一种耐热铝合金钎焊复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐热铝合金钎焊复合材料，包括芯材和包覆在所述芯材外的皮材，所述芯材为3003铝合金，所述皮材为4343、4045、4104或4004铝合金，同时公开了上述耐热铝合金钎焊复合材料的制备方法，采用该方法制备的耐热铝合金钎焊复合材料较普通铝合金钎焊复合材料在力学性能上得到优化和提高，改善了超薄复合材料的成型性能，提高了抗塌陷性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝合金钎焊复合材料及其制备方法，特别涉及一种耐热3003铝合金钎焊复合材料及其制备方法。
技术介绍
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，是在纯铝的基础上添加不同金属熔炼而成，因而不同的铝合金具有不同的物理性能，现如今工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。皮材：亦称包覆层，依附于芯材单侧或双侧而存在，相对于芯材占比较少，熔点比芯材低，在钎焊的过程中作为钎料。芯材：亦称基体、基层，依附于芯材单侧或双侧而存在，相对于芯材占比较少，熔点比皮材高，在钎焊过程中主要起到强力支撑作用，钎焊完成后皮材作为钎料焊接，芯材裸露作为结构部件使用。复合锭：复合锭是钎焊板生产过程中的中间产物，将皮材厚板与芯材板锭固定在一起，形成复合锭，复合锭经加热、热轧形成钎焊卷材。汽车热交换器主要是由流体管道和散热翅片通过钎焊法装配而成，流体管道和散热翅片分别是由三层4343/3003/4343铝合金板材复合轧制成为铝板和铝箔材，其中芯材3003为典型的Al-Mn系合金，起支撑作用，是钎焊铝箔的主体材料；皮材4343为典型的Al-Si系合金，作为钎焊层在钎焊时起钎料作用。当前资源和能源危机日益加剧的背景下，汽车的轻量化迫切需求其热交换器(散热器、中冷器、冷凝器、蒸发器等)铝复合板带箔材减重变薄。4343铝合金的固相线温度为577℃，液相线温度为615℃，故工业上热交换器的钎焊温度为600-620℃。正是因为钎焊温度只比芯材3003的固相线温度643℃略低，所以，当散热器和冷凝器等翅片的复合铝箔材过薄(小于0.08-0.1mm)，芯材3003基材严重软化；而且高温下皮材4343中的Si向芯材剧烈渗透，沿晶界扩散形成α(Al)+Si共晶，进一步芯材的固相线温度和强度，最终造成焊后工件翘曲变形、散热带熔蚀、烧断、倒塌和金属堆积等缺陷，严重影响成品率和经济效益。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种耐热3003铝合金钎焊复合材料及其制备方法，以达到提高焊后的铝合金复合材料的强度、延伸率、抗塌陷性能等指标的目的。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种耐热铝合金钎焊复合材料，包括芯材和包覆在所述芯材外的皮材，所述芯材为3003铝合金，所述3003铝合金包括按重量百分数计的如下成分：0.65-0.85％的Si，0.35-0.45％的Fe，0.1-0.2％的Cu，1.5-2.0％的Mn，0.01-0.05％的Mg，0.03-0.2％的Zr，0.01-0.05％的Cr，0.01-0.15％的Zn，0.015-0.025％的Ti，余量为Al及不可避免的杂质；所述皮材为4系铝合金，所述4系铝合金包括按重量百分数计的如下成分：7.2-10.7％的Si，0.1-0.65％的Fe，0.01-0.05％的Cu，0.01-0.05％的Mn，0.01-0.05％的Mg，0.03-0.2％的Zr，0.01-0.05％的Cr，0.01-0.1％的Zn，0.015-0.025％的Ti，余量为Al及不可避免的杂质。通过调整芯材和皮材中各种金属元素的含量，可基本解决超薄复合材料的成型性能及抗塌陷性能，焊后的强度大幅度增加。优选的，所述4系铝合金为4343、4045、4104或4004铝合金，在复合钎焊过程中，作为包覆层合金具有较好的流动性、润湿性、间隙填充能力、熔湿性和接头强度。一种耐热铝合金钎焊复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)对3003铝合金进行铸锭、锯铣，得到芯材；2)对4系铝合金进行铸锭、锯铣，加热、热轧、锯切得到皮材；3)将皮材和芯材紧固，进行无缝焊接，焊接后，头、中、尾部打钢带固定，得到复合锭；4)将复合锭装炉加热到380～400℃，保温2h，后加热到510℃保温7h；5)加热后的复合锭进行热轧，开轧温度为490℃，终轧温度大于300℃；6)轧制到60mm厚时得到耐热铝合金钎焊复合材料。进一步的技术方案中，所述步骤1)中3003铝合金是由重量分数30-35％的铝锭和重量分数65-70％的浓度为99.7％的铝液配料而成。优选的，所述步骤1)中的配料温度为740±5℃，铸锭温度为690～700℃。进一步的技术方案中，所述步骤2)中4系铝合金是由重量分数30-35％的铝锭和重量分数65-70％的浓度为99.7％的铝液配料而成。进一步的技术方案中，所述步骤2)中的配料温度为740±5℃，铸锭温度为670～680℃，加热温度为500℃，加热16h。