高强复合铝箔材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强复合铝箔材料，它包括芯层、触水层和钎焊层，所述芯层包括：Si 0.6%～1.5%、Cu 0.6%～1.2%、Mn 1.5%～2.0%、Ti 0.03%～0.05%、Zn 0.03%～0.05%、Sm 0.08%～0.12%，余量为Al；所述触水层包括：Si、Cu、Mn、Mg、Ti、Zn、Zr、Sm和Al；所述钎焊层包括TiN颗粒、Zn、Si、Mn、Ti和Al。本发明专利技术还提供一种制备所述高强复合铝箔材料的方法。所述高强复合铝箔材料能改善钎焊接头与铝合金基体间的润湿性和结合强度。

High Strength Composite Aluminum Foil Material and Its Preparation Method

The invention provides a high-strength composite aluminum foil material, which comprises a core layer, a water contact layer and a brazing layer. The core layer comprises: Si 0.6%-1.5%, Cu 0.6%-1.2%, Mn 1.5%-2.0%, Ti 0.03%-0.05%, Zn 0.03%-0.05%, Sm 0.08%-0.12%, and the remainder is Al; the water contact layer includes: Si, Cu, Mn, Mg, Ti, Zn, Zr, Sm and Al; the brazing layer comprises Zn, Ti, N particles, Ti, Ti, 0.03%-0.05%, Sm, 0.08%-0.12%, and Al. Si, Mn, Ti and Al. The invention also provides a method for preparing the high-strength composite aluminum foil material. The high strength composite aluminium foil material can improve the wettability and bonding strength between the brazed joint and the aluminium alloy matrix.

