專利名稱：熱交換器翅片用鋁合金及其制備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種金屬材料技術領域的合金及其制備方法，具體是一種用于熱 交換器翅片的釬焊后屈服強度為53MPa左右、延伸率高達14%的鋁合金及其制備方法。
背景技術：
3xxx系列鋁合金，由于其高比強度、良好的導熱性、易成型性和較好的耐腐蝕性 能，被大量用于制造汽車、建筑、消費電子產品等領域。近幾年我國汽車行業出現了快速發 展，對汽車熱交換器的需求量迅速增加。作為一種可以替代純銅的熱傳輸材料，3003A1合金 被大量應用于汽車熱交換器(如水箱散熱器、冷凝器與蒸發器)以實現降低成本、汽車輕量 化和節能的目的。在石油資源日益減少的情況下，出于環保、節能減排的目的，汽車整車設 計和零部件設計標準日益提高，這對熱交換器翅片合金的力學性能提出了更高的要求，因 此需要不斷提高3003A1合金的力學性能，尤其是該合金的強度和塑性。熱交換器翅片用合金板帶箔多采用鑄造+軋制(熱軋，冷軋)方法制造，影響板帶 箔最終性能的因素較多，包括合金成分、鑄造工藝、熱軋和冷軋工藝、熱處理工藝等。由于從 工藝改善角度來提高3003A1合金性能的空間已經不大，合金成分被認為是控制合金箔加 工性能和最終釬焊性能的關鍵。因此，通過合理的合金化設計可望研發出具有高強度、高塑 性特征的新型合金以取代傳統的3003A1合金。經過對現有技術的檢索發現，瑞典的熱傳輸材料生產商SAPA公司(ymi sapagroup. com/pages/399484/Sapa_6815. pdf)提供了一種與 3003A1 合金成分接近、含鋅 量很少的高錳(1.4-1.8wt% )低硅(0. 65-1. 0wt% )鋁合金(商業牌號FA6800)，采用該 合金制造的熱交換器翅片用鋁合金箔釬焊后抗拉強度為130MPa左右，屈服強度為50MPa左 右。而傳統的AA3003合金箔釬焊后抗拉強度僅為llOMPa，屈服強度為40MPa。由于高性能熱 交換器的發展需要，上述合金箔釬焊后的力學性能仍然需要不斷提高。本專利發明人申請 的中國專利“用于熱交換器翅片的鋁合金及其制備方法”(專利申請號CN200610085354. 6) 發明了一種添加鋅元素的中錳(1. 0-1. 3wt% )高硅(1. 0-1. 3wt% )鋁合金，該合金的強度 特性較好，但是由于含有鋅元素，因此該合金的腐蝕電位較負，不能滿足某些熱交換器翅片 的需要。

發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種熱交換器翅片用鋁合金及其制備 方法，通過采用高硅、中錳、無鋅合金化設計來實現力學強化和腐蝕性能設計，采用鑄造、熱 軋、冷軋工藝制備了相應的板帶箔材。本發明是通過以下技術方案實現的本發明涉及一種熱交換器翅片用鋁合金，其組分和重量百分比為Mn: 1. 0-1. 3wt%,Si :1. 0-1. 3wt%,Fe 0. 3-0. 6wt%,Cu 0. 05-0. 2wt%,Zr 0. 05-0. 2wt%、其 余為Al。
3
本發明涉及上述熱交換器翅片用鋁合金的制備方法，包括以下步驟第一步、依次選取Al、Mn、Si、Fe、Cu 禾口 Zr 或含有所述 Al、Mn、Si、Fe、Cu 禾口 Zr 的合金，經熔煉澆注成20-100mm的鑄造合金坯后銑面，然后對銑面后的鑄造合金坯進行 熱軋，得到合金板帶，其中Mn元素、Si元素、Fe元素、Cu元素和&元素分別占總質量的 1. 0-1. 3wt%U. 0-1. 3wt%,0. 3-0. 6wt%,0. 05-0. 2wt%禾口 0. 05-0. 2wt%0所述的熔煉澆注是指采用惰性氣體保護熔煉爐將Al、Mn、Si、Fe、Cu和&在 700-760°C熔化均勻后澆注入鋼制模具內冷卻獲得鑄造合金坯。所述的熱軋是指將銑面的鑄造合金坯在500°C -520°C的加熱爐中預熱后熱軋至 厚度為2-4mm。第二步、將合金板帶進行多道次冷軋后經中溫退火并繼續冷軋，獲得用于熱交換 器翅片的冷軋合金箔。所述的多道次冷軋是指將合金板帶軋制成0. 15mm的合金箔。所述的中溫退火是指在360°C -420°C的環境下退火；所述的多道次冷軋是指，將合金板帶軋制成厚度為0. 15mm的合金箔。所述的繼續冷軋是指將退火后的合金箔軋制至厚度為0. 10mm。本發明通過以下方式進行性能評價將冷軋鋁合金箔經過模擬釬焊熱處理，在 600°C的熱處理爐內保溫5分鐘后出爐冷卻至室溫后在電子拉伸試驗機上進行室溫拉伸力 學性能測試。采用本發明制備所得的鋁合金焊后抗拉強度可高達136MPa，屈服強度為53MPa左 右，延伸率可高達14%，可適用于熱交換器的翅片制造領域。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施 例。