专利名称：：热交换器用高性能铝合金复合箔及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及铝合金，具体涉及一种热交换器用高性能铝合金复合箔及其制造方法，属于有色金属
技术领域：
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背景技术：
：铝及其铝合金由于具有密度小、耐腐蚀、弹性好、比强度和比刚度高、抗冲击性能好、易表面着色、良好的加工成形性、以及易再回收等一系列优良特性，成为汽车轻量化最理想的材料。汽车热交换系统(水箱散热器、蒸发器、冷凝器、中冷器、暖风器、机冷器)轻量化是汽车轻量化的一个重要领域。铝制散热器的重量比传统的铜合金散热器轻3745%，热交换率高12%，并且强度、耐腐蚀、钎焊等性能均能满足使用要求，而且成本大大降低，已经取代铜合金而成为轿车散热器的主要材料。自20世纪70年代以来，欧洲中高档轿车热交换系统的重量减少已超过50%，接近57kg，整车重量减少超过1%，燃油节省达0.1L/100km，节能效果明显。汽车热交换器使用过程中要经受非常苛刻的道路环境影响、反复的热循环和使用周期中产生的振动，因此要求铝合金复合箔材料具有良好的强度、钎焊性、散热性、耐蚀性，以及良好的抗下垂性能和优异的加工性能。目前国内企业所生产的铝合金复合箔产品品种较少，无论是产量，还是质量，与国外相比有较大差距，在强度、耐蚀性、抗下垂性能等方面，还不能很好的满足使用要求。随着汽车使用性能要求的提高，以及卡车等重型车辆热交换器的铝化率提高，对所用材料提出了更高的要求。
发明内容本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种热交换器用高性能铝合金复合箔材料及其生产工艺，旨在有效解决现有铝合金复合箔材料强度较低、性能不稳定等综合性能不能很好满足使用要求等问题，尤其克服抗拉强度、抗下垂性偏低的缺陷。本发明的目的通过以下技术方案来实现热交换器用高性能铝合金复合箔，包括芯层和面层，特点是所述的芯层为A1-Mn合金，在Al-Mn合金的一面包覆Al-Si合金，或在Al-Mn合金的两面都包覆Al-Si合金。进一步地，上述的热交换器用高性能铝合金复合箔，所述A1-Mn合金的成分质量百分含量如下——Fe《0.7wt%，Si《0.5wt%，Mn1.01.6wt%，Cu0.10.3wt%，Mg0.30.7wt%，Zn0.050.3wt%，Cr0.050.15wt%，该Al-Mn合金的其余组分为Al和不可避免的杂质。更进一步地，上述的热交换器用高性能铝合金复合箔，所述Al-Mn合金还含有Zr、Ti元素中的至少一种，且总含量小于0.1wtX。更进一步地，上述的热交换器用高性能铝合金复合箔，所述的Al-Si合金选用4004合金。更进一步地，上述的热交换器用高性能铝合金复合箔，所述铝合金复合箔材在O状态下的抗拉强度为120170Mpa，屈服强度为3570MPa，延伸率为1522%;在H24状态下的抗拉强度为160205MPa，屈服强度为130165MPa，延伸率为610%;在605。C左右的模拟钎焊温度中保温10min后，下垂值小于5mm。再进一步地，热交换器用高性能铝合金复合箔的制造方法，其特征在于包括以下步骤——①首先分别熔铸出Al-Si合金和Al-Mn合金锭，在制造过程中控制Al-Mn合金成分含量Si《0.5wt%，Fe《0.7wt%，Cu0.10.3wt%，Mn1.01.6wt%，Mg0.30.7wt%，Zn0.050,3wt%，Cr0.050.15wt%，其余组分为Al和不可避免的杂质；②将熔铸得到的Al-Si合金铸坯进行均匀化处理，均匀化处理后热轧；将Al-Mn合金锭进行均匀化处理，均匀化处理后铣面；继而将获得的Al-Si合金热轧板和Al-Mn合金锭进行表面处理后配对焊接；③将获得的包覆板坯在46052(TC温度范围内加热49h进行热轧复合，加工过程中控制道次变形量和轧制速度，终轧温度控制在270320°C范围内，其总压下量80%以上；④将热轧复合带材进行300430'C的中间退火13h，退火后进行冷粗轧，在制造过程中控制道次变形量以及板型平整度，其总压下量70%以上；⑤将冷粗轧带材进行300430。C的中间退火13h，退火后进行冷精轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率以及板型平整度，其总压下量为3070%，获得0.10.4mm厚的箔材；⑥将冷精轧复合带材进行37043(TC的成品退火后获得O态箔材，将冷精轧复合带材进行250290°C的成品退火后获得H24态箔材。本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在本发明通过优化合金组分含量，以合适的铸坯熔炼和冷却条件、铸坯的轧制加工条件和热处理条件等工艺手段进行生产制造，获得的铝合金复合箔材具有优良的抗拉强度、屈服强度、延伸率和抗下垂性能等特性，均能较好地满足热交换器对材料性能的诸多要求。