一种用于铝制板翅式散热器可控气氛钎焊的低镁大晶粒铝合金封头封条的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于铝制板翅式散热器可控气氛钎焊的低镁大晶粒铝合金封头封条的制备方法，通过专用材料、专用挤压模具和热处理温度配合挤压成型，获得表层具有均匀环状晶粒组织的铝制板翅式散热器封头封条。本发明专利技术在制备封头封条时包括熔铸、热处理和挤压成型三个步骤，核心工艺参数有铝棒成分、热处理温度、模具设计和挤压参数。本发明专利技术使用的原料为低镁含量的3A21铝棒或纯铝，采用普通的燃气炉或电阻炉加热，用常规油压机进行挤压，工序简单、设备可靠。本发明专利技术可同时适用于真空钎焊(VB)工艺和可控气氛钎焊(CAB)工艺，且所装配钎焊的产品焊后外观整洁，焊缝均匀饱满，具有良好的力学性能与气密性能。学性能与气密性能。学性能与气密性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铝制板翅式散热器可控气氛钎焊的低镁大晶粒铝合金封头封条的制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料加工与成型领域，具体是一种通过挤压工艺与原料成分配合促使铝棒成分在挤压过程中进行再分布并致使型材组织发生晶粒的再结晶与长大，从而制备出表层具有均匀环状晶粒组织的散热器封头封条型材的方法。

技术介绍

[0002]散热器是一种重要的热交换设备，其在航空、能源、汽车、冶金、医疗等行业均有着广泛的应用。铝制板翅式散热器作为散热器的典型代表，拥有传热效率高、结构强度高、轻巧紧凑等诸多优点，是目前应用最广泛的散热器，且其市场需求仍在不断扩展之中。
[0003]钎焊工艺可同时焊接多条焊缝，且可焊接几何形状复杂的产品，是铝制板翅式散热器生产中最为关键的工序。3XXX系铝锰合金(如3A21，3003)由于具有优异的钎焊焊接性能，一直是制造散热器的封条、翅片、侧护板及复合铝板的母材的首选材料。3A21铝合金通常含有一定量的Mg元素(约0.01～0.03WT.％)。对于真空钎焊而言，钎焊零件中的Mg可加速氧化膜的破裂和还原。然而，对于可控气氛钎焊(CAB)而言，Mg元素则作为一种有害的杂质元素存在，即使微量的Mg元素也会对焊接造成明显不利影响。在CAB钎焊过程中需使用含氟铝酸钾(KAlF4)的钎剂去除合金表面的氧化膜，Mg在钎焊过程中将优先与钎剂中的F元素发生反应并生成MgF2、KMgF3等高熔点化合物。一方面，该反应将消耗钎剂中的F元素等成分，导致钎剂活性降低、熔点升高、液相减少，降低钎剂的助焊效果；另一方面，反应生成的高熔点化合物会降低钎料在零件表面的润湿性，进一步降低钎焊焊缝质量。
[0004]采用含铯盐的钎剂可对含镁铝合金进行CAB钎焊焊接，该钎剂中的Cs
+
将优先与Mg形成CsMgF3或Cs4Mg3F
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等低熔点化合物，可极大程度降低镁元素的对钎焊的影响。然而，含铯钎剂熔点在420～450℃左右，多应用于有特殊要求的中低温硬钎焊，无法对3A21等高熔点合金进行钎焊，同时亦有研究表明，含铯盐钎剂能显著提升高镁含量铝合金的CAB焊接性能，但并不能显著改善低镁含量铝合金的CAB钎焊性能。含铯钎剂的高成本也进一步限制了其在实际生产中的应用。
[0005]晶界是母材元素扩散和钎料渗透的通道，钎料和钎剂中的元素通常会优先通过晶界渗入母材，并与母材中的Mg发生反应生成一系列含镁化合物，这显然对焊缝的成型和各项性能有不利影响。因此，为了控制元素扩散，降低焊缝的熔蚀风险，需要通过减少母材表层组织的晶界密度，从而控制氟铝酸钾与镁的反应，提升钎焊缝的整体质量。
[0006]虽然目前已有诸多国内外学者对铝制板翅式散热器封头封条等型材零件的材料及加工工艺做了相关研究和报道，但研究主要集中在常规3XXX系铝合金型材的真空钎焊上。由于目前国内外鲜有将CAB焊接工艺应用于铝制板翅式散热器钎焊的实例，因此极少有关于低镁含量铝合金封条的应用研究，更未见关于封条型材表面晶粒组织对CAB钎焊过程影响的研究报道。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种用于铝制板翅式散热器可控气氛钎焊的低镁大晶粒铝合金封头封条的制备方法，通过该方法能挤压出表层具有均匀环状晶粒组织的低镁含量的铝质板翅式散热器封头封条。
[0008]一种用于铝制板翅式散热器可控气氛钎焊的低镁大晶粒封头封条铝合金的制备方法，包括如下步骤：
[0009]铝棒熔铸步骤，将纯铝或低镁含量的3XXX系铝合金进行熔铸，在熔铸过程中控制Mg、Si、Fe和Mn元素的含量，最终获得化学成分满足：Mg≤0.015WT.％；Si：0.06～0.15WT.％，Fe：0.08～0.15WT.％，Mn：0.8～1.2WT.％，Al及其余元素符合GB/T3190
‑
1996中3A21铝合金标准要求的铝合金棒材；
[0010]挤压模具制造步骤，制造的挤压模具具有一个圆形焊合室；
