具有腐蚀防护层的铝复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种铝复合材料，其包括至少一个具有铝芯合金的核心层(4)和至少一个设置在核心层(4)上的腐蚀保护层(6)。提供具有进一步改善的耐腐蚀性的铝复合材料，尤其为了防止在腐蚀性环境下大块解离的目的这样解决，即，腐蚀保护层(6)含有具有下列以重量％为单位的组成的铝合金：Si≤0.10％，Fe≤0.6％，Cu≤0.2％，0.9％≤Mn≤1.2％，Mg≤0.10％，Cr≤0.3％，Zn≤0.1％，Ti≤0.1％，其余为Al和不可避免的杂质，其单种最大0.05％，总和最大0.15％。此外本发明专利技术还涉及一种用于生产铝复合材料(2)的方法、应用以及换热器或者换热器的构件。

Aluminum Composites with Corrosion Protection Layer

The invention relates to an aluminium composite material, which comprises at least one core layer (4) with an aluminium core alloy and at least one corrosion protection layer (6) arranged on the core layer (4). Provide corrosion resistant aluminium composites with further improvement, especially for the purpose of preventing bulk dissociation in corrosive environments. That is, corrosion protective coatings (6) contain aluminium alloys consisting of weight% as follows: Si < 0.10%, Fe < 0.6%, Cu < 0.2%, 0.9% < Mn < 1.2%, Mg < 0.10%, Cr < 0.3%, Zn < 0.1%, Ti < 0.1%. The other impurities are Al and unavoidable impurities, the maximum of which is 0.05% for single species and 0.15% for total. In addition, the invention also relates to a method, application and components of a heat exchanger or heat exchanger for producing an aluminium composite material (2).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有腐蚀防护层的铝复合材料
本专利技术涉及一种铝复合材料，其包括至少一个具有铝芯合金的核心层和至少一个设置在该核心层上的腐蚀保护层。本专利技术此外还涉及用于生产铝复合材料，尤其根据本专利技术的铝复合材料的方法，在该方法中提供至少一个具有铝芯合金的核心层并且将至少一个腐蚀防护层单面或双面地施加在该核心层上。此外，本专利技术还涉及铝复合材料用于生产换热器的应用和一种构件。
技术介绍
在汽车领域中使用铝制或铝合金制换热器。相应的换热器至少为车辆加热和冷却系统的组件。用于车辆的换热器通常由带材或薄板制成，方法是将换热器各个预制的组件，例如翅片、管和分配器通过热接合彼此相连。热接合大多数情况下以保护气氛围下的硬焊的形式利用非腐蚀性的助焊剂进行，其作为“保护气体钎焊”(controlledatmospherebrazing，CAB)已知。这种经热接合的、由铝材制成的换热器尤其在具有内燃机的车辆中的作用包括冷却水或油的冷却，作为增压空气冷却器使用以及用在空调中。换热器运行中的要求是针对腐蚀的足够保护，以保证系统的长寿命。广泛的腐蚀保护尤其在增压空气冷却器中是非常重要的。