一种复合板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种复合板材及其制备方法。所述方法包括：制备芯材铸锭、填充层合金板材以及覆盖层合金板材；热轧复合芯材铸锭与填充层合金板材，得到合金卷材；冷轧复合覆盖层合金板材和合金卷材。所述复合板材包括依次叠加的芯材、填充层和覆盖层；覆盖层的铝合金成分及重量百分比为：Si：5.0‑12.6％，Fe≤0.8％，Cu≤0.25％，Mn≤0.1％，Zn≤0.1％，Bi：0.05‑0.2％，Sr≤0.1％，Eu≤0.1，Yb≤0.1％；填充层铝合金成分及重量百分比为：Si：7.0‑15.0％，Fe≤0.8％，Cu≤0.3％，Mn≤0.15％，Zn≤0.15％，Mg：0.05‑0.5％，Bi：0.05‑0.2％，Sr≤0.1％，Gd≤0.1；芯材为1系、3系、5系、6系、7系铝合金中的任一种。本发明专利技术复合板材用于汽车冷凝器内翅管的无钎剂钎焊材料，焊合率高达95％以上。

A composite plate and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种复合板材及其制备方法
本专利技术公开一种复合板材及其制备方法，属于钎焊铝合金制造工业

技术介绍
汽车热交换器厂家使用的钎焊方法主要分为真空钎焊(VB)和可控气氛保护钎焊(CAB)两大类。真空钎焊依靠钎料中的Mg蒸发而破坏铝表面的氧化膜，同时靠Mg本身的脱气作用使工件加热时不再氧化和促进熔融钎料的润湿性。真空法的优点是：①无需钎剂，加热时不会产生有害气体，无需焊后清洗，无环境污染；②无钎剂残留和盐引起的腐蚀问题，产品使用寿命较长；③焊后表面光亮，外观效果好。但也存在着缺点，主要是设备造价高、效率低、维修麻烦，定期清除炉壁内所粘附的Mg蒸发物，否则会影响炉内真空度和加热效果。可控气氛保护钎焊已经发展成为热交换器的主要生产方法之一，是以惰性气体(主要为氮气)作为保护气氛，以氟化物为基础的非腐蚀性物质作为钎剂。该钎焊方法的优点是：①设备造价低，维修方便；②允许较大的接头间隙；③粘附在钎焊件表面的钎剂具有非腐蚀性及非吸湿性，所以对钎焊件不需清洗而减化了加工工序，降低了加工成本。但存在一些缺点：①钎剂不溶于水，所以钎剂涂覆较麻烦，需要对涂覆钎剂产品进行烘干处理；②氟化物钎剂会与Mg发生反应，对母材或钎料中的Mg含量有严格要求，一般应控制在0.5％以下，限制了如5xxx系和6xxx系含Mg铝合金的应用；③钎剂的操作温度高(高于570℃)，因此50％以上的铝合金会产生过烧而无法使用该方法；④钎剂的使用，提高了成本，降低了生产效率，并恶化了工作环境。⑤钎剂残留，影响表面质量，并且可能会导致局部通道堵塞，降低热传输效率。鉴于上述两类钎焊方式的不利因素，促使人们开发不用施加钎剂的并且能在普通CAB钎焊炉完成钎焊的热传输铝材，即无钎剂钎焊材料。无钎剂钎焊材料的设计思路为在芯材一侧或两侧包覆两层铝硅合金层，其中最外层不含镁元素，里层添加适量镁元素。在高温钎焊过程中，含镁的铝硅层因熔点较低先发生熔化，镁元素沿晶界渗出，与芯材表面的氧化铝反应，生成不连续的氧化镁，从而破坏了芯材表面氧化铝层的致密性，提高熔融的钎料在芯材表面的铺展与流动。同时，熔点较高的无镁的铝硅层阻止或延缓里层镁元素向材料表面的扩散溢出而发生氧化，随着钎焊过程中进一步持续，外层无镁的铝硅层熔融在含镁的铝硅层中。但由于该技术对钎焊环境中的氧含量要求严格，进展较为缓慢。直到近年来，通过提高设备控氧能力和添加如Bi元素等可以改善流动性等的措施，大大提高了无钎剂钎焊的成功率，该技术又重新得到了国内外厂家的重视并开发出自己的用于无钎剂钎焊技术的铝材产品。但这些产品仍有一定的问题，难以满足汽车散热器厂家对如焊合率、爆破压力等要求。
技术实现思路
本专利技术公开一种复合板材及其制备方法，用其制造的汽车散热器焊合率高、爆破压力高，复合现代汽车散热器厂家的高标准需求。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种复合板材的制备方法，包括如下步骤：制备芯材铸锭、填充层合金板材以及覆盖层合金板材；热轧复合芯材铸锭与填充层合金板材，得到合金卷材；冷轧复合覆盖层合金板材和合金卷材。在其他实施例中，上述方法中所述制备填充层合金板材包括采用3D金属打印工艺制备得到填充层板坯。在其他实施例中，上述方法中所述制备填充层合金板材还包括：摩擦搅拌焊所述填充层板坯，得到所述填充层合金板材。在其他实施例中，上述方法中所述制备覆盖层合金板材包括采用3D金属打印工艺制备得到覆盖层板坯。在其他实施例中，上述方法中所述制备覆盖层合金板材还包括：摩擦搅拌焊所述覆盖层板坯，得到所述覆盖层合金板材。在其他实施例中，上述方法中所述3D金属打印工艺采用的合金粉末粒径为15-53μm。在其他实施例中，上述方法中所述冷轧复合的首道次压下量≥30％。在其他实施例中，上述方法中所述冷轧复合后，进行在线打磨。