专利名称：用于复合钎焊料覆层的稀土铝合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种金属材料技术领域的合金及其制备方法，具体是一种用于复合钎焊料覆层的稀土铝合金及其制备方法。
背景技术：
近年来，国内外汽车行业发展迅速，造成了整车厂对汽车热交换器的巨大需求。汽车热交换器多采用复合钎焊铝带或铝箔材料制成。其中通过铸造、热轧、冷轧和退火等工艺制造的3003A1合金被大量用作复合铝带箔的芯材，4343A1和7072A1等合金则被广泛应用于钎焊覆层。由于汽车热交换器的工作条件恶劣，对材料强度、塑性、抗腐蚀性能的要求日益提高。因此，通过合金化设计开发出新型覆层合金以满足未来多样化和高性能设计要求成为热传输材料的发展趋势。大量文献表明向铝合金中添加稀土元素Ce或混合稀土元素可以有效改善铝合金的铸造性能、改善力学性能或加工性能。到目前为止，关于稀土元素对于Ai-ai系合金尤其是7072A1合金(低硅铝锌合金)组织与性能影响的报道还不多。经过对现有技术的检索发现，美国专利US7^6701公开了一种铝合金钎焊带制备方法，该合金的覆层合金为添加稀土元素或其他贵金属元素的Al-(4-15%) Si合金。中国发明专利“热交换器翅片用铝合金箔材及其制造方法”(专利公开号CN 1861823A)也记载了添加混合稀土元素的低硅低锰铝合金，该合金具有较好的力学性能尤其是冲制性能。以上发明专利均未涉及稀土元素对7072A1这种热交换器覆层合金性能的影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于复合钎焊料覆层的稀土铝合金及其制备方法，通过向低硅含锌铝合金中添加稀土元素来调控复合钎焊料覆层合金的显微组织和力学性能，采用铸造、热轧、冷轧工艺制备了相应的板带材。本发明是通过以下技术方案实现的
本发明涉及一种用于复合钎焊料覆层的稀土铝合金，其组分和重量百分比为Ζη: 0. 7 1. 3%、Fe 0. 2 0. 5%、Si :0. 1 0. 4%、Ce或主要成分为Ce元素的稀土 0. 06 0. 4%、Mn 0 0. 1%、Cu 0 0. 1%、杂质元素含量小于0. 05%、其余为Al。上述用于复合钎焊料覆层的稀土铝合金的制备方法，包括以下步骤 (1)依次选取々1、211、!^、5丨、(^或主要成分为Ce元素的稀土，或选取含有Al、&i、Fe、Si
和Ce元素的合金，采用惰性气体保护，在熔炼炉或火焰反射熔炼炉中将合金原料于710 900°C下熔化均勻后浇注入模具内，冷却获得厚度为30 400mm的铸造合金坯；将铸造合金坯铣面后在450 550°C的加热炉中预热，然后热轧得到厚度为3 5mm的合金板带； 其中Zn、!^e、Si、Ce或主要成分为Ce元素的稀土、Mn和Cu分别占总重量的0. 7 1. 3%、 0. 2 0. 5%、0. 1 0. 4%、0· 06 0. 4%、0 0. 1%、0 0. 1%、杂质元素含量控制在0. 05%以内，其余为Al。
(2)将所述合金板带进行多道次冷轧并经中间退火后获得用于复合钎焊料覆层的冷轧合金带材或者箔材。所述的多道次冷轧是指将合金板带轧制成厚度为0. 08 20mm的合金带材。所述的中间退火是指在250 320°C的温度环境中退火。本发明通过以下方式进行力学性能评价将冷轧铝合金带材经过模拟钎焊热处理 (在600°C下保温5分钟后出炉冷却至室温)，其后在电子拉伸试验机上进行拉伸性能测
试ο采用本发明制备的稀土铝合金焊后屈服强度可达25MPa以上，延伸率为10%以上，通过控制稀土元素含量可以调控合金的电化学腐蚀电位，可适用于复合钎焊料覆层或其他相关制造领域。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1
本实施例采用熔炼和铸造方法首先制备含Sil. 15%、SiO. 25%、FeO. 35%、CeO. 25%、余量为Al的合金板坯，采用惰性气体保护熔炼炉将合金原料在750°C下熔化，浇注入模具内冷却获得厚度为40mm的铸造合金坯。所述合金坯经过铣面并在500°C加热后热轧成4mm厚度的板材，其后多道次冷轧至0. 15mm厚度，在400°C退火后冷精轧至0. 08mm厚度，将箔材模拟钎焊热处理后用Zwick电子拉伸试验机测试了合金的力学性能，合金的抗拉强度为78MPa、 延伸率为10%。将本实施例制备的钎焊处理合金箔材在ASTM G69标准所述的H202/NaCl溶液中测量电化学腐蚀电位，该合金箔材的腐蚀电位约为_795mV。实施例2
