超长寿命的高成型性铜焊接片材制造技术

本发明专利技术涉及具有芯（３），铜焊接包层（１），和两者之间的中衬（２）的多层铝铜焊接片材，除了具有用于异常铜焊接后耐腐蚀性的附加牺牲层，当在完全退火条件（０－回火）下制造时，它在芯（３）中形成连续和密集的分散质带。该本发明专利技术还涉及用于制造这些合金的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在完全退火″O″回火中具有高耐腐蚀性的铜焊接片材和用于制造这些产品的方法。更尤其，它涉及用于需要与铜焊接后耐腐蚀性一致的高度成型性的场合的多层合金产品。
技术介绍
铜焊接片材通常包括粘接至含硅铜焊接合金上的芯合金。外部耐腐蚀性是许多铜焊接铝热交换器所常见的。例如，大多数铜焊接铝板型蒸发器具有施用到铜焊接组件上以帮助腐蚀保护的涂层。这通常是六价铬酸盐基涂层。这些涂层在耐腐蚀性角度上被认为是工业标准但六价铬是致癌物和许多国家正在禁止其在不久将来的使用。因此现在更加需要一种高度耐腐蚀性基础铝材料。文献中已经充分记载了中间层作为一种减轻Si渗透至铜焊接片材的芯合金而带来的颗粒间腐蚀问题和尽量减少芯合金的局部熔化的用途。美国专利No.2,821,014(Miller)描述了中衬的用途，这样以非常明显的程度避免铜焊接填料金属对芯合金的任何渗透和因此带来的减弱作用。芯合金在铜焊接之后的保留一般被认为是确定铜焊接后耐腐蚀性时的一个重要因素。美国专利No.4,586,964(Finnegan等人)描述了一个包括完全退火随后冷加工3xxx系列芯合金(即，-H1X回火)以提高铜焊接后耐腐蚀性的步骤。在完全退火之后引入的冷加工可导致本身在铜焊接周期过程中提供对Si渗透和局部侵蚀的较大总体耐性的芯合金重结晶。以上方案认识到，Si至芯的扩散可对耐腐蚀性产生有害影响。任何这些方案本身认同高度耐腐蚀性的长寿命产品。一种获得基本上改进的耐腐蚀性的方案记载于美国专利Nos.5,037,707和5,041,343(两者都授予Fortin等人)。这些专利描述了低含Si(低于0.15wt.％)3xxx系列芯合金的用途，它被制造成最终厚度而没有显著匀化或中间退火的益处，直接粘接至包含1-15wt.％Si的4xxx系列铜焊接包层。带有锰的分散质带被描述为在芯内在芯/包层界面区域上在铜焊接周期之后由于Si从4xxx铜焊接包层局部扩散而出现。Si降低了Mn的局部溶解度且Mn-Si分散质(如，Al12(Fe，Mn)3Si分散质)的沉淀导致Si扩散的界面区域。这些含Si分散质在铜焊接周期过程中耐受回复。界面区域相对下方芯合金变得缺乏固体溶液中的Mn。腐蚀侵蚀被描述为在主要合金体被侵蚀之前优先发生在沉淀物带内。这些专利的实施例3表明，一旦主要体受侵蚀，腐蚀通过3xxx芯非常迅速地出现，不到48小时穿孔。还描述了用于制造以相应温度后退火(在工业上称作-H2X型回火)和完全退火(在工业上称作-O回火)的产品的方法。为了增加耐腐蚀性而有赖于沉淀密集的载Mn(如，Al12(Fe，Mn)3Si)分散质的合金商业上广泛用于具有最低成型性要求(即，在-HXX回火中)的产品，例如用于散热器和加热器管场合。但描述于专利No.5,041,343的实践尚未发现完全退火回火的商业可接受性，因为这些合金在熔化铜焊接包层之前在经受不足以导致芯重结晶的冷加工水平时容易出现芯合金的局部侵蚀。完全退火O-回火通常被规定用于要求明显成型性的场合，因此该材料在成型操作经受程度广泛变化的冷加工。由于芯的这种局部熔化(也称作″侵蚀″)，极大地损害了密集分散质带在邻近包层的芯合金中的形成。另外，铜焊接包层流动性由于铝从芯合金富集至铜焊接包层而变差。净结果是不好的铜焊接能力和不好的腐蚀行为。文献中充分记载了这些合金(即，其中芯合金没有得到匀化和直接粘接至4xxx铜焊接包层上的合金)中的完全退火回火的局部侵蚀问题。由于该问题与局部侵蚀有关而且它对一致和连续的分散质带的形成产生有害影响，O-回火铜焊接片材产品的3xxx芯合金几乎普遍受到匀化处理。该匀化处理使平均载Mn分散质尺寸变糙和影响载Mn分散质在芯合金中的数目和尺寸分布，净结果是促进芯在铜焊接周期过程中容易重结晶和/或回收。在匀化之后，非常少的Mn颗粒可在铜焊接周期过程中回复，明显降低固体溶液中的Mn水平。这有助于消除成型部件中的局部侵蚀但极大地缓和密集和连续分散质带作为腐蚀保护有效形式的形成。因此需要自由化合金和生产合金的方法，该合金在完全退火回火中供给，可经受宽范围的成型应变，可进行铜焊接处理和随后形成具有最低芯合金侵蚀的连续，密集分散质带。另外需要一种甚至在分散质带区域侵蚀掉之后也保留高固有耐腐蚀性的合金。还需要尤其用于非铬酸盐涂覆铜焊接热交换器的具有异常耐腐蚀性的由O-回火铜焊接片材制成的产品。
