一种用于载气钎焊的铝蜂窝结构板及制作方法技术

本发明专利技术涉及一种用于载气钎焊的铝蜂窝结构板及制作方法。铝蜂窝结构板包括上铝合金板、铝蜂窝和下铝合金板，上铝合金板与下铝合金板均包括芯材、位于芯材两侧的中间层和位于一侧所述中间层外的皮材，芯材为6系铝硅镁合金，中间层为3系铝锰合金，皮材为4系铝硅合金。铝蜂窝结构板的制作方法包括将上铝合金板、铝蜂窝和下铝合金板采用保护性气氛钎焊焊接为所述铝蜂窝结构板。本发明专利技术的用于载气钎焊的铝蜂窝结构板及制作方法，使得铝蜂窝结构板保持质轻、隔音、隔热、减震、吸能、电磁屏蔽等优异性能，更具有高的强度和刚度，且含Mg的合金板可通过载气钎焊的方式焊接成型，制作效率高，避免了传统的黏胶老化开裂、遇火灾释放有毒气体等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种蜂窝结构板，尤其涉及一种用于载气钎焊的铝蜂窝结构板及制作方法。
技术介绍
蜂窝板具备质轻、隔音、隔热、减震、吸能、电磁屏蔽等优异性能，广泛应用在高铁、船舶领域、绿色建筑等领域。以铝蜂窝板为例，铝蜂窝结构板是由上下两层金属板，中间为铝蜂窝芯，通过胶粘、焊接等方式搭接成型。与传统的瓦楞结构相比，铝蜂窝结构板密度小、抗压、抗弯强度大，板材承受的侧、垂向压力以及剪切力不受方向的限制，受力均匀；该结构具有质轻、隔音、隔热、减震、吸能、电磁屏蔽等优异性能，同时也具有了更高的强度和刚度。但是，目前国内外常见的铝蜂窝制造基本采用胶粘结构，其强度(刚度)、使用寿命以及允许的应用环境受胶粘剂性能的制约，耐温性差、黏胶老化开裂、遇火灾释放有毒气体等，难以在高铁、船舶领域、绿色建筑等一些高端设备上开展应用。随着节能环保需求日益增加以及胶铝蜂窝板老化问题的逐渐凸显，市场迫切需求无胶蜂窝板。采用钎焊工艺组装的铝蜂窝板可以实现全金属的冶金结合，其力学性能不仅高于同规格的胶粘结构，同时完全克服了胶粘铝蜂窝板耐高温差、黏胶老化等缺陷。其特点为夹芯与面板为焊接结构，各连接部位为冶金结合，主要钎焊工艺为载气钎焊。但是对于含Mg的高强度铝蜂窝板，实际的载气钎焊过程受到了限制。铝合金的钎焊方法主要有保护性气氛钎焊(CAB)和真空钎焊(VB)。一般情况下，高Mg合金采用真空钎焊(VB)；低Mg及不含Mg的合金采用保护性气氛钎焊(CAB)。真空钎焊的钎焊质量要优于载气钎焊，但保护性气氛钎焊的效率要远高于真空钎焊。对于高Mg含量的合金，Mg受热从芯材中蒸发出来，与合金表面的氧化铝发生反应，置换出氧，达到破除氧化膜的作用，故适合真空钎焊的铝合金有Mg含量较高的Al-Si合金(如4004、4104)。对于保护性气氛钎焊(CAB)，其钎焊过程中需要使用钎剂(氟化物)破除氧化膜，但是钎剂中的氟会和基体材料中的镁(Mg)反应生成MgF2、KMgF3、K2MgF4等化合物，这会导致钎剂熔点升高、失去活性。故适合CAB钎焊的铝合金有工业纯铝和Mg含量低的Al-Mn合金(如AA3003、AA3102、AA3005等)。随着高铁和轨道交通、汽车、船舶及航空航天等领域轻量化的需求日趋强烈，热交换器领域要求开发出更轻更薄的可钎焊板材。由于钎焊板材厚度减薄，这就要求在相同载荷或受力条件下材料具有更高的强度，以防止材料在后续钎焊过程中发生变形而失效。Mg元素在Al中的最大溶解度可达18wt％，通常在铝中添加Mg以产生固溶或与其它元素形成第二相颗粒来提高钎焊板材的强度。但对于保护性气氛钎焊(CAB)的合金芯材，Mg与钎剂(如KAlF4)会发生反应，影响钎焊效果。基于Mg元素对合金强度的有利影响及CAB钎焊的优势，采用CAB钎焊高Mg的合金成为当前研究的新方向。针对传统的铝结构板(如瓦楞结构)隔音、隔热、减震、吸能、电磁屏蔽等性能较差、传统的铝蜂窝胶粘结构存在连接强度低、耐温性差、黏胶老化开裂、遇火灾释放有毒气体等缺点，以及传统的以3003等合金为芯材的合金板，钎焊后合金强度较低，不能提高铝蜂窝板的强度等问题，考虑向合金中添加Mg元素以显著提高合金强度。但是高Mg合金钎焊过程中，Mg易与钎剂反应而恶化钎焊效果，对母材或钎料中的镁含量应控制在0.3％以下，因此高Mg合金不适用于载气钎焊，而真空钎焊的生产效率又极低。这极大限制了含Mg铝合金的使用。因此，为了使得含Mg合金板材可通过载气钎焊与其他零部件连接，从而提高钎焊效率，保证焊接形成的铝蜂窝结构板具有高的连接强度、好的耐温性，避免胶粘结构黏胶老化开裂、遇火灾释放有毒气体等问题，有待开发一种新的铝蜂窝结构板。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于载气钎焊的铝蜂窝结构板及制作方法，使得铝蜂窝结构板抗压、抗弯强度大，同时保持质轻、隔音、隔热、减震、吸能、电磁屏蔽等优异性能，更具有高的强度和刚度，且可通过载气钎焊形成，制作效率高，并避免了黏胶老化开裂、遇火灾释放有毒气体等问题。