一种XR348铝合金的汽车散热翅片铝箔及其制备方法与流程

文档序号:12300520阅读:338来源:国知局

本发明涉及一种铝箔及其制备方法,具体涉及一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔及其制备方法。



背景技术:

随着汽车轻量化和节能减排的需求,用于汽车热交换器管—翅片结构的散热翅片铝箔厚度,已由原来最薄0.08mm发展到0.04mm,原来采用1050、1100、3003、3005、3003+zn、3a21+zn、6811等合金制作的汽车散热器翅片铝箔,在600±20℃高温钎焊后的焊后强度已经不能满足汽车热交换器管—翅片结构抗塌性和耐蚀性等使用要求。

以往,用于汽车热交换器管—翅片结构的散热片铝箔坯料绝大多数都用复合热轧坯料生产,诸如申请公布号为cn101724770a的“一种高强高耐蚀性钎焊铝合金箔材及其制造方法”中介绍了用半连续铸锭,经铸锭均匀化、铣面、表面处理、加热、复合热轧、冷粗轧、中间退火、冷精轧、二次中间退火、冷精轧工序生产0.08mm高强高耐蚀性钎焊铝合金箔材及其制造方法。因热轧与连续铸轧相比,前者工艺流程长,冶金组织和化学成分均匀,生产的合金范围广;后者工艺流程短,铸轧区长度短,容易产生铸轧组织中心偏析和成分偏析,生产的合金范围有限,因此,两者在生产方法上存在着本质的区别。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷,设计一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔及其制备方法,该制备方法流程短质量高,铝箔经高温钎焊后具有极高焊后强度且耐蚀性优良;铝箔合金中能产生树杈状或块状(femn)3sial12二相化合物,能阻止钎焊层硅原子扩散,从而提高材料的抗下垂性能;zral3二相化合物,大大提高合金的再结晶温度,阻碍再结晶过程,可以提高合金的可焊性和抗应力腐蚀性能;在不损失高温钎焊焊合强度的前提下,少量的锌可以降低翅片铝的电极电位,有助于铝合金翅片优先于焊缝和管件腐蚀,抑制流体管发生腐蚀穿孔,因而本发明的铝箔和制备方法具有极佳的优异效果。

为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔,所述xr348铝合金的组分为:锰1.1~1.4wt%,硅1.0~1.2wt%,铁0.9~1.1wt%,锌0.8~1.0wt%,锆0.21~0.30wt%,钛0~0.05wt%,铜0~0.03wt%,镁0~0.01wt%,单个不可去除杂质的含量为0~0.03wt%,所有不可去除杂质的总含量为0~0.10wt%,其余成分为铝;

所述汽车散热翅片铝箔由xr348铝合金通过连续铸轧制得。

优选的,xr348铝合金的组分中锰、铁、硅的重量比例为1.2:(0.8-1.1):(0.8-1.1),优选为1.2:1:1。

汽车散热翅片铝箔的厚度为0.034~0.043mm。

本发明同时公开了一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔的制备方法,该制备方法的步骤为:

(1)铝合金熔炼:将铝合金原料进行熔炼;

(2)连续铸轧:将熔炼后的铝合金连续铸轧为铸轧板;

(3)首次连续冷轧:将铸轧板通过多次冷轧得到厚冷轧板;

(4)第一次中间退火:采用氮气保护退火炉对厚冷轧板进行退火处理;

(5)二次连续冷轧:将退火后的厚冷轧板进行若干次的冷轧与切边处理,得到薄冷轧板;

(6)连续箔轧:将薄冷轧板进行若干次箔轧与切边后得到箔轧板;

(7)第二次中间退火:采用氮气保护退火炉对箔轧板进行退火处理;

(8)检验切条:将退火后的箔轧板进行性能检验后切条得到汽车散热翅片铝箔成品。

优选的,步骤(2)连续铸轧中,是将熔炼后的铝合金连续铸轧为6.0~7.0mm厚度的铸轧板;

步骤(3)首次连续冷轧中,将铸轧板通过三次冷轧得到厚冷轧板;第一次冷轧铸轧板到5.0~5.5mm厚度,第二次冷轧到4.0~4.5mm厚度,第三次冷轧得到3.0~3.5mm厚度的厚冷轧板。