增压空气冷却器冷却由涡轮增压机压缩的吸入空气并且由此提高增压空气的氧气含量，这使得内燃机功率显著提升。在现代的柴油机中，目前常见的是通过所谓的废气回流在特定的负载范围内将一定量的燃气与吸入空气混合。这降低了燃烧温度并且减少了在燃烧过程中不希望的氮氧化物形成。在废气回流中尤其对高压废气回流和低压废气回流之间做区分。在低压废气回流中将具有相对低的温度的废气在柴油颗粒滤清器之后分流并且与吸入的新鲜空气在涡轮增压机之前进行混合。由此新鲜空气-废气混合物也经过增压空气冷却器并且与其内表面相接触。在增压空气冷却器中可由此出现蒸汽从废气中的冷凝，其中冷凝物在换热器内部聚集。该冷凝物除水之外还可以含有不同的有机和/或无机酸成分，其对增压空气冷却器的铝材有强烈的腐蚀作用。这种效应在现代的具有所谓直接冷却的增压空气冷却器中尤其会出现，在这些增压空气冷却器中将增压空气通过液体冷却介质进行冷却，因为这里达到了特别低的表面温度并且由此促进了冷凝物的形成。此外，广泛的腐蚀保护尤其在水冷器和空冷冷凝器中是非常重要的。水冷器冷却车辆中用于发动机和水冷换热器的冷却水，例如以增压空气冷却器的形式或者冷凝器的形式。空冷冷凝器冷却并凝结冷循环中的冷却剂，该冷循环通常在车辆中用于客舱的温度调节。水冷器和空冷冷凝器在行驶中利用行车风并且因此这样安置在车辆中，使得其总是与环境空气相接触。因此，水冷器和空冷冷凝器交替经受干燥的以及潮湿的空气、雨水、含盐介质等。这对腐蚀防护提出了高要求并且由此对水冷器和空冷冷凝器管材的耐腐蚀性提出了高要求。这些要求尤其由于管材更小壁厚的趋势变得进一步严苛，由于更小的壁厚，材料中绝对允许的腐蚀深度越来越小。由于上述问题，对于换热器中的应用需要特别耐腐蚀的铝材。具有核心层以及选择性设置在其上的外部焊料层的铝复合材料的耐腐蚀性可这样改善，即，在核心层上或在核心层和焊料层之间设置腐蚀防护层或者说中间层，该腐蚀防护层的特征在于特别高的耐腐蚀性并且相对于核心层材料作用为牺牲阳极。EP0823305A2说明了一种具有安置在外部焊料层和核心层之间的中间层的四层的铝复合材料。该中间层这里用作腐蚀防护并且由相对于核心层材料更加不耐腐蚀的合金构成。该中间层的铝合金尤其具有0.3至1.5重量％的Mn含量、0.05至1.2重量％的Mg含量以及1至5重量％的Zn含量。可以看到，在传统的铝复合材料中虽然在腐蚀性条件下可以遵循最大质量损失的规定。但是，发生在腐蚀中不可避免而出现的质量损失时，传统的铝复合材料会出现解离，解离物的大小超过了最大规定。产生的解离物的大小可以在运行中导致发动机的寿命和可靠性出现问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于给出具有进一步改善的耐腐蚀性的铝复合材料，尤其用于防止在腐蚀性环境下大块解离。此外还给出用于生产铝复合材料的方法、铝复合材料的应用以及构件。根据第一种教导，上述目的在涉及铝复合材料的方面这样解决，即，至少一个的腐蚀保护层含有具有下列以重量％为单位的组成的铝合金：其余为Al和不可避免的杂质，其单种最大0.05％，总和最大0.15％。具有特别选择的腐蚀保护层铝合金组成的铝复合材料在腐蚀条件下极少的材料损失之外还显示出与核心层显著改善的结合特性。由此，如尤其在增压空气冷却器、水冷器或者冷凝器中出现的、在酸或碱性介质作用中的极端腐蚀条件下也不会出现粗大的铝复合材料的解离物。至少一个的腐蚀保护层改善的腐蚀保护特性尤其可以归功于腐蚀保护层优化的组织结构。这里重要的尤其是在热接合后构件中重结晶晶粒结构的形成，例如通过在590℃至610℃范围内的典型焊接温度下的硬焊工艺。尽可能小的粒度和尽可能同轴的晶形是有利的。一些研究已经表明，对于所谓的“长寿命(longlife)”换热器材料来说典型的强烈拉延的晶形在特殊的腐蚀条件下，例如在增压空气冷却器的内部通过腐蚀性冷凝物的作用而出现的腐蚀条件下促进了腐蚀侵袭显著的侧边扩散。由此存在使用中形成腐蚀保护层、选择性设置的焊料层或者其腐蚀产物的较大的解离物的危险。通过根据本专利技术的腐蚀保护层的实施方案，在组成方面可以达到有利的细晶粒的晶粒结构，其限制了腐蚀的侧面扩散并且由此避免了运行中较大解离物的形成。该铝复合材料可以为带材。带材形式的复合材料通过包层生产，尤其通过辊轧包层。