【技术实现步骤摘要】
高强复合铝箔材料及其制备方法
本专利技术涉及钎焊材料
，具体的说，涉及了一种高强复合铝箔材料及其制备方法。
技术介绍
作为制造汽车铝热交换器的核心材料，多层复合铝合金钎焊铝箔材料应具备质轻、耐腐蚀、热传导性好、强度高、成型加工性好、钎焊性好等综合性能。为了达到上述要求，则要求材料的芯层具有较高的强度，并且对钎焊过程中各元素在不同层之间的扩散有较高的要求。在多层复合铝箔的结构中，芯层起支撑作用，是材料的主体。触水层为加锌的合金层，可以有效提高复合铝箔的抗腐蚀能力。触水层腐蚀电位比芯层腐蚀电位底，能够作为牺牲电极保护芯层。钎焊层在钎焊过程中起钎焊作用，其中硅的含量高低与焊接性能联系紧密，硅含量高，材料的流动性好，填充能力强，但当其扩散到芯层时，会导致固相成分熔化，产生熔蚀。目前，现有资料中，大多是对单独的某一层进行改进，并没有考虑锌、硅等元素的扩散问题，导致钎焊接头强度不高。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
由鉴于此，本专利技术确有必要提供一种高强复合铝箔材料及其制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种高强复合铝箔材料，它包括芯层、触水层和钎焊层，所述芯层设置在所述触水层和所述钎焊层之间；所述芯层、所述触水层和所述钎焊层的厚度比为1：（2～7）：2；所述芯层由以下质量百分数的元素组成：Si0.6%～1.5%、Cu0.6%～1.2%、Mn1.5%～2.0%、Ti0.03%～0.05%、Zn0.03%～0.05%、Sm0.08%～0.12%，余量为Al；所述触水层由以下质量百分数的元素组成：Si0.5%～1.0%、Cu0.01%～0.05%、Mn1.5%～2.0%、Mg0.05%～0.1%、Ti0.03%～0.05%、Zn4.0%～7.0%、Zr0.1%～0.2%、Sm0.05%～0.08%，余量为Al；所述钎焊层的组织成分包括金属合金相和平均颗粒尺寸为20nm～55nm的TiN颗粒，其中，所述金属合金相由以下质量百分数的元素组成：Zn7%～11%、Si17%～23%、Mn0.7%～0.8%、Ti0.2%～0.6%，其余为Al，所述TiN颗粒占所述钎焊层的质量百分数为2%～9.5%。本专利技术还提供一种制备所述高强复合铝箔材料的方法，其步骤包括：按照所述芯层、所述触水层和所述钎焊层的组分分别称取各原料，然后分别进行熔炼，并分别浇铸成三种铝铸板材，将三种铝铸板材分别进行切割铣面后自上而下按照触水层、芯层和钎焊层的顺序进行堆叠并对边缘进行焊接，然后在470℃～510℃温度下进行均匀化退火10小时～15小时，得到退火铝铸板材；对所述退火铝铸板材在460℃～500℃温度下进行热轧处理，热轧后的厚度为3mm～5mm；随后再对其冷轧至使用厚度得到复合铝箔半成品；最后对所述复合铝箔半成品在温度为280℃～310℃下进行退火1小时～3小时，得到复合铝箔材料成品。基于上述，所述三种铝铸板材中的述钎焊层是通过以下步骤制得的：按照所述的钎焊层中金属合金相所含有的质量百分数的元素，分别称取原材料Zn粉、Si粉、Mn粉、Ti粉和Al粉，并称取平均颗粒尺寸为20nm～55nm的TiN颗粒，然后在真空环境下将所述Zn粉、Si粉、Mn粉、Ti粉和Al粉进行真空球磨，得到待烧混合料，将所述待烧混合料置于中频真空冶炼炉坩埚中，在氩气保护下进行熔化，待完全熔化后加入所述TiN颗粒浇铸成钎料铸锭；清除形成所述钎料铸锭上的氧化皮和冒口，加热后挤压成板状钎焊层。本专利技术提供的高强复合铝箔材料中的平均颗粒尺寸为20nm～55nm的TiN颗粒能为固溶体提供更多的形核点，进而提高钎焊接头的抗拉强度和耐磨性。而稀土元素Sm作为掺杂元素能降低表面张力和促进钎焊界面元素扩散，进一步提高钎焊接头的抗拉强度。同时通过优化复合铝箔芯层合金的配比并结合以上制造方法中浇铸、轧制及热处理工艺，可制得抗下垂性能优异的复合铝箔。钎焊后，其芯层可获得粗大的长条状再结晶晶粒组织，增大的芯层再结晶晶粒组织可有效抑制熔融焊料的侵蚀，试验证明，本专利技术所提供的高强复合铝箔材料焊接形成的钎焊接头具有良好的耐蚀性和较高的抗拉强度，实际得到钎焊接头的抗拉强度在280MPa以上。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本实施例提供了一种高强复合铝箔材料，它包括芯层、触水层和钎焊层，所述芯层设置在所述触水层和所述钎焊层之间；所述芯层、所述触水层和所述钎焊层的厚度比为1：7：2；所述芯层由以下质量百分数的元素组成：Si1.5%、Cu1.2%、Mn2.0%、Ti0.03%、Zn0.03%、Sm0.12%，余量为Al；所述触水层由以下质量百分数的元素组成：Si1.0%、Cu0.05%、Mn2.0%、Mg0.1%、Ti0.05%、Zn7.0%、Zr0.2%、Sm0.08%，余量为Al；所述钎焊层的组织成分包括金属合金相和平均颗粒尺寸为55nm的TiN颗粒，其中，所述TiN颗粒占所述钎焊层的质量百分数为9.5%；所述金属合金相由以下质量百分数的元素组成：Zn10.4%、Si17%、Mn0.8%、Ti0.6%，其余为Al。本专利技术还提供一种制备所述高强复合铝箔材料的方法，其步骤包括：按照所述芯层、所述触水层和所述钎焊层的元素组分分别称取各原料，然后分别进行熔炼，并分别浇铸成三种铝铸板材，将三种铝铸板材分别进行切割铣面后自上而下按照触水层、芯层和钎焊层的顺序进行堆叠并对边缘进行焊接，然后在510℃温度下进行均匀化退火10小时，得到退火铝铸板材；对所述退火铝铸板材在460℃温度下进行热轧处理，随后再对其冷轧至使用厚度得到复合铝箔半成品；最后对所述复合铝箔半成品在温度为310℃下进行退火1小时，得到复合铝箔材料成品。所述三种铝铸板材中所述钎焊层是通过以下步骤制得的：按照所述的钎焊层中金属合金相所含有的质量百分数的元素，分别称取原材料Zn粉、Si粉、Mn粉、Ti粉和Al粉，并称取平均颗粒尺寸为55nm的TiN颗粒，然后在真空环境下将所述Zn粉、Si粉、Mn粉、Ti粉和Al粉进行真空球磨，得到待烧混合料，将所述待烧混合料置于中频真空冶炼炉坩埚中，在氩气保护下进行熔化，待完全熔化后加入所述TiN颗粒浇铸成钎料铸锭；清除形成所述钎料铸锭上的氧化皮和冒口，加热后挤压成板状钎焊层。钎焊接头性能测试：采用本实施例提供的高强复合铝箔材料将两段铝合金标准拉伸试样在真空炉中钎焊成拉伸试样，通过抗拉强度来评价钎焊层与铝合金基体的结合性能。经测试，利用本实施例提供的高强复合铝箔材料在铝合金基体上制备的厚度为2.7mm的钎焊接头在常温下的抗拉强度可达到289MPa。实施例2本实施例提供一种高强复合铝箔材料，所述高强复合铝箔材料包括芯层、触水层和钎焊层，所述芯层设置在所述触水层和所述钎焊层之间；所述芯层、所述触水层和所述钎焊层的厚度比为1：5：2；所述芯层由以下质量百分数的元素组成：Si0.6%、Cu0.6%、Mn1.5%、Ti0.04%、Zn0.05%、Sm0.10%，余量为Al；所述触水层由以下质量百分数的元素组成：Si0.8%、Cu0.05%、Mn1.5%、Mg0.05%、Ti0.03%、Zn4.0%、Zr0.2%、Sm0.08%，余量为Al；所述钎焊层的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强复合铝箔材料，其特征在于，它包括芯层、触水层和钎焊层，所述芯层设置在所述触水层和所述钎焊层之间；所述芯层、所述触水层和所述钎焊层的厚度比为1：（2～7）：2；所述芯层由以下质量百分数的元素组成：Si 0.6%～1.5%、Cu 0.6%～1.2%、Mn 1.5%～2.0%、Ti 0.03%～0.05%、Zn 0.03%～0.05%、Sm 0.08%～0.12%，余量为Al；所述触水层由以下质量百分数的元素组成：Si 0.5%～1.0%、Cu 0.01%～0.05%、Mn 1.5%～2.0%、Mg 0.05%～0.1%、Ti 0.03%～0.05%、Zn 4.0%～7.0%、Zr 0.1%～0.2%、Sm 0.05%～0.08%，余量为Al；所述钎焊层的组织成分包括金属合金相和平均颗粒尺寸为20 nm～55 nm的TiN颗粒，其中，所述金属合金相由以下质量百分数的元素组成：Zn 7%～11%、Si 17%～23%、Mn 0.7%～0.8%、Ti 0.2%～0.6%，其余为Al，所述TiN颗粒占所述钎焊层的质量百分数为2%～9.5%。