技术实现思路
本专利技术涉及具有Aluminum Association(AA)3xxx合金芯，AA 4xxx合金铜焊接包层，和在两者之间的铝合金中衬的多层铝铜焊接片材，除了具有附加的牺牲层(即，中衬)以及为了异常铜焊接后耐腐蚀性而增加Ti的加入量，该片材在完全退火条件(O-回火)下制造时可在成型操作过程中经受宽范围的应变，铜焊接至元件上，随后在芯中形成一般连续的和密集的分散质带。本专利技术还涉及用于制造该片材的方法。铜焊接片材可以是完全退火回火的，中衬可比芯合金在电化学上更为负。3xxx芯被包以薄(最高约60μm)中衬和4xxx铜焊接包层。该排列使得在工艺铜焊接组分至片材过程中Si能够从4xxx铜焊接包层通过中衬相互扩散至3xxx芯，导致在芯和中衬之间的界面(以下芯/中衬界面)上在芯内生成连续密集的含Mn分散质带。中衬的最佳厚度范围取决于正被采用的铜焊接周期，因为扩散是时间和温度依赖性的；较长的铜焊接周期和/或更高的铜焊接温度允许较厚的中衬。相反，较短的铜焊接周期和/或较低的铜焊接温度允许使用较薄的中衬。芯合金在经受铜焊接处理之前不接受热处理(匀化或超过约525℃的处理如辊的再加热，中间退火或最终退火)。芯可用1xxx，3xxx，5xxx，6xxx，或7xxx合金包层在相对面上或可在3xxx芯的两面上采用中衬，其中每个中衬具有类似厚度和组成或故意不同的组成和/或厚度。3xxx芯的相对面可粘接至最终尺寸厚于约60μm的中衬上，这极大地缓和含Mn分散质带在铜焊接处理之后的形成。该中衬的这种组成可有目的地选择成促进增强颗粒在铜焊接和老化之后的沉淀。本专利技术还包括一种生产耐腐蚀性铝铜焊接片材产品的方法，包括步骤(a)生产夹在4xxx合金铜焊接包层和3xxx合金芯之间的铝合金中衬的复合体；(b)在低于约525℃下热辊压该复合体以使复合体的组分冶炼粘接在一起；和(c)冷辊压该复合体至最终厚度而不进行热处理。生产复合体的步骤可包括将铜焊接包层，中衬和芯合金铸成单独的铸块，热辊压4xxx铜焊接包层和中衬铸块至合适的板厚度，然后将芯铸块和板排列复合体。另外，复合体可通过同时将芯合金和铜焊接包层合金铸造在固体中衬的相对面上而制成。在另一实施方案中，复合体通过连续将芯合金向着中衬铸造而制成，其中衬预粘接至铜焊接包层上。铜焊接片材随后被辊轧至最终厚度和被部分退火至-H回火或-O回火。通过将元件铜焊接至片材上(本文称作铜焊接处理)，含Mn分散质的密集带在芯中在芯/中衬界面上形成。最终的铜焊接元件可由于溶质(主要是Mg，Si，和Cu)在中衬和芯中的相互扩散而被熟化硬化。本专利技术铜焊接片材具有超过65MPa的铜焊接和老化后的拉伸屈服强度和超过165MPa的最终拉伸强度。附图的简要描述附图说明图1a，1b和1c分别是显示本专利技术各种实施方案的示意图；图2是根据本专利技术制成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层铜焊接片材，包括：　　　　包含３ｘｘｘ系列合金的芯；　　　　位于所述芯的一面上的铝合金中衬，和　　　　位于所述中衬的另一面上的铜焊接包层，所述铜焊接包层包含４ｘｘｘ系列合金，其中通过将所述片材铜焊接至元件上，芯在所述芯和所述中衬之间的界面上因为Ｓｉ从所述包层扩散至所述芯而形成连续密集的含Ｍｎ的分散质带。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RJ基尔默，
申请(专利权)人：阿尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]