用钎焊的铝合金散热片材料的制备方法技术

用钎焊的铝合金散热片材料的制备方法，该方法包括以下步骤：通过双辊连续铸轧法铸造熔融铝合金以形成板状锭料，该铝合金含有规定量的Ｍｎ、Ｆｅ和Ｓｉ，余量为Ａｌ和不可避免的杂质；及在规定的熔融金属温度、轧制压力负荷、浇铸速度和板状锭料厚度的条件下，冷轧该板状锭料以形成散热片材料，其中，在冷轧期间进行两次或更多次中间退火，这些退火中的最后一次退火是在规定的温度下利用间歇式加热炉进行的，而且在最后一次中间退火之后设定冷轧的退火速度为规定的值。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用双辊型连续铸轧法(或简称为连续铸轧法)和冷轧制备用钎焊的铝合金散热片材料的方法。
技术介绍
如附图说明图1所示，通过钎焊装配的由铝合金制成的热交换器如散热器具有波纹状的散热片2，其结合在扁平管1之间，该扁平管的两端开口于由集管3和储槽4所形成的空间。热的制冷剂从一个储槽输送到扁平管1中，而通过热交换器于扁平管1和散热片1区域冷却的制冷剂则汇集于其它储槽中，以便再循环。对于上述的扁平管1，使用具有多孔的由模压钎焊板制成的板材的挤出扁平管，其中的核心材料包敷了护层材料(如Al-Si系合金的钎焊材料)，或者使用电缝焊的扁平管。对于上述的散热片，使用包含钎焊板的散热片，所述钎焊板是通过在核心材料的两个表面包敷护层材料制成的，或者使用包含抗弯性优异的Al-Mn系合金(如3003合金或3203合金)的散热片。近年来，由于要求热交换器的尺寸小重量轻，构成热交换器的散热片材料趋于变薄。因此，强调提高散热片的机械强度，因为当散热片材料的机械强度不充分时，散热片可能在装配热交换器的过程中坍塌，或者散热器可能在使用中破裂。另外，还需要提高散热片材料本身的导热性，因为随着热交换器如散热器的尺寸变小和重量变轻，结果散热片材料变薄，所以散热片材料的传热量是重要的。然而，常规的Al-Mn系合金散热片材料的问题在于提高Mn含量以增强散热片材料的机械强度，将导致导热性大大地降低。另一方面，提高Fe含量则导致大量的金属间化合物结晶，其作为重结晶的晶核在散热片材料通过钎焊重结晶时形成良好的重结晶结构。由于这种良好的重结晶结构包括很多的晶粒边界，结果导致钎焊材料在钎焊步骤中沿晶粒边界扩散进而降低散热片材料的抗下垂性的问题。(JP-A-7-216485(“JP-A”意指未审查的但已公开的日本专利申请)，JP-A-8-104934等)所提出的不同于上述Al-Mn系合金散热片材料的Al-Fe-Ni系合金散热片材料在机械强度和导热性方面是优异的。然而，该合金不适于减薄，因为散热片材料本身的抗自腐蚀性降低了。已经根据连续铸轧和冷轧的制造方法提出若干种散热片材料，因为该方法所需要的工厂投资低。例如，(JP-A-8-143998)已经提出了Al-Mn-Si系合金散热片材料以防止疲劳强度降低，其中允许初晶Si通过连续铸轧和冷轧沿厚度方向定位于中心，并且通过防止初晶Si作为重结晶晶核而使重结晶的晶粒粗大，从而抑制钎焊材料侵入晶粒边界。其它实例包括Al-Mn-Fe-Si系合金散热片材料(WO 00/05426)，其中机械强度和导电性通过规定连续铸轧中的冷却速度而得以加强；及Al-Mn-Fe系合金散热片材料(JP-A-3-31454)，其中钎焊性能通过去除因连续铸轧而形成的氧化膜而得以提高，办法是在冷轧步骤之前或之中进行碱洗。但是，在上述JP-A-8-143998专利技术中所公开专利技术的浇铸步骤中，多数Si已经结晶为初晶Si。因此，该材料可能在轧制步骤中断裂，因为形成了作为引发点的初晶Si，或者散热片材料可能会在起皱过程中断裂。越薄的散热片材料越容易在起皱过程中断裂，有时该散热片材料就根本不能进行机械加工。在这种情况下，由于少量Si混入结晶材料，致使中间退火步骤中结晶核(Al-Fe-Mn-Si金属间化合物)减少，或者由于金属间化合物的沉淀受到进一步地抑制无须热轧或间歇式中间退火步骤，Mn在固溶体中的量增加，致使导热性降低。而且，由于Si在散热片材料的中心析出，该散热片材料的抗熔化性变差。尽管上述WO 00/05426中的专利技术目的是通过形成Mn系精细金属间化合物强化沉淀，并通过沉淀Mn提高导热性，但是仍未获得充分的强化沉淀效果，因为Mn含量小于本专利技术的。当为加强沉淀而增加Mn的含量时，粗大的Mn系化合物(Al-Fe-Mn-Si化合物)沉淀，降低了波纹状的可成形性。由于钎焊后该散热片材料的晶粒直径小至30～80m，该散热片材料的抗熔化性因钎焊材料的扩散而降低。