芯材、包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种芯材、包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途。本发明专利技术以工业铝材废料为原料来制备芯材铸锭，并通过均匀热化处理来控制弥散相颗粒的大小和分布密度，从而使目标产品具有高强度和良好的钎焊性以及良好的抗熔蚀性能，可用于制备汽车的零部件，例如热交换器、散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器和中间冷却器的主板或边板。

Core material, aluminum alloy composite plate containing the core material, preparation method and application thereof

The invention discloses a core material, an aluminum alloy composite plate containing the core material, a preparation method and an application thereof. The present invention in industrial aluminum scrap as raw materials to prepare core ingot, the size and distribution of density and the uniform heat treatment to control the dispersion of particles, so that the target product has high strength and good solderability and good anti erosion performance, can be used for the preparation of automobile parts, such as heat exchangers, radiator, condenser, evaporator, oil cooler and intercooler board or side plate.

【技术实现步骤摘要】
芯材、包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途
本专利技术涉及一种芯材、包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途，本专利技术尤其涉及一种芯材、具有至少两层(例如两层、三层或更多层)的包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途。所述铝合金复合板材特别适合用作汽车零部件，例如热交换器、散热器的主板或边板，是一种高强度钎焊用铝合金复合板材。
技术介绍
铝合金由于质轻和高热传导性，广泛用于汽车零部件，例如热交换器、散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器和中冷器等的主板或边板。这些汽车零部件主要通过包括真空钎焊和可控气氛钎焊的钎焊法来制备。通常，钎焊法使用Al-Si系合金作为钎料，在600℃左右的钎焊温度下首先使钎料完全熔化，然后用该经熔化的钎料进行接头间隙的填充。近年来，随着汽车的轻量化要求，汽车用换热器也要求轻量化，进而要求换热器用铝合金复合板材进行减薄。主板和边板的厚度减薄对换热器的轻量化具有重要意义，因此减薄对钎焊用铝合金板材提出了更高要求，即要求其在降低厚度的同时还要满足强度和耐腐蚀性保持不变。目前，汽车散热器、热交换器的边板和主板所使用的材料通常是具有两层或三层的铝合金复合板材(其芯材一般为AA3003铝合金或其改型合金)。然而，经钎焊后，该复合板材的强度通常会降低，抗疲劳性变差，在使用中容易出现开裂等现象，造成换热器泄漏失效。为了提高复合板材的焊后强度，CN101372161A公开了一种包含五层的钎焊铝合金多层复合板材料，其最内层(即芯材)为Mod6060合金，具有强化增强强度、抗塌陷的作用。但是，由于该材料主要依靠时效处理来强化，自然时效状态下强度不高。如果通过换热器温度(例如水箱80-120℃)来进行时效处理，则随着时间的延长，很可能发生过时效现象，使强度不增反降。此外，该五层复合板材的生产工艺相比三层复合板材而言，成品率更低，生产过程更困难。钎焊用铝合金复合板材一般包括芯材和至少一个复合层(钎焊层和/或触水层)。工业上使用的钎焊用铝合金复合板材通常含有7-12％的Si，其芯材中的Si含量一般较低，触水层则通常含有Zn或Mg等元素。此外，在钎焊用铝合金复合板材的制备中通常还会用到大量原铝(又称纯铝)。每生产1吨原铝，一般会产生1.5吨的二氧化碳，综合耗电约15000kwh。而废铝回收再利用(即再生铝)的能耗仅相当于从铝土矿开采→氧化铝提取→原铝电解→铸成铝锭这一过程所需总能耗的5％。与原铝生产相比，每生产1吨再生铝可以节约95％的能耗，并且二氧化碳排放也只有原铝的10％。此外，在生产过程中，由于铸锭切头、热轧及冷轧产品的切头、切尾和切边等工艺会产生大约30％左右的废料，这些废料含有较高的合金元素，尤其是Si的含量很高。这些废料如何更好的循环利用，对节约成本和能耗是非常重要的。现有技术至今还未发现有将这些废料大规模作为原料用于制备铝合金复合板材的相关报道。
技术实现思路
本专利技术人通过对铝合金复合板材及其废料循环利用进行了深入研究，结果发现，具有特定合金组成与含量的芯材和包含该芯材的铝合金复合板材能够实现本专利技术的目的，基于该发现，完成了本专利技术。因此，本专利技术的第一个目的是提供一种芯材的制备方法，其包括以一定比例的工业铝材废料和/或工业纯铝锭作为原料，制备芯材(例如使用水冷半连续铸造法(DCcasting))，然后任选采用特定的均匀化热处理来进一步加工处理该芯材。该方法可实现100％的工业铝材废料的回收利用。并且，通过特定的均匀化热处理工艺可控制芯材中的弥散相颗粒的大小和分布密度，从而获得具有高强度和良好钎焊性以及良好耐熔蚀性的目标产品。本专利技术的第二个目的是提供一种芯材，其是具有特定合金组成和含量的铝合金。以重量计，所述芯材包括以下组分：Si：0.5％-1.5％，Mn：0.6％-2.0％，Fe：0.1％-0.7％，Cu：0.3％-1.5％，Mg：0.03％-0.5％，Zn：0.03％-0.5％，Ti：0.03％-0.2％，Zr：0.03％-0.3％，Cr：0.03％-0.3％；以及其它元素(例如Ni、Pb或Sn等)，其中单个元素含量≤0.05％，但全部元素总量≤0.15％；其余为铝。可采用本专利技术的上述方法来制备该芯材。本专利技术的第三个目的是提供一种铝合金复合板材的制备方法，其包括以下步骤：制备复合层，然后将该复合层与本专利技术的芯材进行复合并焊接，之后进行预加热(例如在420-520℃的温度下保温5-20小时)，然后经热轧、冷轧和成品退火处理，即获得本专利技术的铝合金复合板材，其总厚度不超过2.0mm，优选不超过1.5mm，更优选不超过1.2mm，达到了减薄要求。本专利技术的第四个目的是提供一种铝合金复合板材，除了至少一个复合层之外，其还包括本专利技术的芯材。所述复合层包括钎焊层和/或触水层。可采用本专利技术的上述方法来制备该铝合金复合板材。本专利技术的第五个目的是提供铝合金复合板材的用途。例如本专利技术的铝合金复合板材可用于制备汽车的零部件，例如热交换器、散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器和中间冷却器的主板或边板等，使其具有优异的强度、钎焊性和耐熔蚀性。相应地，本专利技术还提供本专利技术的芯材用于制备铝合金复合板材的用途。附图说明图1为本专利技术的复合板材M1的晶粒组织照片。图2为本专利技术的复合板材M2的晶粒组织照片。图3为本专利技术的复合板材M1的芯材的颗粒组织照片。图4为本专利技术的复合板材M2的芯材的颗粒组织照片。具体实施方式以下将对本专利技术进一步详细说明，应理解，所述用语旨在描述目的，而非限制本专利技术。芯材及其制备术语“水冷半连续铸造法(DCcasting)”是指，将原料(例如工业铝材废料和/或工业纯铝锭)按照一定比例加入熔炼炉进行熔化，熔炼温度为730-760℃，然后扒渣、取样分析、加入合金元素后静置、搅拌、精炼、扒渣，调整各元素含量后倒入静置炉，再次搅拌、精炼、扒渣，最后经在线加入铝钛硼晶粒细化剂、除气、过滤后，进入铸造机铸制成芯材铸锭(简称“芯材”，在本文中二者可以互相使用)。工业铝材废料是指在铝材加工厂生产铝材的各工序中所产生的各种铝材废料。在本专利技术中，所述废料来自申请人本厂生产铝材的各工序中所产生的铝材废料。应注意，本专利技术对所述铝材废料的来源和组成没有特别限制，只要根据本专利技术方法可获得本专利技术的目标产品即可。在本专利技术的一个实施方案中，以重量计，使用不低于原料总重量的25％的工业铝材废料来制备芯材。例如，工业铝材废料可以是原料总重量的35％-100％。工业铝材废料的用量可以涵盖该范围中的任意数值，例如包括但不限于25％、30％、35％、45％、55％、65％、75％、80％、90％、95％甚至100％(即全部使用纯工业铝材废料作为原料)或由这些数值所组成的范围。在本专利技术的另一个实施方案中，将工业铝材废料和/或工业纯铝锭在730-760℃的熔化温度下进行熔化，优选熔化温度为740-760℃，更优选为750-760℃，例如包括但不限于730℃、735℃、740℃、745℃、750℃、755℃、760℃等。然后，将上述制得的芯材铸锭进行均匀化热处理。均匀化热处理的保温温度和保温时间对芯材铸锭的弥散相颗粒的大小和分布密度有着重要影响。不同的保温温度和保温时间可以得到不同的弥散相颗粒分布，并对材料的成品性能产生一定影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯材的制备方法，其特征在于，以工业铝材废料和/或工业纯铝锭作为原料来制备芯材，然后将所述芯材进行均匀化热处理，其中工业铝材废料不低于原料总重量的25％。