进一步的技术方案中，所述步骤3)中的皮材比芯材宽度小60mm，长度短100mm。通过上述技术方案，本专利技术提供的耐热3003铝合金钎焊复合材料较普通铝合金钎焊复合材料在力学性能上得到优化和提高，改善了超薄复合材料的成型性能，提高了抗塌陷性能。该制备方法制得的成品焊合良好，没有腐蚀、乳液痕、裂纹、气泡、夹渣、粘铝、擦划伤等缺陷。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例1、2所公开的耐热3003铝合金钎焊复合材料的截面示意图；图2为本专利技术实施例3、4所公开的耐热3003铝合金钎焊复合材料的截面示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术提供了一种耐热3003铝合金钎焊复合材料及其制备方法，具体实施例如下：实施例1：芯材：3003铝合金，包括按重量百分数计的如下成分：0.70％的Si，0.4％的Fe，0.2％的Cu，1.5％的Mn，0.02％的Mg，0.1％的Zr，0.02％的Cr，0.12％的Zn，0.02％的Ti，余量为Al及不可避免的杂质。皮材：4343铝合金，包括按重量百分数计的如下成分：8.7％的Si，0.2％的Fe，0.03％的Cu，0.04％的Mn，0.02％的Mg，0.08％的Zr，0.02％的Cr，0.08％的Zn，0.025％的Ti，余量为Al及不可避免的杂质。具体制备方法如下：1)将重量分数30-35％的3003铝锭和重量分数65-70％的浓度为99.7％的铝液在740℃下配料，放入导炉中，投入高效精炼剂，在680℃下进行铸锭，完成后，切锯头尾，保证板锭平直无铸造偏析瘤，厚度差头、中、尾同板差控制在0.5mm以内，每面铣10mm，得到芯材；2)将重量分数30-35％的4343铝锭和重量分数65-70％的浓度为99.7％的铝液配料，在
740℃下配料，放入导炉中，投入高效精炼剂，在680℃下进行铸锭，完成后，切锯头尾，保证板锭平直无铸造偏析瘤，厚度差头、中、尾同板差控制在0.5mm以内，每面铣10mm，加热到温度为500℃，加热16h，锯切得到皮材；3)皮材用专用钢刷均匀、认真打磨(皮材表面氧化皮打磨干净、彻底，表面呈颗粒感)，清理干净(清洗油或汽油将表面清理擦洗干净)，不允许存在油污、脏物、灰份、毛屑等。皮材比芯材宽度小60mm，长度短100mm。如图1所示，将芯材1置于中间，两面各一层皮材2，将其紧固，进行无缝焊接，钎焊时要求立焊，焊枪角度控制在75°左右，防止焊渣进入皮材与芯材间隙。焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热铝合金钎焊复合材料，包括芯材和包覆在所述芯材外的皮材，其特征在于，所述芯材为3003铝合金，所述3003铝合金包括按重量百分数计的如下成分：0.65‑0.85％的Si，0.35‑0.45％的Fe，0.1‑0.2％的Cu，1.5‑2.0％的Mn，0.01‑0.05％的Mg，0.03‑0.2％的Zr，0.01‑0.05％的Cr，0.01‑0.15％的Zn，0.015‑0.025％的Ti，余量为Al及不可避免的杂质；所述皮材为4系铝合金，所述4系铝合金包括按重量百分数计的如下成分：7.2‑10.7％的Si，0.1‑0.65％的Fe，0.01‑0.05％的Cu，0.01‑0.05％的Mn，0.01‑0.05％的Mg，0.03‑0.2％的Zr，0.01‑0.05％的Cr，0.01‑0.1％的Zn，0.015‑0.025％的Ti，余量为Al及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种耐热铝合金钎焊复合材料，包括芯材和包覆在所述芯材外的皮材，其特征在于，所述芯材为3003铝合金，所述3003铝合金包括按重量百分数计的如下成分：0.65-0.85％的Si，0.35-0.45％的Fe，0.1-0.2％的Cu，1.5-2.0％的Mn，0.01-0.05％的Mg，0.03-0.2％的Zr，0.01-0.05％的Cr，0.01-0.15％的Zn，0.015-0.025％的Ti，余量为Al及不可避免的杂质；所述皮材为4系铝合金，所述4系铝合金包括按重量百分数计的如下成分：7.2-10.7％的Si，0.1-0.65％的Fe，0.01-0.05％的Cu，0.01-0.05％的Mn，0.01-0.05％的Mg，0.03-0.2％的Zr，0.01-0.05％的Cr，0.01-0.1％的Zn，0.015-0.025％的Ti，余量为Al及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的耐热铝合金钎焊复合材料，其特征在于，所述4系铝合金为4343、4045、4104或4004铝合金。3.一种如权利要求1所述的耐热铝合金钎焊复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对3003铝合金进行铸锭、锯铣，得到芯材；2)对4系铝合金进行铸锭、锯铣，加热、热轧、锯切得到皮材；3)将皮...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕祥玉，
申请(专利权)人：江苏财发铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32