此外，Al-Fe-Si系化合物作为阴极场所因Mn的含量小而沉淀，这降低了散热片材料本身的抗自腐蚀性。当该专利技术包括Si时，或者当该专利技术包括Si以及Cu、Cr、Ti、Zr或Mg中的任一种时，上述JP-A-3-31454专利技术中的合金组成与本专利技术的组成重叠。但是，根据上述出版物所公开的方法，Al-Fe-Mn-Si系精细化合物不能沉淀，尽管该散热片材料的钎焊能力可能提高。结果，不能满足制备尺寸小重量轻的热交换器所需要的各种性能。自下面的描述并结合附图，本专利技术的其它及进一步的特征和优点将会更加显而易见。附图简述图1是表示散热器实例之一的透视图。图2(a)，2(b)，2(c)，及2(d)各自均为说明散热片熔化的说明图，包括全视图及其局部放大的视图。图3是钎焊之后扁平管与散热片之间所产生的核心裂缝的局部示意性单元的视图。图4(a)，4(b)，及4(c)是双辊连续铸轧中几种粗大结晶材料状态的说明视图，其中图4(a)和4(b)是从侧面观察锭料板的视图，图4(c)是从上面观察的视图。图5是在常规条件下通过连续铸轧制备的板状锭料的断面结构图。专利技术公开本专利技术的专利技术人考虑到常规技术进行深入地研究并发现，通过限定熔融液体温度，压辊的压力负荷，以及连续铸轧中的中间退火条件，由具有规定组成的Al-Mn-Fe-Si系合金制备散热片材料，在所得的散热片材料的结构中沉淀大量的精细Mn系化合物(不包含尺寸为0.8m或更大的化合物)，使散热片材料所需的各种性质得以提高。本专利技术是根据上述发现并通过进一步的深入研究而完成的。在将散热片材料应用于尺寸小重量轻的热交换器中，要求散热片材料满足多种性能，如机械强度、导热性、牺牲性防腐蚀作用、抗自腐蚀性、抗重复应力性、抗散热片熔化性、抗下垂性、抗核心裂缝性、可轧性、抗散热片破裂性和波纹可成形性。在这些性能中，下文中将描述(a)抗自腐蚀性，(b)抗重复应力性，(c)抗散热片熔化性，(d)抗核心裂缝性，及(e)抗散热片破裂性和波纹可形成性。(a)抗自腐蚀性散热片的腐蚀分为通过散热片与管子之间的电势差保护管子的牺牲阳极材料腐蚀，及在散热片自身中发生的自腐蚀。当用于散热片材料的合金包含大量的Ni、Fe等时，充当阴极场所的Fe系化合物和Ni系化合物的含量增加，容易发生自腐蚀。当抗自腐蚀性低时，散热片在早期就将消失，不能提供作为牺牲阳极材料的作用。提高散热片的抗自腐蚀性对于减薄散热片而言是十分重要的。(b)抗重复应力性冷却的制冷剂通过系加压和循环于由管子1和散热片2组成的热交换器(散热器)中，如图1所示。散热器的内部是高压的制冷剂，其使管1的横断面结构膨胀，进而赋予散热片2以抗张应力。当抗张应力通过系的启动与停止反复施用时，散热片2最终因疲劳而破裂。将疲劳破裂发生之前重复施用应力的次数评价为“抗重复应力性”。散热片2的疲劳破裂不总是等于散热片材料的机械强度。例如，当颗粒分散在散热片材料中时，裂缝发生在颗粒周围，使抗重复应力性降低。(c)抗散热片熔化性散热片的熔化是指波纹状的散热片2在钎焊过程中逐渐熔化(图2(b)至图2(c))的现象，如图2(a)所示。当这种现象增加时，多个散热片通过吸收钎焊材料5至散热片之间的空间而结合在一起(图2(d))。由于散热片的熔化，热交换器的抗压强度降低了。散热片熔化的直本文档来自技高网...

【技术保护点】
用钎焊的铝合金散热片材料的制备方法，该方法包括以下步骤：通过双辊型连续铸轧法铸造熔融的液体铝合金以形成锭料板；及冷轧该锭料板以制备散热片材料，按质量计，该铝合金含有大于０．６％和等于小于１．８的Ｍｎ，大于１．２％和等于小于２．０ ％的Ｆｅ，及大于０．６％和等于小于１．２％的Ｓｉ，余量为Ａｌ和不可避免的杂质，其中所述双辊型连续铸轧法的应用条件为：熔融液体的温度为７００～９００℃，辊的压力负荷为每１ｍｍ宽的锭料板５０００～１５０００Ｎ，浇铸速度为５００～３０００ｍｍ ／分钟，及锭料板的厚度为２～９ｍｍ，以及在所述冷轧过程的中途进行两次或更多次中间退火，所述中间退火中的最后一次中间退火是在３００～４５０℃的温度以及不允许重结晶完成的温度下利用间歇式加热炉进行的，从而在最后一次中间退火之后将冷轧中的辊轧 比调整为１０～６０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：川原晃，土公武宜，
申请(专利权)人：古河SKY株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]