汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材及其制造方法，由芯材和上下两面的钎焊层组成，每面钎焊层厚度占总厚度的5～10％，所述芯材组成成分及重量百分比为：Fe:0.12～0.30％、Si：≤0.12％、Cu：0.30～0.60％、Mn：1.0～1.7％、Mg：0.25～0.40％、Zn：≤0.05％、Er：0.05～0.10％、Ni：0.02～0.10％、Ti：0.05～0.15％，其它元素单个含量≤0.03％，总量≤0.15％，余量为铝；所述钎焊层为铝硅合金，所述铝硅合金组成成分及重量百分比为：Fe：≤0.20％，Si：8.0～11.0％，Zn：≤0.10％，Cu：≤0.10％，Mn：≤0.05％，Sr：0.03～0.06％，Ti：≤0.05％，其它元素单个含量≤0.03％，总量≤0.15％，余量为铝。本发明铝合金复合带材除了具有良好的加工性能、焊接性能、耐腐蚀性能以及钎焊后力学性能，在240℃温度下仍然具备高的抗拉强度。
【专利说明】汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽车中冷器用铝合金复合带材及其制造方法，更具体地说，涉及 一种耐高温的，汽车中冷器用铝合金复合带材及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 中冷器是有涡轮增压的发动机的一个配套组件，用于冷却从涡轮增压器出来的高 温气体，使得进入汽缸气体温度下降。涡轮增压的发动机比普通发动机拥有更大的动力，其 中原因之一就是其换气的效率比一般发动机的自然进气更高。当空气进入涡轮增压后其温 度会大幅升高，密度也相应变高，而中冷器正是起到冷却空气的作用，高温空气经过中冷器 的冷却，再进入发动机中。
[0003] 发动机工作时，排出的废气的温度非常高，通过增压器的热传导会提高进气的温 度。而且，空气在被压缩的过程中密度会升高，这必然也会导致空气温度的升高，从而影响 发动机的充气效率。还很容易导致发动机燃烧温度过高，造成爆震等故障，而且会增加发动 机废气中的NOx的含量，造成空气污染。为了解决增压后的空气升温造成的不利影响，因此 需要加装中冷器来降低进气温度。有数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每 下降KTC，发动机功率就能提高3%?5%。
[0004] 中冷器的作用决定了其工作环境，即长时间处于高温状态，这就对材料耐高温的 性能有很高的要求。耐高温性能越好，冷却效率约高，且使用寿命越长。我们认为，若铝合金 材料在某一温度下的抗拉强度大于90MPa，表明在该温度下才具备良好的性能目前用于中 冷器的铝合金复合带材，大多只能保证在160-180°C的工作温度，较好的可以达到200°C， 但要成为高端产品，必须满足在240°C以上的工作温度下抗拉强度大于90MPa。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有产品技术的不足，本发明的任务在于提供一种汽车中冷器用耐高温 铝合金复合带材的制造方法，解决现有铝合金带材在钎焊后处于240°C以上的工作温度下 易于软化，抗拉强度低的问题。
[0006] 本发明的技术方案是这样的，一种汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材，由芯材 和上下两面的钎焊层组成，每面钎焊层厚度占总厚度的5?10%，所述芯材组成成分及重 量百分比为：Fe:0. 12 ?0· 30%、Si :彡 0· 12%、Cu :0· 30 ?0· 60%、Mn :1. 0 ?I. 7%、Mg : 0.25?0.40%、Zn:<0.05%、Er:0.05?0.10%、Ni :0.02?0.10%、Ti:0.05?0.15%， 其它元素单个含量< 〇. 03%，总量< 0. 15%，余量为铝；所述钎焊层为铝硅合金，所述铝 硅合金组成成分及重量百分比为：Fe :彡0· 20%，Si :8. 0?11. 0%，Zn :彡0· 10%，Cu : 彡 0· 10%，Mn :彡 0· 05%，Sr :0· 03 ?0· 06%，Ti :彡 0· 05%，其它元素单个含量彡 0· 03%， 总量< 0. 15%，余量为铝。
[0007] 优选的，所述芯材组成成分及重量百分比为：Fe:0. 22?0.28%、Si :0.05? 0· 08%、Cu :0· 30 ?0· 60%、Mn :L 08 ?L 32%、Mg :0· 25 ?0· 32%、Zn :0· 01 ?0· 02%、 Er :0· 08 ?0· 09%、Ni :0· 07 ?0· 10%、Ti :0· 05 ?0· 1%，其它元素单个含量彡 0· 03%， 总量< 0. 15%，余量为铝。
[0008] 本发明汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材的制造方法，包括以下工艺步骤：
[0009] (1)芯材、钎焊层铸造，按各组分重量百分比将原材料加入熔炼炉内，经熔炼、精 炼、静直后铸造；
[0010] (2)锯切、铣面，将芯材、钎焊层铸锭头、尾缩孔锯掉，之后在铣面机上将表面氧化 皮、偏析瘤纟先净；
[0011] ⑶焊接，将钎焊层矫直后，将芯材与钎焊层清洗，按5?10%的配比焊接成三层 的复合锭；
[0012] (4)预热，将三层复合锭放入加热炉中加热保温；
[0013] (5)复合热轧，将复合锭轧成热轧坯料；
[0014] (6)粗、中轧，在冷轧机上将热轧坯料轧制成带材；
[0015] (7)成品退火，将冷轧后的带材放在退火炉里进行退火；
[0016] (8)拉矫，将成品退火后的铝带在拉矫机上进行拉矫；
[0017] (9)精密分切，将拉矫后的铝带材在精密分切机上分剪成所需宽度。
[0018] 优选的，所述步骤（1)中，熔炼和精炼温度为740?770°C，精炼时间15分钟。