该高性能铝合金复合箔还具有优良的热加工性，非常利于生产制造，是生产热交换器部件的最佳理想材料。下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明图l:单面包覆的铝合金复合箔材的金相照片；图2:双面包覆的铝合金复合箔材的金相照片。具体实施例方式为满足热交换器部件用材料所要求的种种特性，本发明提供一种热交换器用高性能铝合金复合箔，选择优化的合金组分含量，以合适的铸坯熔炼和冷却条件、铸坯的轧制加工条件和热处理条件等工艺手段进行生产制造，获得的铝合金复合箔材的抗拉强度、延伸率、抗下垂性等特性均能很好地满足热交换器对材料性能的诸多要求。热交换器用高性能铝合金复合箔，包括芯层和面层，芯层为A1-Mn合金，在Al-Mn合金的一面包覆Al-Si合金，或在Al-Mn合金的两面都包覆Al-Si合金，即组成结构为Al-Si合金/Al-Mn合金，或Al-Si合金/Al-Mn合金/Al-Si合金。其中，芯层Al-Mn合金的成分含量为Si《0.5wt%，Fe《0.7wt%，Cu0.10.3wt%，Mn1.01.6wt%，Mg0.30.7wt0/0，Zn0.050.3wto/o，Cr0.050.15wt%;合金中还含有Zr、Ti元素中的至少一种，且总含量小于0.1wt%。包覆层Al-Si合金选用4004合金等，适用于真空钎焊。热交换器用高性能铝合金复合箔，在O状态下的抗拉强度为120170Mpa，屈服强度为3570MPa，延伸率为1522%;在H24状态下的抗拉强度为160205MPa，屈服强度为130165MPa，延伸率为610%;在605"C左右的模拟钎焊温度保温10min后，下垂值小于5mm;包覆率控制在812%，具体可视使用要求调整；其他性能满足热交换器使用要求。热交换器用高性能铝合金复合箔的制造工艺①分别熔铸出Al-Si合金和Al-Mn合金铸锭，合金成分控制在要求范围内Si《0.5wt%，Fe《0.7wt%，Cu0.10.3wt%，Mn1.01.6wt%，Mg0.30.7wt%，Zn0.050.3wt%，Cr0.050.15wt%，其余组分为Al和不可避免的杂质；②将熔铸得到的Al-Si合金铸坯进行均匀化处理，均匀化处理后热轧至指定厚度；将Al-Mn合金锭进行均匀化处理，均匀化处理后铣面至指定厚度；继而将获得的Al-Si合金热轧板和Al-Mn合金锭进行表面处理后配对焊接；(D将焊接得到的包覆板坯在46052(TC温度范围内加热49h进行热轧复合，加工过程中控制道次变形量和轧制速度，终轧温度控制在270320'C范围内，其总压下量80%以上；④将热轧复合带材进行300430。C的中间退火13h，退火后进行冷粗轧，在制造过程中控制道次变形量以及板型平整度，其总压下量70%以上；⑤将冷粗轧带材进行30043(TC的中间退火13h，退火后进行冷精轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率以及板型平整度，其总压下量为3070%;冷精轧加工率不满30%或大于70%时，合金的力学性能和抗下垂性能较差，不能达到使用要求，因此理想的加工率在3070^范围内；⑥将冷精轧复合带材进行37043(TC的成品退火后，获得O状态箔材；将冷精轧复合带材进行250290。C的成品退火后，获得H24状态箔材。在冷粗轧和冷精轧前将带材进行不同温度的退火，冷轧带材的组织成细长条状且沿轧制方向分布。复合箔材的最终要求包覆率由表面处理时Al-Si合金热轧板和Al-Mn合金锭的原始厚度按一定比例设定进行控制，包覆率偏差控制在2%以内。另外，可根据使用性能要求调整步骤⑤、中的工艺参数，获得满足不同使用要求的箔材。实施例1:按照本发明，选择其中一组合金成分进行试验，所熔炼合金的化学成分如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在合金的熔炼过程中，各个元素均有不同程度的烧损，其烧损率Mg:512%，Zn:58%，Mn:15%，Cr:03%，Cu:03%，各个元素的烧损要在配料的过程中给予补足。按上述实施方法，获得单面包覆的铝合金复合箔材，金相组织如图1所示，其最终厚度为0.3mm，最终冷轧变形率分别为40%和70%，通过成品退火，获得0态和H24态产品。从以上所得到的带材上剪取试验片，进行抗拉强度、屈服强度、延伸率、抗下垂性能的测定，其中强度、延伸率指标按照国标GB/T228-2002测定，抗下垂性能参照日本低温焊接委员会的抗下垂性试验方法进行。以上所得到的结果记录于表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>试样1#最终冷轧变形率为40%，试样2#最终冷轧变形率为70%;O态处理参数为410°Cxlh,H24态处理参数为270。