热交换器用钎焊铝合金复合板材、芯层材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种热交换器用钎焊铝合金复合板材、芯层材料及制备方法。所述芯层材料为铝合金，其含有0.6‑0.9％质量的Si，0.2‑0.5％质量的Fe，0.4‑0.8％质量的Cu，1.3‑1.6％质量的Mn，0.05‑0.15％质量的Ti，0‑0.15％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。所述复合板材包括皮材、所述芯层材料和防腐层，所述芯层材料的一侧复合有皮材，其为4系铝合金；所述芯层材料的另一侧复合有防腐层，其为AA7072铝合金。本发明专利技术的热交换器用钎焊铝合金复合板材、芯层材料及制备方法，在保持或提高铝合金复合材料加工成型性的同时，进一步提高了复合板材的钎焊后强度和耐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
热交换器用钎焊铝合金复合板材、芯层材料及制备方法
本专利技术主要涉及一种铝合金板，尤其涉及一种热交换器用钎焊铝合金复合板材、芯层材料及制备方法。
技术介绍
铝合金具有储量丰富、高强质比、耐腐蚀性好，传热系数高和易于加工等优异性能，作为热传输材料广泛应用于热交换器领域。3×××系铝合金由于Mn的加入而具有较好的高温强度，使得钎焊工件在高温条件下不易变形，其钎焊后屈服强度一般在40-55MPa，常常作为热交换器用钎焊铝合金使用，最典型的代表是AA3003铝合金。热交换器朝着小型化、轻量化、高性能、低成本、长寿命等方向发展，开发更轻更薄的铝热交换器成为了重要的研究方向。由于重量减轻和厚度减薄，这就要求钎焊铝合金复合材料在相同载荷或受力条件下具有更高的强度和耐腐蚀性能，以防止其在后续钎焊过程或使用过程中变形甚至开裂或者腐蚀穿孔。因此开发焊后强度更高、耐蚀性良好的可钎焊铝合金复合材料已成为当前热交换器制造领域的发展方向。大型工程机械、重型卡车等设备发动机功率大，要求其散热水箱主板和侧板除了具有良好的冲压性能、散热性能和耐蚀性能外，还需具有较高的强度来支撑水箱使其不发生变形或开裂而造成换热器泄露的不良情况。现有的AA3×××/AA4×××复合板带材已不能满足大功率设备热交换器对强度和耐蚀性的要求。经过几十年的研究和开发，AA3003的生产工艺非常成熟稳定，通过工艺的改进已难以进一步提高合金的性能。合金化成为提高合金焊后强度和耐蚀性能的有效途径。一般来说，在钎焊铝合金复合材料生产过程中，在熔铸切头切尾、铣面、热轧和冷轧切头切尾、精整分切工序中会产生约30％的边角料。这些边角料中含有较高的合金元素，如何有效循环利用这些边角料对于降低产品成本和减少能源消耗具有重要意义。综上所述，从上述现有技术来看，热交换器用钎焊铝合金复合板材主要存在以下问题：首先，现有铝合金复合板材综合性能不够，强度和耐蚀性能不能同时兼顾。由于重量减轻和厚度减薄，这就要求钎焊铝合金复合材料在相同载荷或受力条件下具有更高的强度和耐腐蚀性能，而现有水箱散热器用铝合金复合材料的强度不能满足大功率工程机械、重型卡车等的要求。再有，现有铝合金复合板材的原料成本较高。现有复合板材产品中，为了满足板料的深冲加工性能，对于芯材的显微组织如粗大第二相进行严格控制，控制方法就是尽可能减少形成粗大化合物相的杂质元素如Fe、Si元素含量，如将Fe含量控制在0.15％以下，Si控制在0.1％以下。Fe、Si含量的降低意味着材料的原料需要更高纯度的原料，而目前市场上工业纯铝Fe含量低于0.35％，Si含量低于0.25％，这就大大提高了产品的原料成本。因此，为了在保持或提高铝合金复合材料加工成型性的同时，进一步提高了复合板材的钎焊后强度和耐蚀性，并进一步改善现有技术对原料高要求导致的高生产成本，有待提出一种新的生产热交换器用钎焊铝合金复合板材及其制备技术。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种热交换器用钎焊铝合金复合板材、芯层材料及制备方法，在保持或提高铝合金复合材料加工成型性的同时，进一步提高了复合板材的钎焊后强度和耐蚀性。本专利技术提供了一种热交换器用钎焊铝合金复合板材的芯层材料，所述芯层材料为铝合金，其含有0.6-0.9％质量的Si，0.2-0.5％质量的Fe，0.4-0.8％质量的Cu，1.3-1.6％质量的Mn，0.05-0.15％质量的Ti，0-0.15％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。本专利技术还提供一种包含上述芯层材料的热交换器用钎焊铝合金复合板材，所述复合板材包括皮材、所述芯层材料和防腐层，所述芯层材料的一侧复合有皮材，其为4系铝合金；所述芯层材料的另一侧复合有防腐层，其为AA7072铝合金。上述的复合板材，所述复合板材位于所述防腐层的外侧进一步可复合有所述4系铝合金皮材。上述的复合板材，每层所述皮材、防腐层的厚度占所述复合板材总厚度的比例均为8-12％。