本专利技术还公开一种复合板材，包括依次叠加的芯材、填充层和覆盖层；其中，所述覆盖层的合金成分及重量百分比为：Si：5.0-12.6％，Fe≤0.8％，Cu≤0.25％，Mn≤0.1％，Zn≤0.1％，Bi：0.05-0.2％，Sr≤0.1％，Eu≤0.1，Yb≤0.1％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质；所述填充层的合金成分及重量百分比为：Si：7.0-15.0％，Fe≤0.8％，Cu≤0.3％，Mn≤0.15％，Zn≤0.15％，Mg：0.05-0.5％，Bi：0.05-0.2％，Sr≤0.1％，Gd≤0.1，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质；所述芯材为1xxx系、3xxx系、5xxx系、6xxx系、7xxx系铝合金中的任一种。在其他实施例中，所述覆盖层的复合比为1-5％；所述填充层厚度的复合比为8-10％。在其他实施例中，复合板材的填充层和覆盖层采用3D金属打印工艺制备。在其他实施例中，覆盖层和填充层需要退火处理，其中，退火温度为300～400℃，退火时间为2h。在其他实施例中，所述芯材层与所述填充层先复合，经过退火后热轧，再与所述覆盖层冷轧复合。在其他实施例中，所述冷轧复合后所得的复合板材，需在线打磨所述覆盖层的表面。本专利技术的有益效果在于：1)从成分角度。覆盖层在Al-Si合金基础上添加Sr、Eu和Yb元素，可有效改善Al-Si相的变质效果。同时，钎料中加入Bi可以提高钎料的流动性。当w(Bi)＞0.2％后，改善钎料流动性的作用已不太明显。2)复合工艺角度。不同于常规直接热轧复合制备五层无钎剂钎焊材料，采用先热轧三层再冷轧复合外面两层的工艺有助于获得不同组织形貌的层状材料。这对后期通过组织调控来提高复合材料的抗腐蚀性能有所帮助。如需在合金层中增加中间层或触水层合金时，可将H24态的中间层或触水层与轧制态芯材冷轧复合，获得所需复合铝材。这种不同原始组织的合金层再经过高温钎焊，可以获得中间层或触水层呈粗大拉长的晶粒形貌，而无疑这一焊后晶粒形貌对提高复合材料的抗腐蚀性能是有利的。3)原材料制备方法角度。相比于普通铸造(如连续铸造和半连续铸造)方法获得的铝硅合金，本专利技术采用3D金属打印技术制备的铝硅填充层和覆盖层坯料，其Si元素在组织的存在形态完全不同于普通铸造方法下的粗大Al-Si共晶组织形貌，主要以固溶形式存在于基体中，经后续退火处理后，过饱和固溶体中的Si元素析出，形成细小弥散的硅颗粒分布在基体中，有利于铝硅钎焊层在钎焊过程中的流动，同时减少钎焊层对芯材的熔蚀。4)在线打磨的表面处理。不同于繁琐的化学法对材料进行表面处理，本专利技术采用在线机械打磨(如中国专利申请CN103599949A公布的封闭式板带清刷机)的方式对最终得到的复合板材表面进行处理，如此不仅可以有效去除板材表面异物残留和油斑；同时，保护环境，符合现在的环保政策方针；并且，在线打磨具有打磨速度快、设备简单易操作，可以实现工业化连续生产的优势；打磨后的复合板表面含氧量低，对复合板的焊接性能产生正向影响。本专利技术复合板材可用于汽车冷凝器内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n制备芯材铸锭、填充层合金板材以及覆盖层合金板材；/n热轧复合芯材铸锭与填充层合金板材，得到合金卷材；/n冷轧复合覆盖层合金板材和合金卷材。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备芯材铸锭、填充层合金板材以及覆盖层合金板材；
热轧复合芯材铸锭与填充层合金板材，得到合金卷材；
冷轧复合覆盖层合金板材和合金卷材。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备填充层合金板材包括采用3D金属打印工艺制备得到填充层板坯。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述制备填充层合金板材还包括：
摩擦搅拌焊所述填充层板坯，得到所述填充层合金板材。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备覆盖层合金板材包括采用3D金属打印工艺制备得到覆盖层板坯。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述制备覆盖层合金板材还包括：
摩擦搅拌焊所述覆盖层板坯，得到所述覆盖层合金板材。


6.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述3D金属打印工艺采用的合金粉末粒径为15-53μm。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷轧复合的首道次压下量≥30％。


8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷轧复合后，进行在线打磨。


9.一种复合板材，其特征在于，包括依次叠加的芯材、填充层和覆盖层；
所述覆盖层的合金成分及重量百...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍波，郭耿锋，
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