Cxlh;抗下垂性能试验参数为605°Cxl0min。实施例2:本实施例合金成分与表1相同。按实施例1所选用工艺参数获得双面包覆的铝合金复合箔材，金相组织如图2所示，其最终厚度为0.3mm，最终冷轧变形率分别为40%和70%，通过成品退火，获得O态和H24态产品。按实施例1检测方法，本实施例所得铝合金复合箔材的性能结果记录于表3中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>试样3#最终冷轧变形率为40%，试样4#最终冷轧变形率为70%;试验参数均同表2。可以表明，此铝合金复合箔具有优良的抗拉强度、屈服强度、延伸率和抗下垂性能等特性，且具有良好的加工性，有利于生产制造，是生产热交换器部件的理想材料。以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。权利要求1.热交换器用高性能铝合金复合箔，包括芯层和面层，其特征在于所述的芯层为Al-Mn合金，在Al-Mn合金的一面包覆Al-Si合金，或在Al-Mn合金的两面包覆Al-Si合金。2.根据权利要求1所述的热交换器用高性能铝合金复合箔，其特征在于所述A1-Mn合金的成分质量百分含量如下——Fe《0.7wt%，Si《0.5wt%，Mn1.01.6wt%，Cu0.10.3wt%，Mg0.30.7wt%，Zn0.050.3wt%，Cr0.050.15wt%，该Al-Mn合金的其余组分为Al和不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述的热交换器用高性能铝合金复合箔，其特征在于所述Al-Mn合金还含有Zr、Ti元素中的至少一种，且总含量小于0.1wt%。4.根据权利要求1所述的热交换器用高性能铝合金复合箔，其特征在于所述的Al-Si合金选用4004合金。5.根据权利要求1所述的热交换器用高性能铝合金复合箔，其特征在于所述铝合金复合箔材在O状态下的抗拉强度为120170Mpa，屈服强度为3570MPa，延伸率为1522%;在H24状态下的抗拉强度为160205MPa，屈服强度为130165MPa，延伸率为610%;在605。C左右的模拟钎焊温度中保温10min后，下垂值小于5mm。6.制造权利要求1所述的热交换器用高性能铝合金复合箔的方法，其特征在于包括以下步骤——①首先分别熔铸出Al-Si合金和Al-Mn合金锭；②将熔铸得到的Al-Si合金铸坯进行均匀化处理，均匀化处理后热轧;将A1-Mn合金锭进行均匀化处理，均匀化处理后铣面；继而将获得的Al-Si合金热轧板和Al-Mn合金锭进行表面处理后配对焊接；③将焊接得到的包覆板坯在46052(TC温度范围内加热49h进行热轧复合，加工过程中控制道次变形量和轧制速度，终轧温度控制在270320。C范围内，其总压下量80%以上；④将热轧复合带材进行30043(TC的中间退火13h，退火后进行冷粗轧，在制造过程中控制道次变形量以及板型平整度，其总压下量70%以上；⑤将冷粗轧带材进行300430。C的中间退火13h，退火后进行冷精轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率以及板型平整度，其总压下量为3070%;⑥将冷精轧复合带材进行370430°C的成品退火后获得O态箔材，将冷精轧复合带材进行25029(TC的成品退火后获得H24态箔材。7.根据权利要求6所述的热交换器用高性能铝合金复合箔的制造方法，其特征在于在步骤①制造过程中控制A1-Mn合金成分含量Si《0.5wt%，Fe《0.7wt%，Cu0.10.3wt%，Mn1.01.6wt%，Mg0.30.7wt%，Zn0.050.3wt%，Cr0.050.15wt%，其余组分为Al和不可避免的杂质。全文摘要本发明提供热交换器用高性能铝合金复合箔及其制造方法，芯层Al-Mn合金两面包覆有Al-Si合金，或芯层Al-Mn合金的一面包覆Al-Si合金。其工艺先分别熔铸出Al-Si合金和Al-Mn合金铸锭，Al-Si合金锭经均匀化处理后热轧，Al-Mn合金锭均匀化处理后铣面，再将Al-Si合金热轧板和Al-Mn合金锭经表面处理后配对进行焊接；将获得的包覆板坯在460～520℃温度范围内加热4～9h进行热轧复合，终轧温度控制在270～320℃；热轧复合板再分别经300～430℃中间退火1～3h后进行冷粗轧和冷精轧，变形量30～70％，经成品退火得到O处理态和H24处理态的使用状态产品。该铝合金复合箔具有优良的抗拉强度、屈服强度、延伸率和抗下垂性等特性，是生产热交换器部件的理想材料。文档编号F28F21/08GK101308001SQ200810123970公开日2008年11月19日申请日期2008年5月30日优先权日2008年5月30日发明者刘国金,潘琰峰,纪艳丽,郭富安申请人:苏州有色金属研究院有限公司