為740°C，精煉時間20分鐘；芯材、包覆材化學成分見下表。
[0036]
【權利要求】
1.一種長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材，其特征在于，由芯材和包覆在芯材上下兩面的包覆材組成，每面包覆材厚度占總厚度的8~12%，所述芯材組成成分及重量百分比為:Fe+Mn ≤ 1.8%、Si:0.05 ~0.15%、Cu:0.40 ~0.60%、Mg:0.15 ~0.30%、Zn:≤0.05%,Cr ≤ 0.05%,T1:0.07 ~0.10%，其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁，其中Mg/Si ^ 1.7 ;所述包覆材為鋁硅合金，所述鋁硅合金組成成分及重量百分比為:Fe:≤ 0.25%, Si:7.0 ~10.5%, T1:≤ 0.05%, P:≤ 0.05%，其它元素單個含量< 0.03%,總量< 0.15%，余量為鋁。
2.根據(jù)權利要求1所述的長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材，其特征在于:所述芯材組成成分及重量百分比為:Fe+Mn:1.65%、S1:0.05%、Cu:0.4%、Mg:0.15%、Zn:≤0.05%、Cr:≤ 0.05%、T1:0.1%，其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁；所述包覆材為鋁硅合金，所述鋁硅合金組成成分及重量百分比為:Fe:0.12%，S1:7%，Ti:0.02%，P:≤0.05%，其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁。
3.根據(jù)權利要求1所述的長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材，其特征在于:所述芯材組成成分及重量百分比為:Fe+Mn:1.5%、S1:0.1%、Cu:0.5%、Mg:0.17%、Zn:≤ 0.05%、Cr.≤ 0.05%、T1:0.08%，其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁；所述包覆材為鋁硅合金，所述鋁硅合金組成成分及重量百分比為:Fe:0.17%，Si:8.5%，T1:0.03%, P:≤0.05%，其它元素單個含量< 0.03%，總量< 0.15%，余量為鋁。
4.一種長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材的制造方法，其特征在于:包括以下工藝步驟: (1)芯材、包覆材鑄造，按各組分重量百分比將原材料加入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)熔煉、精煉后鑄造，組成成分Ti以Al-T1-B絲形式在流槽中加入，所述熔煉時，包覆材采用P含量為4.5%的Al-P中間合金變質(zhì)劑，變質(zhì)溫度760V~780V ； (2)鋸切、銑面，將芯材、包覆材鑄錠頭、尾縮孔鋸掉，之后在銑面機上將表面氧化皮、偏析瘤纟先凈； (3)焊接，將芯材與包覆材清洗后，按8~12%的配比焊接成三層的復合錠； (4)預熱，將三層復合錠放入立推式加熱爐中加熱； (5)復合熱軋，將鑄錠經(jīng)23道次軋至5.0mm厚的熱軋坯料； (6)粗、中軋，在冷軋機上將5.0mm厚度的熱軋坯料經(jīng)5道次軋制至0.20~0.40mm的帶材; (7)成品退火，將0.3~0.45mm的鋁帶材放在退火爐里進行退火； (8)拉矯，將成品退火后的鋁帶在拉矯機上進行拉矯； (9 )精密分切，將拉矯后的鋁帶材在精密分切機上分剪成所需寬度。
5.根據(jù)權利要求5所述的長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材的制造方法，其特征在于:所述步驟(1)中，熔煉和精煉溫度為730~780°C，精煉時間20分鐘，精煉時氮氣壓力為 0.2MPa。
6.根據(jù)權利要求5所述的長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材的制造方法，其特征在于:所述步驟(1)中鑄造溫度為680~700°C。
7.根據(jù)權利要求5所述的長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材的制造方法，其特征在于:所述步驟⑷中加熱溫度500~510°C，到溫保溫時間4~7小時。
8.根據(jù)權利要求5所述的長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材的制造方法，其特征在于:所屬步驟(5)開軋溫度為480~490°C，終軋溫度為300~330°C。
9.根據(jù)權利要求5所述的長壽命汽車熱交換器用鋁合金復合帶材的制造方法，其特征在于:所述步驟(7)成品退火`的退火溫度280~320°C，保溫7小時。
【文檔編號】C22C21/00GK103695725SQ201310726171
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】曹琦, 張敏達, 趙娜, 吳永新 申請人:江蘇常鋁鋁業(yè)股份有限公司