實施例1本實施例采用熔煉和鑄造方法首先制備Al-1. 2Mn-l. ISi-O. 5Fe_0. 05Cu_0. 2Zr 合金板材(厚度為30mm)，銑面至厚度為25mm后在500°C加熱1小時后熱軋成4mm，其后冷 軋至0. 15mm，在380°C退火后冷軋至0. 10mm，采用模擬釬焊熱處理后用電子拉伸試驗機測 試合金箔的力學性能，合金箔的抗拉強度為136MPa、屈服強度為53MPa、延伸率為14%。該 合金箔的強度特性明顯優于商業3003鋁合金的焊后抗拉強度和屈服強度，也優于FA6800 合金的強度特性。實施例2采用熔煉和鑄造方法首先制備Al-1. lMn-1. 2Si_0. 4Fe_0. 05Cu_0. lOZr合金板 材(厚度為35mm)，銑面至厚度為28mm后在500°C加熱1小時后熱軋成2. 6mm，其后冷軋 至0. 15mm，在380°C退火后冷軋至0. 10mm，模擬釬焊熱處理后測試合金箔的抗拉強度大于 130MPa、延伸率大于13%。實施例3采用熔煉和鑄造方法首先制備Al-1. 3Mn-l. ISi-O. 6Fe_0. lCu-0. 08Zr合金板材(厚度為25mm)，銑面至厚度為20mm后在500°C加熱1小時后熱軋和冷軋至0. 15mm，在390°C 退火后冷軋至0. 10mm，模擬釬焊熱處理后測試合金箔的抗拉強度大于135MPa，延伸率大于 14%。 顯然，與熱交換器翅片合金(商業3003鋁合金和FA6800合金)相比，本實施例制 備的合金具有高強度、高塑性特點，可獲得焊后屈服強度為53MP左右、延伸率為13-14%的 熱交換器翅片用合金箔。上述性能的獲得主要是由于采用合理的成分設計，即鋁合金中錳 含量適中以減少粗大含錳化合物的產生，硅含量較高以提高焊后強度，添加少量鋯以產生 第二相強化效應，不添加鋅以控制腐蝕特性并改變相應力學性能。
權利要求
一種熱交換器翅片用鋁合金，其特征在于，其組分和重量百分比為Mn1.0-1.3wt％、Si1.0-1.3wt％、Fe0.3-0.6wt％、Cu0.05-0.2wt％、Zr0.05-0.2wt％、其余為Al。
2.根據權利要求1所述的熱交換器翅片用鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟第一步、依次選取Al、Mn、Si、Fe、Cu和Zr或含有所述Al、Mn、Si、Fe、Cu和Zr的合金， 經熔煉澆注成20-100mm的鑄造合金坯后銑面，然后對銑面后的鑄造合金坯進行熱軋，得到 合金板帶，其中Mn元素、Si元素、Fe元素、Cu元素和&元素分別占總質量的1. 0-1. 3wt%, 1. 0-1. 3wt%,0. 3-0. 6wt%,0. 05-0.0. 05-0. 2wt% ；第二步、將合金板帶進行多道次冷軋后經中溫退火并繼續冷軋，獲得用于熱交換器翅 片的冷軋合金箔。
3.根據權利要求2所述的熱交換器翅片用鋁合金的制備方法，其特征是，所述的熔煉 澆注是指采用惰性氣體保護熔煉爐將Al、Mn、Si、Fe、Cu和&在700_760°C熔化均勻后澆 注入鋼制模具內冷卻獲得鑄造合金坯。
4.根據權利要求2所述的熱交換器翅片用鋁合金的制備方法，其特征是，所述的熱軋 是指將銑面的鑄造合金坯在500°C _520°C的加熱爐中預熱后熱軋至厚度為2-4mm。
5.根據權利要求2所述的熱交換器翅片用鋁合金的制備方法，其特征是，所述的多道 次冷軋是指將合金板帶軋制成0. 15mm的合金箔。
6.根據權利要求2所述的熱交換器翅片用鋁合金的制備方法，其特征是，所述的中溫 退火是指在360°C -420°C的環境下退火。
7.根據權利要求2所述的熱交換器翅片用鋁合金的制備方法，其特征是，所述的多道 次冷軋是指，將合金板帶軋制成厚度為0. 15mm的合金箔。
8.根據權利要求2所述的熱交換器翅片用鋁合金的制備方法，其特征是，所述的繼續 冷軋是指將退火后的合金箔軋制至厚度為0. 10mm。
全文摘要
一種金屬材料技術領域的熱交換器翅片用鋁合金及其制備方法，所得合金的成分配比為Mn1.0-1.3wt％、Si1.0-1.3wt％、Fe0.3-0.6wt％、Cu0.05-0.2wt％、Zr0.05-0.2wt％、其余為Al。本發明通過向高硅中錳鋁合金中添加鋯元素、并且采用無鋅設計來實現合金化，采用鑄造、熱軋、冷軋工藝制備了相應的板帶箔材。
文檔編號C22C21/00GK101798645SQ20101014908
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月17日 優先權日2010年4月17日
發明者丁冬雁, 周朝良, 尤小華, 朱美俊, 李明, 毛大立, 陳國楨, 高勇進 申請人:上海交通大學;華峰鋁業股份有限公司