【技术特征摘要】
1.一种高强复合铝箔材料，其特征在于，它包括芯层、触水层和钎焊层，所述芯层设置在所述触水层和所述钎焊层之间；所述芯层、所述触水层和所述钎焊层的厚度比为1：（2～7）：2；所述芯层由以下质量百分数的元素组成：Si0.6%～1.5%、Cu0.6%～1.2%、Mn1.5%～2.0%、Ti0.03%～0.05%、Zn0.03%～0.05%、Sm0.08%～0.12%，余量为Al；所述触水层由以下质量百分数的元素组成：Si0.5%～1.0%、Cu0.01%～0.05%、Mn1.5%～2.0%、Mg0.05%～0.1%、Ti0.03%～0.05%、Zn4.0%～7.0%、Zr0.1%～0.2%、Sm0.05%～0.08%，余量为Al；所述钎焊层的组织成分包括金属合金相和平均颗粒尺寸为20nm～55nm的TiN颗粒，其中，所述金属合金相由以下质量百分数的元素组成：Zn7%～11%、Si17%～23%、Mn0.7%～0.8%、Ti0.2%～0.6%，其余为Al，所述TiN颗粒占所述钎焊层的质量百分数为2%～9.5%。2.一种制备权利要求1所述的高强复合铝箔材料的方法，其步骤包括：按照权利要求1所述的芯层、触水层和钎焊层的元...

【专利技术属性】
技术研发人员：计富宝，武亚楠，
申请(专利权)人：河南智联寰宇知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41