本专利技术的铝蜂窝结构板，包括上铝合金板、铝蜂窝和下铝合金板，其特征在于，所述上铝合金板与下铝合金板均包括芯材、位于芯材两侧的中间层和位于一侧所述中间层外的皮材，所述芯材为6系铝硅镁合金，所述中间层为3系铝锰合金，所述皮材为4系铝硅合金。上述的铝蜂窝结构板，所述铝蜂窝由支撑强化层与位于所述支撑强化层两侧的包覆层复合形成的板材制成。上述的铝蜂窝结构板，所述铝蜂窝的支撑强化层为3系铝合金，所述包覆层为4系铝合金。上述的铝蜂窝结构板，所述芯材为6A02铝合金，所述中间层为3003铝合金，所述皮材为4045铝合金。上述的铝蜂窝结构板，所述铝蜂窝结构板通过保护性气氛钎焊焊接而成。上述的铝蜂窝结构板，所述上铝合金板与所述下铝合金板的厚度均为0.8-1.5mm。本专利技术提供上述铝蜂窝结构板的制作方法，所述方法包括：将上铝合金板、铝蜂窝和下铝合金板采用保护性气氛钎焊焊接为所述铝蜂窝结构板。上述的方法，所述上铝合金板与所述下铝合金板的制作方法均包括：将所述芯材、位于所述芯材两侧的中间层、皮材层叠后经过热轧、冷轧和退火，复合得到所述上铝合金板与所述下铝合金板。上述的方法，所述铝蜂窝的板材制作方法包括：将所述支撑强化层、位于所述支撑强化层两侧的包覆层层叠后经过热轧、冷轧和退火，复合得到所述板材。本专利技术的技术方案，使得铝蜂窝结构板抗压、抗弯强度大，同时保持质轻、隔音、隔热、减震、吸能、电磁屏蔽等优异性能，更具有高的强度和刚度，且可通过载气钎焊形成，制作效率高，并避免了黏胶老化开裂、遇火灾释放有毒气体等问题。附图说明图1是本专利技术铝蜂窝结构板的上铝合金板与铝蜂窝及下铝合金板分开的结构示意图；图2是本专利技术上铝合金板或下铝合金板的复合结构示意图；图3是本专利技术铝蜂窝的复合结构示意图；图4是本专利技术铝蜂窝钎焊的流程结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。本专利技术的一种用于载气钎焊的(CAB)的高强度铝蜂窝结构板如图1所示。铝蜂窝结构板包括上铝合金板1、铝蜂窝2和下铝合金板3，铝蜂窝2与上铝合金板1及下铝合金板3均通过钎焊工艺实现冶金结合。上铝合金板1与所述下铝合金板3的厚度均为0.8-1.5mm。上铝合金板1或下铝合金板3的复合结构如图2所示。包括芯材12、位于芯材12两侧的中间层13、11和位于一侧所述中间层13外的皮材14，所述芯材12为6系铝硅镁合金，所述中间层13、11为3系铝锰合金，所述皮材14为4系铝硅合金。基于各系材料在本专利技术中体现的作用类似，因而本专利技术的实施例仅取代表材料为例进行说明。芯材12的材料取为6A02，其成分为：Si0.5-1.2；Fe0.5max；Cu0.2-0.6Mn0.1-0.35；Mg0.45-0.9；Zn0.2max；Ti0.15max；其余为Al。其作为铝蜂窝板主要的强化层，芯材12在热加工、热处理和后续钎焊过程中，会形成Mg2Si、α-AlMnSi等细小第二相，产生明显的析出强化作用，从而较大程度地提高铝合金复合板材钎焊后的强度。芯材12两侧采用中间层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于载气钎焊的铝蜂窝结构板，其包括上铝合金板、铝蜂窝和下铝合金板，其特征在于，所述上铝合金板与下铝合金板均包括芯材、位于芯材两侧的中间层和位于一侧所述中间层外的皮材，所述芯材为6系铝硅镁合金，所述中间层为3系铝锰合金，所述皮材为4系铝硅合金。

【技术特征摘要】
1.一种用于载气钎焊的铝蜂窝结构板，其包括上铝合金板、铝蜂窝和下铝合金板，其特征在于，所述上铝合金板与下铝合金板均包括芯材、位于芯材两侧的中间层和位于一侧所述中间层外的皮材，所述芯材为6系铝硅镁合金，所述中间层为3系铝锰合金，所述皮材为4系铝硅合金。2.如权利要求1所述的铝蜂窝结构板，其特征在于，所述铝蜂窝由支撑强化层与位于所述支撑强化层两侧的包覆层复合形成的板材制成。3.如权利要求2所述的铝蜂窝结构板，其特征在于，所述铝蜂窝的支撑强化层为3系铝合金，所述包覆层为4系铝合金。4.如权利要求1所述的铝蜂窝结构板，其特征在于，所述芯材为6A02铝合金，所述中间层为3003铝合金，所述皮材为4045铝合金。5.如权利要求1所述的铝蜂窝结构板，其特征在于，所述铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：周德敬，仲召军，李龙，
申请(专利权)人：银邦金属复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32