[0019] 优选的，所述步骤（1)中铸造温度为690?710°C。
[0020] 优选的，所述步骤（4)中加热温度480?500°C，到温保温时间4?8小时。
[0021] 优选的，所属步骤（5)轧制温度为290?330°C。
[0022] 优选的，所述步骤（7)成品退火的退火温度320?360°C，保温7小时。
[0023] 本发明汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材钎焊层熔炼时通过Al-Sr中间合金 变质处理，具有变质效果长效的优点，且在钎焊时，Sr在高温状态下能对共晶Si进行二次 变质，同时会起到细化作用，会增加焊接角的焊接强度。
[0024] 本发明汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材芯材合金成分通过添加少量的Er、Ni 合金元素，并控制低含量的Si、Mg和Zn,在提高材料强度的同时保持材料的延伸率，并且提 高了材料的在钎焊后240°C的抗拉强度。
[0025] 耐高温力学性能检测条件是在模拟钎焊后，在某一温度下保温20min后在线检测 的力学性能数值，拉力机带加热功能，模拟钎焊条件是从室温升到600°C用时10min，60(TC 保温5min，力学性能检测按GB/T228. 1-2010执行。如240°C时的耐高温力学性能，先将制 好的标准样片模拟钎焊后冷却，再将样片放在带加热的拉力机上升温至240°C，在240°C下 保温20min，然后在240°C温度下检测力学性能，得出数值。
[0026] 按上述方法对同行业该类材料耐高温性能进行检测，与本发明汽车中冷器用耐高 温铝合金复合带材相比较，结果见下表：
[0027]
【权利要求】
1. 一种汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材，其特征在于，由芯材和上下两面的钎 焊层组成，每面钎焊层厚度占总厚度的5?10%，所述芯材组成成分及重量百分比为： Fe:0. 12 ?0· 30%、Si :彡 0· 12%、Cu :0· 30 ?0· 60%、Mn :1· 0 ?1. 7%、Mg :0· 25 ?0· 40%、 Zn :彡 0· 05%、Er :0· 05 ?0· 10%、Ni :0· 02 ?0· 10%、Ti :0· 05 ?0· 15%，其它元素单个 含量< 0. 03%，总量< 0. 15%，余量为铝；所述钎焊层为铝硅合金，所述铝硅合金组成成 分及重量百分比为：Fe :彡 0· 20%，Si :8· 0 ?11. 0%，Zn :彡 0· 10%，Cu :彡 0· 10%，Μη : 彡0.05%，Sr :0.03?0.06%，Ti :彡0.05%，其它元素单个含量彡0.03%，总量彡0· 15%， 余量为错。
2. 根据权利要求1所述的汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材，其特征在于：所述芯 材组成成分及重量百分比为：Fe:0. 22?0· 28%、Si :0· 05?0· 08%、Cu :0· 30?0· 60%、 Μη :1· 08 ?1. 32%、Mg :0· 25 ?0· 32%、Zn :0· 01 ?0· 02%、Er :0· 08 ?0· 09%、Ni :0· 07 ? 0. 10%、Ti :0. 05?0. 1%，其它元素单个含量彡0. 03%，总量彡0. 15%，余量为铝。
3. -种制造权利要求1或2所述的汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材的制造方法， 其特征在于，包括以下工艺步骤 ： (1) 芯材、钎焊层铸造，按各组分重量百分比将原材料加入熔炼炉内，经熔炼、精炼、静 直后铸造； (2) 锯切、铣面，将芯材、钎焊层铸锭头、尾缩孔锯掉，之后在铣面机上将表面氧化皮、偏 析瘤纟先净； (3) 焊接，将钎焊层矫直后，将芯材与钎焊层清洗，按5?10%的配比焊接成三层的复 合锭； (4) 预热，将三层复合锭放入加热炉中加热保温； (5) 复合热轧，将复合锭轧成热轧坯料； (6) 粗、中轧，在冷轧机上将热轧坯料轧制成带材； (7) 成品退火，将冷轧后的带材放在退火炉里进行退火； (8) 拉矫，将成品退火后的铝带在拉矫机上进行拉矫； (9) 精密分切，将拉矫后的铝带材在精密分切机上分剪成所需宽度。
4. 根据权利要求3所述的汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材的制造方法，其特征在 于，所述步骤（1)中，熔炼和精炼温度为740?770°C，精炼时间15分钟。
5. 根据权利要求3所述的汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材的制造方法，其特征在 于，所述步骤（1)中铸造温度为690?710°C。
6. 根据权利要求3所述的汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材的制造方法，其特征在 于，所述步骤（4)中加热温度480?500°C，到温保温时间4?8小时。
7. 根据权利要求3所述的汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材的制造方法，其特征在 于，所属步骤（5)轧制温度为290?330°C。
8. 根据权利要求3所述的汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材的制造方法，其特征在 于，所述步骤（7)成品退火的退火温度320?360°C，保温7小时。
【文档编号】C22C21/02GK104264013SQ201410541495
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】曹琦, 张敏达, 赵娜, 吴永新, 俞芳 申请人:江苏常铝铝业股份有限公司