上述的复合板材，所述复合板材的厚度为1.0-2.5mm。上述的复合板材，在所述皮材与所述芯层材料的复合界面处形成有厚度10-40μm的高密度沉淀析出带。上述的复合板材，所述复合板材焊后屈服强度不低于55MPa。上述的复合板材，所述钎焊后复合板材钎焊侧SWAAT盐雾腐蚀首次穿孔时间大于28天。本专利技术还提供一种制备上述的复合板材的方法，所述方法包括步骤：分别制备所述皮材、芯层材料和防腐层铸锭；对所述芯层材料均匀化处理；将所述皮材和防腐层铸锭铣面后加热轧制成一定厚度板材，按皮材、芯层材料和防腐层的顺序叠放并热轧复合；对所述热轧复合后的复合板材进行冷精轧；对所述冷精轧后的复合板材进行退火处理。上述的方法，所述芯层材料的原料选用所述复合板材的边角料与纯铝、纯硅、锰剂、铝铜中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金之中的一种或多种成分调配而成，所述复合板材的边角料占所述原料总重的30％-45％。针对现有复合板材的强度和耐蚀性不能兼顾及原料成本较高的缺点，本专利技术通过优化芯材合金设计，通过适当提高Cu、Mn、Fe、Si元素含量，在使这些合金元素或固溶于铝基体中，或形成并细化弥散分布的第二相来强化芯材基体，所制备的热交换器用铝合金复合板材，在保持或提高铝合金复合材料加工成型性的同时，进一步提高了复合材料的钎焊后强度和耐蚀性，并进一步降低了复合材料的原料成本。附图说明图1是本专利技术实施例的三层结构铝合金复合板材的结构示意图；图2是本专利技术实施例的四层结构铝合金复合板材的结构示意图；图3是本专利技术实施例的三层复合板材钎焊后存在高密度沉淀析出带的金相组织结构示意图。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。本专利技术公开一种铝合金复合材料，该复合板材由三层或四层铝合金构成，其中三层结构为AA4×××/AA3003Mod/AA7072，四层结构为AA4×××/AA3003Mod/AA7072/AA4×××，具体结构示意图可见图1和图2。其中AA4×××代表4系铝合金；AA3003Mod代表改性AA3003铝合金。所述皮材的铝合金均为AA4×××系铝合金，其含有7.0-10.5％质量的Si，其余为Al和小于0.5％的不可避免杂质。所述防腐层的铝合金为AA7072合金，含有0.8-1.3％质量的Zn，其余为Al和小于0.5％的不可避免杂质。所述芯层材料的铝合金为改性的AA3003合金，含有0.6-0.9％质量的Si，0.2-0.5％质量的Fe，0.4-0.8％质量的Cu，1.3-1.6％质量的Mn，0.05-0.15％质量的Ti，0-0.15％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。每层所述皮材、防腐层厚度占复合板材总厚度的比例均为8-12％，剩余为芯层材料。本专利技术对芯层材料铝合金的主要添加元素说明如下：1、Mn(1.3-1.6％)Mn是AA3×××系合金中唯一的主合金元素，通常以固溶形式或与Al生成Al6Mn相存在于合金中。Mn的存在可降低其它溶质原子的扩散系数和固溶体的分解速度，因此是提高铝合金耐热性和强度的主要元素。当Mn含量高于1.6％时，易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器用钎焊铝合金复合板材的芯层材料，所述芯层材料为铝合金，其含有0.6‑0.9％质量的Si，0.2‑0.5％质量的Fe，0.4‑0.8％质量的Cu，1.3‑1.6％质量的Mn，0.05‑0.15％质量的Ti，0‑0.15％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种热交换器用钎焊铝合金复合板材的芯层材料，所述芯层材料为铝合金，其含有0.6-0.9％质量的Si，0.2-0.5％质量的Fe，0.4-0.8％质量的Cu，1.3-1.6％质量的Mn，0.05-0.15％质量的Ti，0-0.15％质量的Zr，其余为Al和小于0.15％质量的不可避免杂质。2.一种包含权利要求1所述芯层材料的热交换器用钎焊铝合金复合板材，其特征在于，所述复合板材包括皮材、所述芯层材料和防腐层，所述芯层材料的一侧复合有皮材，其为4系铝合金；所述芯层材料的另一侧复合有防腐层，其为AA7072铝合金。3.如权利要求2所述的复合板材，其特征在于，所述复合板材位于所述防腐层的外侧复合有所述4系铝合金皮材。4.如权利要求2或3所述的复合板材，其特征在于，每层所述皮材、防腐层的厚度占所述复合板材总厚度的比例均为8-12％。5.如权利要求4所述的复合板材，其特征在于，所述复合板材的厚度为1.0-2.5mm。6.如权利要求2所述的复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏承东，周翔宇，伍波，杨柳，谭军，李龙，周德敬，
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