方法同实施例1，不同的是本实施例采用熔炼和铸造方法制备了含Sil. 15%、SiO. 25%、 FeO. 35%、CeO. 15%、余量为Al的合金板坯，铣面后在500°C加热后热轧成4mm厚度的板材， 其后冷轧至0. 15mm厚度，在40(TC退火后冷精轧至0. 08mm厚度。将箔材模拟钎焊热处理后用电子拉伸试验机测试了合金的力学性能，合金的屈服强度为25MPa、延伸率为11%。将本实施例制备的钎焊处理合金箔材在ASTM G69标准所述的H202/NaCl溶液中测量电化学腐蚀电位，该合金箔材的腐蚀电位约为_785mV。作为对比，本实施例还采用相同熔炼、铸造和轧制方法制备了不添加Ce元素、含 Znl. 15%,SiO. 25%,FeO. 35%、余量为Al的合金箔材(0. 08mm厚度)，将该合金箔材模拟钎焊热处理后在ASTM G69标准所述的H202/NaCl溶液中测量电化学腐蚀电位，该合金箔材的腐蚀电位约为_803mV。实施例3
方法同实施例1，不同的是本实施例采用熔炼、铸造和热轧方法制备了含ail.洲、 SiO. 25%、FeO. 3%、CeO. 16%、MnO. 06%、余量为 Al 的合金板坯，其后冷轧至 0. 15mm，在 400°C 退火后冷精轧至0. 09mm厚度。采用电子拉伸试验机测试了模拟钎焊热处理合金箔材的力学性能，合金的抗拉强度可达SOMPa以上。
显然，向低硅铝锌合金添加稀土元素进行稀土合金化可以获得具有一定钎焊强度和延伸率的铝合金，在本发明所述的低硅铝锌合金中添加稀土元素可以获得与未添加稀土元素合金不同的电化学腐蚀电位，而且稀土元素含量的不同可导致不同的电化学腐蚀电位，因此通过控制稀土元素含量可以调控本发明合金的电化学腐蚀电位和相关腐蚀性能。 考虑到诸多报道关于稀土元素在改善铝合金铸造性能、提高抗冲制性能等方面所能发挥的积极作用，这种稀土铝合金可用于开发复合钎焊料覆层，包括用于新型热交换器覆层。
权利要求
1.一种用于复合钎焊料覆层的稀土铝合金，其特征在于，其组分和重量百分比为Ζη: 0. 7 1. 3%、Fe 0. 2 0. 5%、Si :0. 1 0. 4%、Ce或主要成分为Ce元素的稀土 0. 06 0. 4%、Mn 0 0. 1%、Cu 0 0. 1%、杂质元素含量小于0. 05%、其余为Al。
2.权利要求1所述用于复合钎焊料覆层的稀土铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)依次选取Al、Zn、Fe,Si, Mn、Cu、Ce或主要成分为Ce元素的稀土，或选取含有Al、 Zn、Fe, Si, Mn、Cu和Ce元素的合金，采用惰性气体保护熔炼炉或火焰反射熔炼炉将合金原料在710 900°C熔化均勻后浇注入模具内冷却获得厚度为30 400mm的铸造合金坯。
3.将铸造合金坯铣面后在450 550°C的加热炉中预热，然后热轧得到厚度为3 5mm的合金板带；其中 元素、Fe元素、Si元素、Ce元素或主要成分为Ce元素的稀土、Mn元素和Cu 元素分别占总质量的0. 7 1. 3%、0· 2 0. 5%、0. 1 0. 4%、0· 06 0. 4%、0 0. 1%、0 0. 1%、杂质元素的含量控制在0. 1%以内；(2)将步骤(1)中所述合金板带进行多道次冷轧后并经中间退火后获得用于复合钎焊料覆层的冷轧合金带材或者箔材。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的多道次冷轧是指将合金板带轧制成厚度为0. 08 20mm的合金带材。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的中间退火是指在250 320°C的温度环境中退火。
全文摘要
本发明公开了一种金属材料技术领域的用于复合钎焊料覆层的稀土铝合金及其制备方法，该合金的成分配比为Zn0.7～1.3wt%、Fe0.2～0.5wt%、Si0.1～0.4wt%、Ce或主要成分为Ce元素的稀土0.06～0.4wt%、Mn0～0.1%、Cu0～0.1%、杂质元素含量小于0.05wt%、其余为Al。本发明通过向低硅含锌铝合金中添加稀土元素来调控复合钎焊料覆层合金的显微组织和电化学腐蚀性能，采用铸造、热轧、冷轧工艺制备了相应的板带材。
文档编号C22C21/10GK102345036SQ20111029450
公开日2012年2月8日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者丁冬雁, 尤小华, 张俊超, 陈为高, 陈国桢, 高勇进 申请人:上海交通大学, 华峰铝业股份有限公司