优选的,步骤(4)第一次中间退火的工艺方法为:采用氮气保护退火炉对厚冷轧板进行退火处理;在不高于100℃的温度下装炉,将厚冷轧板放入氮气保护退火炉中,预升温0.5小时至200℃,然后预保温3小时;再将退火炉内抽气并充入氮气至炉内含氧量达到1000ppm以下;再升温2小时到540℃持续保温20h;然后待金属温度降温达到446℃时,改炉气定温为456℃保温3h后,再降温1h至340℃,出炉空冷,完成第一次中间退火工艺。

优选的,步骤(5)二次连续冷轧操作,是将退火后的厚冷轧板进行冷轧到1.5~1.8mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1230mm,再次冷轧到0.9~1.1mm厚度,然后再次冷轧到0.6~0.65mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1190mm,再次冷轧到0.3~0.35mm厚度得到薄冷轧板。

优选的,步骤(6)连续箔轧是将薄冷轧板进行箔轧到0.2~0.23mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1150mm,再箔轧轧制到0.13~0.14mm厚度,再次箔轧轧制到0.08~0.09mm厚度,再次箔轧轧制到0.05~0.06mm厚度得到箔轧板。

优选的,步骤(7)第二次中间退火操作是采用氮气保护退火炉对箔轧板进行退火处理,在不大于100℃的温度下将箔轧板装炉,预升温0.5小时至200℃,预保温3小时,然后对退火炉抽气同时充氮气至炉内含氧量达到1000ppm以下,然后升温2小时到450℃,持续保温20h;然后待金属温度降温达到356℃时,改炉气定温为366℃保温3h后,出炉空冷。

所述第一次中间退火和第二次中间退火之间的总加工率为95%以上,满足铝箔成品180~220mpa的抗拉强度和大于160mpa的屈服强度,以及大于1%的延伸率的力学性能要求,钎焊后满足140~150mpa的抗拉强度和50~70mpa的屈服强度的力学性能要求。

所述第二次中间退火工艺配合成品道次加工率控制在30±2%的轧制工艺,控制铝箔晶粒度在3~4级范围内,且均匀分布,满足铝箔在600℃烘烤5min的条件下,下垂量小于6mm的抗下垂性能要求。

优选的,步骤(1)铝合金熔炼的工艺,是将配好的xr348铝合金的组分的炉料熔化,扒完渣后,当熔体温度达到740~760℃时,将锆元素以铝锆中间合金的形式直接抛入铝熔池内,进行搅拌,熔化15~30分钟完成铝合金的熔炼;铝锆中间合金中锆的质量分数为0.1-15%。

本发明的优点和有益效果在于:

本发明制备方法流程短质量高,铝箔经高温钎焊后具有极高焊后强度且耐蚀性优良,保证管—翅片结构在钎焊时具有优良的抗下垂性能,不会塌形和熔蚀;

本发明采用al-mn-si-fe-zn-zr合金系xr348合金,其锰、铁、硅合金成分配比为1.2:1:1,能产生树杈状或块状(femn)3sial12二相化合物,这些难溶的第二相在变形时会破碎并被拉长,出现带状组织,粒子沿变形方向呈直线状排列,由短的互不相连的条状组成,在高温钎焊时,这些难溶的第二相化合物细小弥散分布于粗大再结晶晶界周围,能阻止钎焊层硅原子扩散,从而提高材料的抗下垂性能。微量的锆,能产生微量的zral3二相化合物,可大大提高合金的再结晶温度,阻碍再结晶过程,可以提高合金的可焊性和抗应力腐蚀性能。

铝箔的抗下垂性能与坯料种类及其成品道次的冷加工率和成品前一道次中间退火温度有关。连续铸轧组织中心偏析和成分偏析相比热轧铸锭均匀化退火组织较为严重,有数据表明,相同厚度的连续铸轧坯料的初始抗拉强度比热轧坯料大10~20mpa;冷加工率一定时,退火温度越高,铝箔下垂越严重;退火温度一定时,冷加工率低于再结晶退火临界变形度,再结晶退火后,铝箔再结晶晶粒会异常长大,强度会急剧下降,铝箔下垂严重;退火温度一定时,冷加工率越大,晶格畸变能越大,铝箔再结晶温度就越低,再结晶退火后铝箔的强度就越低,铝箔就越容易下垂。因此,选择连续铸轧坯料在一定退火温度下,合理选择冷加工率的大小,控制铝箔晶粒度在3~4级范围内,且均匀分布,有助于铝箔在600±20℃高温烘烤下抗下垂性能的提高。