【技术特征摘要】
1.一种芯材的制备方法，其特征在于，以工业铝材废料和/或工业纯铝锭作为原料来制备芯材，然后将所述芯材进行均匀化热处理，其中工业铝材废料不低于原料总重量的25％。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述工业铝材废料为原料总重量的100％。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，将所述芯材在500-630℃的温度下进行均匀化热处理。4.根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于，所述均匀化热处理包括两个阶段：第一阶段，将所述芯材在570-630℃的温度下保温2-5小时；以及第二阶段，将所述芯材在500-570℃的温度下保温至少3小时。5.一种芯材，其特征在于，以重量计，所述芯材包含以下组分：Si：0.5％-1.5％，Mn：0.6％-2.0％，Fe：0.1％-0.7％，Cu：0.3％-1.5％，Mg：0.03％-0.5％，Zn：0.03％-0.5％，Ti：0.03％-0.2％，Zr：0.03％-0.3％，Cr：0.03％-0.3％；以及其它元素，其中单个元素含量≤0.05％，但全部元素总量≤0.15％；其余为铝。6.一种铝合金复合板材的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：制备复合层；将所述复合层与权利要求5的芯材或者通过权利要求1-4中任一项的方法获得的芯材进行复合并焊接成复合板材，之后在420-520℃的温度下保温5-10小时进行预加热；然后经热轧、冷轧和成品退火处理，即获得所述铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：高凤华，杜妮燕，
申请(专利权)人：格朗吉斯铝业上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31