[0011]铝棒热处理步骤，取铝棒熔铸步骤中获得的铝合金棒材进行加热，按照设定升温速率加热到470～550℃后保温；
[0012]模具加热步骤，取挤压模具制造步骤中获得的挤压模具进行加热，按照设定升温速率加热到470～550℃后保温，且升温速率以及保温时长与铝棒热处理步骤中铝合金棒材的升温速率以及保温时长相同；
[0013]挤压筒加热步骤，将挤压筒加热至指定温度后保温；
[0014]挤压成型步骤，将经过模具加热步骤处理后的挤压模具装入经过挤压筒加热步骤处理后的挤压筒内，取经过铝棒热处理步骤处理后的铝合金棒材，在热剪炉中剪切为设定长度，并立即转移至挤压筒内进行挤压；
[0015]拉伸定尺步骤，用气动拉伸机对挤压成型步骤中挤压获得的封头封条进行校直与定尺拉伸。
[0016]作为一种选择，所述挤压模具制造步骤中，生产挤压模具的原材料为钨钢，挤压模具的挤压比为25～40。
[0017]进一步，所述挤压模具制造步骤中，挤压模具具有一个尺寸为的圆形焊合室，挤压工作带长度为150mm。
[0018]作为一种选择，所述铝棒热处理步骤中，取铝棒熔铸步骤中获得的铝合金棒材水平放入电阻炉或燃气炉中进行加热。
[0019]作为一种选择，所述模具加热步骤中，取挤压模具制造步骤中获得的挤压模具水平放入模具炉中进行加热。
[0020]作为一种选择，所述铝棒热处理步骤和所述模具加热步骤中，铝合金棒材和挤压模具的加热升温速率均为500℃/小时，且均加热到470～550℃后保温3～5小时。
[0021]作为一种选择，所述挤压筒加热步骤中，将挤压筒加热至400～450℃并保温3～5小时。
[0022]作为一种选择，所述挤压成型步骤中，取经过铝棒热处理步骤处理后的铝合金棒材，在热剪炉中剪切为为300～400mm的长度，并在10秒内转移至挤压筒内进行挤压。
[0023]作为一种选择，所述挤压成型步骤中，铝合金棒材的挤压满足以下条件：
[0024]挤压时铝合金棒材的表面温度为450～530℃；
[0025]挤压压力为15～20MPa；
[0026]挤压速度为20～30米/分钟；
[0027]挤压后的封头封条出料温度保持在470～550℃，采用冷风对封头封条进行淬火，冷却速度为150～200℃/分钟。
[0028]作为一种选择，所述拉伸定尺步骤中，拉伸率为3％～5％。
[0029]在本专利技术中，首先通过熔铸步骤将铝合金棒材中的Mg含量控制在较低范围(Mg≤0.015WT.％)，以减少其对CAB钎焊过程的影响，并将铝棒中的Si，Fe，Mn等元素控制在一个适宜晶粒再结晶形核与生长的范围内。在挤压前对铝棒进行中高温度(470～550℃)的热处理，消除铝棒中成分的偏析，均匀化组织，并同时增加棒料塑性，为后续的高效挤压与挤压型材晶粒再结晶创造良好条件。挤压所用模具的挤压比为25～40，工作带长度达150mm，并配备了一个较大的焊合室，使得模具能在挤压过程中再次赋予封头封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铝制板翅式散热器可控气氛钎焊的低镁大晶粒铝合金封头封条的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：铝棒熔铸步骤，将纯铝或低镁含量的3XXX系铝合金进行熔铸，在熔铸过程中控制Mg、Si、Fe和Mn元素的含量，最终获得化学成分满足：Mg≤0.015WT.％；Si：0.06～0.15WT.％，Fe：0.08～0.15WT.％，Mn：0.8～1.2WT.％，Al及其余元素符合GB/T3190
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1996中3A21铝合金标准要求的铝合金棒材；挤压模具制造步骤，制造的挤压模具具有一个圆形焊合室；铝棒热处理步骤，取铝棒熔铸步骤中获得的铝合金棒材进行加热，按照设定升温速率加热到470～550℃后保温；模具加热步骤，取挤压模具制造步骤中获得的挤压模具进行加热，按照设定升温速率加热到470～550℃后保温，且升温速率以及保温时长与铝棒热处理步骤中铝合金棒材的升温速率以及保温时长相同；挤压筒加热步骤，将挤压筒加热至指定温度后保温；挤压成型步骤，将经过模具加热步骤处理后的挤压模具装入经过挤压筒加热步骤处理后的挤压筒内，取经过铝棒热处理步骤处理后的铝合金棒材，在热剪炉中剪切为设定长度，并立即转移至挤压筒内进行挤压；拉伸定尺步骤，用气动拉伸机对挤压成型步骤中挤压获得的封头封条进行校直与定尺拉伸。2.根据权利要求1所述低镁大晶粒铝合金封头封条的制备方法，其特征在于：所述挤压模具制造步骤中，生产挤压模具的原材料为钨钢，挤压模具的挤压比为25～40。3.根据权利要求2所述低镁大晶粒铝合金封头封条的制备方法，其特征在于：所述挤压模具制造步骤中，挤压模具具有一个尺寸为φ150...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱单单，杨炳元，杨飞舟，蒋海，
申请(专利权)人：贵州永红换热冷却技术有限公司，
类型：发明
国别省市：