本发明采用xr348合金为原料生产汽车散热翅片铝箔,高温钎焊后焊缝具有优良的耐蚀性,保证管—翅片结构在钎焊后,经耐蚀试验,焊缝不会优先散热翅片腐蚀。

由于锌在铝中的溶解度大,合金中添加0.8~1.0%少量的锌,对合金的力学性能无明显影响。在不损失高温钎焊焊合强度的前提下,少量的锌可以降低翅片铝的电极电位,纯铝的为-0.8~-0.85伏,而含锌2%的合金电极电位为-1伏,有助于铝合金翅片优先于焊缝和管件腐蚀,抑制流体管发生腐蚀穿孔。

具体实施方式

下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔,所述xr348铝合金的组分为:锰1.3wt%,硅1.1wt%,铁1wt%,锌0.9wt%,锆0.26wt%,钛0.03wt%,铜0.02wt%,镁0.005wt%,单个不可去除杂质的含量为0.02wt%,所有不可去除杂质的总含量为0.07wt%,其余成分为铝;xr348铝合金的组分中锰、铁、硅的重量比例为1.2:1:1。汽车散热翅片铝箔的厚度为0.040mm。

一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔的制备方法,该制备方法的步骤为:

(1)铝合金熔炼:将铝合金原料进行熔炼;是将配好的xr348铝合金的组分的炉料熔化,扒完渣后,当熔体温度达到750℃时,将锆元素以铝锆中间合金的形式直接抛入铝熔池内,进行搅拌,熔化22分钟完成铝合金的熔炼;铝锆中间合金中锆的质量分数为11%。

(2)连续铸轧:将熔炼后的铝合金连续铸轧为铸轧板,是将熔炼后的铝合金连续铸轧为6.5mm厚度的铸轧板;

(3)首次连续冷轧:将铸轧板通过多次冷轧得到厚冷轧板,是将铸轧板通过三次冷轧得到厚冷轧板;第一次冷轧铸轧板到5.3mm厚度,第二次冷轧到4.2mm厚度,第三次冷轧得到3.3mm厚度的厚冷轧板。

(4)第一次中间退火:采用氮气保护退火炉对厚冷轧板进行退火处理;采用氮气保护退火炉对厚冷轧板进行退火处理;在不高于100℃的温度下装炉,将厚冷轧板放入氮气保护退火炉中,预升温0.5小时至200℃,然后预保温3小时;再将退火炉内抽气并充入氮气至炉内含氧量达到1000ppm以下;再升温2小时到540℃持续保温20h;然后待金属温度降温达到446℃时,改炉气定温为456℃保温3h后,再降温1h至340℃,出炉空冷,完成第一次中间退火工艺。

(5)二次连续冷轧:将退火后的厚冷轧板进行若干次的冷轧与切边处理,得到薄冷轧板;是将退火后的厚冷轧板进行冷轧到1.6mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1230mm,再次冷轧到1mm厚度,然后再次冷轧到0.62mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1190mm,再次冷轧到0.33mm厚度得到薄冷轧板。

(6)连续箔轧:将薄冷轧板进行若干次箔轧与切边后得到箔轧板;是将薄冷轧板进行箔轧到0.22mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1150mm,再箔轧轧制到0.13mm厚度,再次箔轧轧制到0.08mm厚度,再次箔轧轧制到0.05mm厚度得到箔轧板。

(7)第二次中间退火:采用氮气保护退火炉对箔轧板进行退火处理;是采用氮气保护退火炉对箔轧板进行退火处理,在不大于100℃的温度下将箔轧板装炉,预升温0.5小时至200℃,预保温3小时,然后对退火炉抽气同时充氮气至炉内含氧量达到1000ppm以下,然后升温2小时到450℃,持续保温20h;然后待金属温度降温达到356℃时,改炉气定温为366℃保温3h后,出炉空冷。

(8)检验切条:将退火后的箔轧板进行性能检验后切条得到汽车散热翅片铝箔成品。

实施例1制备的铝箔产品的技术指标如下:

1、尺寸稳定,铝箔厚度、宽度及允许偏差:0.034~0.043±0.001×10~1070±0.5mm;

2、下垂度试验:铝箔在600℃烘烤5min的条件下,下垂量小于6mm;

3、铝箔力学性能:钎焊前,抗拉强度180~220mpa,屈服强度大于160mpa,延伸率大于1%;钎焊后,抗拉强度140~150mpa,屈服强度50~70mpa;

上述技术指标说明,本发明所生产的0.034~0.043mm厚度xr348合金汽车散热翅片铝箔,所生产的铝箔经600±20℃高温钎焊后的焊后强度能满足汽车热交换器管—翅片结构的抗塌性和耐蚀性的使用要求。