利用腐蚀保护层铝合金的组成可以在辊轧包层时以小的辊轧力就已经达到了高的带材质量和层之间良好的结合特性。在辊轧包层中，在辊轧包层中，尤其在热辊轧中，腐蚀保护层在辊轧条件下的成型阻力有着重要意义。这里证实有利的是，腐蚀保护层的成型阻力位于具有较高强度的核心材料的值和具有组成所限较小的热强度的外部焊料层的值之间。这特别适用于单面应用腐蚀保护层的情况。如果中间层的强度过低，那么存在中间层在辊轧开始时过度伸长的危险，这由于层叠的弯曲而导致问题，并且由于包层厚度强烈的波动而导致工艺的不可靠性。相反，在腐蚀保护层的强度过高的情况下，用于在腐蚀保护层中引入变形所需的辊轧力强烈增高，并且抑制了复合材料层间牢固结合的产生。此外可行的还有，铝复合材料为薄板形式，其例如从带材上切割下来。尤其将至少一个腐蚀保护层单面或双面地施加在核心层上。腐蚀保护层0.9重量％至1.2重量％的锰含量用于通过锰由于混晶硬化而产生的强化作用调节材料强度并且用于调节腐蚀电势(开路电势，OCP)。铜同样有利于强度提升。但将至少一个的腐蚀保护层的合金中合金元素铜的含量限制在0.2重量％，以避免腐蚀电势向着正值过于强烈的漂移。硅在与锰结合时倾向于形成所谓alpha相(Al12Mn3Si)精细分布的析出颗粒。其一方面提高了材料的热强度并且另一方面在硬焊过程中引起形成颗粒粗大的、并且在辊轧方向中强烈拉延的重结晶晶粒结构。由于复合材料通过热辊轧包层的可生产性或由于有利的晶粒精细的晶粒结构，两者在最终产品中都是不希望的，由此至少一个的腐蚀保护层的合金中的硅含量限制在0.1重量％，优选限制在0.05重量％。镁作为合金元素有助于强度提高。在焊接工艺中，镁却由于与助焊剂的反应并且形成高熔点相而损害可焊接性。因此，至少一个的腐蚀保护层的合金中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铝复合材料，所述铝复合材料包括‑至少一个具有铝芯合金的核心层(4)和‑至少一个设置在所述核心层(4)上的腐蚀保护层(6)，其特征在于，‑至少一个的所述腐蚀保护层(6)含有具有下列以重量％为单位的组成的铝合金：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.19 EP 16166064.21.铝复合材料，所述铝复合材料包括-至少一个具有铝芯合金的核心层(4)和-至少一个设置在所述核心层(4)上的腐蚀保护层(6)，其特征在于，-至少一个的所述腐蚀保护层(6)含有具有下列以重量％为单位的组成的铝合金：其余为Al和不可避免的杂质，其单种最大0.05％，总和最大0.15％。2.根据权利要求1所述的铝复合材料，其特征在于，至少一个的所述腐蚀保护层(6)具有Mg含量最大为0.05重量％的铝合金。3.根据权利要求1或2所述的铝复合材料，其特征在于，至少一个的所述腐蚀保护层(6)具有Cu含量最大为0.10重量％的铝合金。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的铝复合材料，其特征在于，至少一个的所述腐蚀保护层(6)具有Cr含量最大为0.10重量％的铝合金。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的铝复合材料，其特征在于，所述铝芯合金由AA3xxx型铝合金构成，选择性具有最大0.7重量％的Cu含量。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的铝复合材料，其特征在于，铝芯合金由具有下列以重量％为单位的组成的铝合金制成：其余为Al和不可避免的杂质，其单种最大0.05％，总和最大0.15％。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的铝复合材料，其特征在于，腐蚀保护层(6)的腐蚀电势比核心层(4)的腐蚀电势低至少15mV，尤其20mV，优选低20mV至40mV，或者20m...

【专利技术属性】
技术研发人员：格哈德·贝尔米希，尼科·艾根，哈特莫特·扬森，曼弗雷德·姆罗策克，福尔克尔·萨斯，史蒂芬·施吕特，
申请(专利权)人：海德鲁铝业钢材有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE