超高强度耐蚀易切削加工的铝合金散热材料及制法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种超高强度耐蚀侣合金散热材料及其制备方法，该散热片可W有针 焊层或没有针焊层包层。
【背景技术】
[0002] 对于由侣针焊薄板制成的产品，特别是用于热交换器，尤其是汽车应用的针焊薄 板或翅片，存在日益增加的减轻重量和减少成本的要求。侣热交换器由针焊在形成工作流 体通道的侣合金材料上的侣合金翅片料等组成，为了改善热交换器性能特性，作为该侣合 金翅片材料基本特性，要求其具有牺牲阳极作用，W及防止形成工作流体通道材料的腐蚀。 在现代CAB炉中已经实现了散热片强度的增加，运就限制使用某些W前用于真空针焊带的 合金元素。散热片必须易于生产加工，并且在针焊前轻微变形，运给交货条件下的成形性提 出了新要求。散热片的带需在50-500ym的薄厚度交货并且需切成窄条的要求使得其在完 全软化退火时，非常难于加工。因此，散热片的带经常在成形性受到限制的半硬化条件下交 货。
[0003] 只有当新材料满足既要达到较高的的针焊后强度，又不危害在针焊期间抗下垂性 和耐蚀性的要求，才允许用于具有针焊后高强度的更薄的散热片。
[0004] 为了满足W上基本特性，翅片料中添加有儘和铁，可W提高合金强度、耐蚀性W及 导电率。但高儘和高铁易形成的大颗粒含铁儘化合物形成再结晶核屯、，导致强度塑性降低， 并且大颗粒化合物硬度大会导致较薄侣锥出现穿孔。 阳005] 专利沈510272C2中公开了一种合金成分为：《0. 7%的Fe、1.4% -2. 0%的Mn、 0. 5% -1. 5%的Si、《0. 5%的Mg、《0. 1%的Cu、《2. 5%的Zn、0. 05% -0. 3%Zr、W及余 量侣和不可避免的杂质元素，热社之前，在不高于550°C预热铸锭少于12小时，接着冷社、 中间退火并最终冷社到H14的交货状态。针焊后该材料屈服强度仅为50MPa，并且，作为交 货状态的带锥具有仅1. 5%的延伸率，形变性能相当低，该专利没有考虑针焊过程中可能穿 孔的问题。
[0006] 专利CN101407874B公开了一种侣儘带板的生产方法，所述的合金成分为： 0. 3 % -1. 5 % 的Si,《0. 5 % 的Fe,《0. 3 % 的Cu, 1. 0 % -2. 0 % 的Mn,《0. 5 % 的Mg、 《4%的化，《0.3%的IVb、Vb或V扣族元素的各种元素，W及不可避免的杂质元素，余 量为侣。该合金在450-520°C预热溫度预热后热社，90%冷社压下率，热处理后屈服强度为 50-90MPa，针焊后有高的强度和抗下垂性，在针焊过程中对针焊穿透性有敏感性。该专利 含有一定量的Mg元素，Mg元素在针焊过程中容易氧挥发在侣锥表面氧化膜，阻挡针焊液结 合，对针焊性能不利，虽然H18、肥4热处理条件下，屈服强度大于60MPa，但在H14处理交货 状态下，其屈服强度相对偏低，不超过50MPa。该专利仅改变了不同交货状态下屈服性能，并 没有真正提高强度，在所有交货状态下，针焊后抗拉强度不超过150MPa。
[0007] 专利US6, 743, 396A公开了生产用于热交换器的带或板的方法，所述合金成分 为：《0. 5% 的化，1. 0% -1. 8% 的Mn，0. 3% -1. 2% 的Si,《0. 3% 的Mg，《0. 1% 的Cu, 《0.1%的2〇，《0.1%的1'1，0.05-0.4%的化+2'，《0.1%的811，余量为侣和不可避免的 杂质，Sn与Si的百分含量的比率为> 0. 03。将合金铸造锭巧后，在低于520°C的预热至多 12小时，并W不低于250°C的最终热社溫度社到2-lOmm的厚度。不进行中间退火，接着冷 社到50-500ym的最终厚度，最终退火在至少300°C的溫度下进行，意味着材料完全或基本 再结晶。由于在针焊过程发生再结晶，使材料强度降低，塑性降低，不能形成有效的抗下垂 性。导致针焊过程中产品变形。
[0008] 专利CN200580034986. 3公开了一种多层复合热传输材料，其忍层要求是：含有 0. 5-1. 7%重量的Mn, 0. 1-1. 2%重量的Si,少于重量2%化，实际应用含量小于0. 9%，少于 2. 5 %重量的Mg,少于1. 2 %重量的化，少于3 %重量的化，0-0. 3 %重量的Ti和少于0. 3% 重量的Zr,还可W添加其他少量元素。该专利为多层复合产品，忍层合金加入过量的儀元 素，对针焊性能有不利的影响。同时，该专利还加入过量铜，严重降低材料的耐蚀性。该专 利是利用内衬材料阻挡儀元素挥发、扩散，同时用内衬克服高铜带来的不利影响，但运种材 料只能用在多层复合材料，单层翅片料就不能克服儀，铜带来的不利影响，并且该专利没有 讲述如何克服儀和铜带来的不利。
【发明内容】
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[0009] 本发明的目的是提供一种超高强度耐蚀易切削加工的侣合金散热材料及制法和 应用，W克服现有技术存在的上述缺陷。
[0010] 所述的超高强度耐蚀易切削加工的侣合金散热材料，其组成和重量百分比含量如 下：
[0011]Si:0. 3-1. 3%，Fe:0. 3-1. 0%，Mn:1. 0-2. 0%，Cu6%，Zn:1. 0-5. 5%，Bi: 0-0. 3%，Zr:0-0.3%, ￥:0-0. 3%，Sm:0-0.3%,余量为不可避免的杂质和Al,所述的杂质 含量<0. 05wt%;其中Bi、Zr、Y和Sm含量不同时为零；
[0012] 优选的，所述超高强度耐蚀易切削加工的侣合金散热材料，其组成和重量百分比 含量如下：
[0013]Si:0. 3-1. 0%，Fe:0. 3-1. 0%，Mn:1. 0-1. 8%，Cu6%，Zn:1. 0-4. 0%，Bi: 0-0. 2%，Zr:0-0.2%, ￥:0-0. 2%，Sm:0-0.2%,余量为不可避免的杂质和Al,所述的杂质 含量<0. 05wt%;其中Bi、Zr、Y和Sm含量不同时为零；
[0014] 所述的超高强度耐蚀易切削加工的侣合金散热材料，其材料厚度为50~500 y m ;
[0015] 所述的超高强度耐蚀易切削加工的侣合金散热材料的制备方法，包括W下步骤：
[0016] (1)将合金按照配比，进行烙炼，并采用直接急冷铸造方法诱注成铸锭；
[0017] (2)将步骤（1)的产物，热处理退火后热社，再退火，然后再冷社；
[0018] (3)退火，得到材料的使用状态；
[0019] 其中，步骤（1)中，铸锭引铸速度限定在40-55mm/min，铸锭头部水流速750~ 850mVh，铸锭尾部水流速2000~3000mVh，中间铸锭水流速逐步增加，达到均匀冷却的目 的。
[0020] 步骤似中，在480-500°C热处理退火2~4小时。
[0021] 步骤（2)中，热处理退火后在480~500°C下进入社机热社，终社溫度310-340°C， 热社最终厚度为3-5mm。
[0022] 步骤（2)中，冷社前再退火的溫度为360-380°C，退火时间为1-地。
[0023] 步骤（3)中，在200-380°C退火1-3小时。
[0024]冷社成品道次加工率为30-40%，最终社制厚度为50-500ym; 阳0巧]术语"直接急冷铸造方法"，也称为DC铸造方法，为一种公知的方法，是指烙体金 属连续地通过结晶器，实现凝固结晶并成型的锭巧生产工艺。
[0026] 术语"成品道次加工率"的定义如下：
[0027] 冷社成品社制过程中，某一道次社制前后厚度变化量的计算值。设道次加工率为 S，比如社制前厚度为A，社制一个道次后厚度变为B，那么它的道次加工率即为：S= (A-B)/ A%。
[0028] 本发明的高强度耐蚀易切削加工的侣合金散热材料，可用于制备热交换器，尤其 是汽车应用的针焊薄板或翅片。
[0029] 本发明利用多元微合金化元素错、祕和稀±元素锭、衫与快速凝固方法来克服儘 和铁含量高易形成大颗粒化合物而带来的不利影响。由于合金中加入祕、错、锭、衫，运些元 素弥散在基体内，形成儘、铁化合物形核核屯、，细化含儘、铁化合物，细小的铁儘化合物阻碍 再结晶，提高合金强度和塑形。
[0030] 本发明通过改变热处理工艺、社制工艺W及加入错元素，改变大颗粒和晶粒尺寸， 利用Bi、Zr、和稀±Y、Sm元素改变纤维织构结构，减小大颗