实施例2

在实施例1的基础上,本发明优选的实施例是,xr348铝合金的组分为:锰1.1wt%,硅1.2wt%,铁0.9wt%,锌1.0wt%,锆0.21wt%,钛0.05wt%,铜0.01wt%,镁0.01wt%,单个不可去除杂质的含量为0.01wt%,所有不可去除杂质的总含量为0.10wt%,其余成分为铝;xr348铝合金的组分中锰、铁、硅的重量比例为1.2:0.8:1.1。汽车散热翅片铝箔的厚度为0.034mm。

一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔的制备方法,该制备方法步骤中:

(1)铝合金熔炼:将铝合金原料进行熔炼;是将配好的xr348铝合金的组分的炉料熔化,扒完渣后,当熔体温度达到740℃时,将锆元素以铝锆中间合金的形式直接抛入铝熔池内,进行搅拌,熔化30分钟完成铝合金的熔炼;铝锆中间合金中锆的质量分数为4%。

(2)连续铸轧:将熔炼后的铝合金连续铸轧为铸轧板,是将熔炼后的铝合金连续铸轧为6.0mm厚度的铸轧板;

(3)首次连续冷轧:将铸轧板通过多次冷轧得到厚冷轧板,是将铸轧板通过三次冷轧得到厚冷轧板;第一次冷轧铸轧板到5.0~mm厚度,第二次冷轧到4.5mm厚度,第三次冷轧得到3.0mm厚度的厚冷轧板。

(5)二次连续冷轧:将退火后的厚冷轧板进行若干次的冷轧与切边处理,得到薄冷轧板;是将退火后的厚冷轧板进行冷轧到1.5mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1230mm,再次冷轧到1.1mm厚度,然后再次冷轧到0.6mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1190mm,再次冷轧到0.35mm厚度得到薄冷轧板。

(6)连续箔轧:将薄冷轧板进行若干次箔轧与切边后得到箔轧板;是将薄冷轧板进行箔轧到0.2mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1150mm,再箔轧轧制到0.14mm厚度,再次箔轧轧制到0.08mm厚度,再次箔轧轧制到0.06mm厚度得到箔轧板。

其它部分与实施例1完全相同。

实施例3

在实施例1的基础上,本发明优选的实施例是,xr348铝合金的组分为:锰1.4wt%,硅1.0wt%,铁1.1wt%,锌0.8wt%,锆0.30wt%,钛0.01wt%,铜0.03wt%,镁0.002wt%,单个不可去除杂质的含量为0.01wt%,所有不可去除杂质的总含量为0.02wt%,其余成分为铝;xr348铝合金的组分中锰、铁、硅的重量比例为1.2:1.1:0.8。汽车散热翅片铝箔的厚度为0.043mm。

一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔的制备方法,该制备方法步骤中:

(1)铝合金熔炼:将铝合金原料进行熔炼;是将配好的xr348铝合金的组分的炉料熔化,扒完渣后,当熔体温度达到760℃时,将锆元素以铝锆中间合金的形式直接抛入铝熔池内,进行搅拌,熔化15分钟完成铝合金的熔炼;铝锆中间合金中锆的质量分数为15%。

(2)连续铸轧:将熔炼后的铝合金连续铸轧为铸轧板,是将熔炼后的铝合金连续铸轧为7.0mm厚度的铸轧板;

(3)首次连续冷轧:将铸轧板通过多次冷轧得到厚冷轧板,是将铸轧板通过三次冷轧得到厚冷轧板;第一次冷轧铸轧板到5.5mm厚度,第二次冷轧到4.0mm厚度,第三次冷轧得到3.5mm厚度的厚冷轧板。

(5)二次连续冷轧:将退火后的厚冷轧板进行若干次的冷轧与切边处理,得到薄冷轧板;是将退火后的厚冷轧板进行冷轧到1.8mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1230mm,再次冷轧到0.9mm厚度,然后再次冷轧到0.65mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1190mm,再次冷轧到0.3mm厚度得到薄冷轧板。

(6)连续箔轧:将薄冷轧板进行若干次箔轧与切边后得到箔轧板;是将薄冷轧板进行箔轧到0.23mm厚度,再用重卷机切边切到宽度1150mm,再箔轧轧制到0.13mm厚度,再次箔轧轧制到0.09mm厚度,再次箔轧轧制到0.05mm厚度得到箔轧板。

其它部分与实施例1完全相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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