[发明专利]一种高强高耐蚀性钎焊铝合金箔材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种新型高强度高耐蚀性铝合金的化学成份配方及其钎焊箔材的生产工艺，且特别是对于一种AA3000系铝合金，包括降低Cu含量，调整Si、Mn和Fe的含量，复合添加V、Cr、Zr和Ti等元素。

背景技术

世界高速工业化进程加速了能源危机，汽车工业为了减少汽油消耗，一般的途径是：提高发动机效率(从设计着手)，减少行驶阻力，改善传动机构效率及减轻汽车自重等，而最有效的是减轻汽车自重。为了减轻汽车自重，一是优化设计，二是使用轻质化材料。铝由于其资源丰富，具有很多优良的加工成形性和使用性能，并能最大限度的回收利用(可达90％以上)。因此，铝材是汽车轻量化最理想的材料，也成为当今世界性的研发课题。目前，铝材在车辆轻量化上的用量增加主要是热交换器，如冷凝器、蒸发器、水箱散热器、中冷器、暖风机、油冷却器和空调器系统等。铝质热交换器由过去的机械式组装，发展到了现在普遍采用钎焊工艺，它是利用低熔点钎焊Al-Si合金层将铝合金管材和铝合金带材连接而成。因此，铝质热交换器急需大量的钎焊铝合金散热片材料。过去的15年期间，普遍采用标准的3003铝合金，该合金具有良好的成形性能和机械性能，以及可接受的耐蚀性能。近些年，随着铝质热交换器结构设计方面的不断改进，钎焊铝合金管材和带材的厚度逐渐变为0.4mm以下，而钎焊铝合金带材的厚度逐渐变为0.07mm以下。因此，国外已不断研制与开发了一些基于Al-Mn系合金的所谓“长寿命”铝合金材料，以满足因厚度减薄而带来合金强度与耐蚀性相应提高的性能要求，并获得专利保护。

3XXX系合金是通过在铝中添加Mn，形成同溶强化铝合金，提高合金的强度，并保持良好的耐蚀、导电、导热性能，以及具有优良的焊接性能和塑性加工性能等，现已被广泛应用于汽车、制冷、化工等行业中制作热交换器的散热管和散热片。目前世界上应用最广泛的Al-Mn合金为3003铝合金(相当我国牌号为3A21)，但由于合金中Mn的含量较高，在铸造冷却过程中极容易产生偏析，导致合金的腐蚀性能和加工性能降低，限制了3003铝合金在空调和制冷行业的应用。为了解决这些问题，欧美国家注册了受多项美国专利保护的X800、K319、3190和3532等铝合金，通过调整合金中的Mn、Fe、Mg、Cu、Zn、Ti等元素的含量，优化其加工工艺，确保合金在钎焊过程中由于Si的扩散而在其表层形成牺牲阳极保扩层，从而大大提高了合金的抗腐蚀性能，同时确保合金具有优良力学性能、加工性能和焊接性能。

已有研究表明：在铝中添加少量Cr、Mn、Zr、Ti、Si、V等在提高合金强度时可以减小合金的点蚀，在适当提高合金元素含量时，使其形成较高含量的强化相阻止品粒在热加工及热处理过程中粗化而细化组织结构。本发明拟采取以下技术方案是降低Cu含量，调整Si、Mn和Fe的含量，复合添加V、Cr、Zr和Ti等元素。同时，轧制与退火工艺应确保箔材获得稳定的细晶纤维组织结构，晶内合金元素得到充分均匀同溶和晶界无不良析出相出现，使合金箔材具有高耐蚀性和高强度以及良好的深加工成形性能等。

发明内容

为了解决散热器用钎焊铝合金箔材因厚度减薄而带来要求合金强度及耐蚀性相应提高这些技术问题，本发明在Al-Mn系合金成份的基础上，通过降低Cu含量，调整Si、Mn和Fe含量，复合添加V、Cr、Zr和Ti等元素；通过优化加工工艺，确保钎焊铝合金箔材能获得稳定的细晶纤维组织结构，且晶内合金元素得到充分均匀固溶和晶界无不良析出相出现，使钎焊铝合金箔材具有高的耐蚀性和良好的力学性能与工艺性能等。

本发明的关键在于：合金的化学成分(质量分数，％)是：1.00-1.80Mn，0.40-1.20Si，0.50-1.30Fe，0.10-0.50V，0.05-0.25Cr，0.06-0.25Zr，0.08-0.30Ti，少于0.03％的Cu，其余为铝及不可避免的杂质。此外，还涉及到提供该合金钎焊箔材的生产工艺，包括：半连续铸锭在温度为550-630℃下保温10-18进行均匀化处理，随后在500-580℃下进行复合热轧，控制终轧温度不低于320℃；冷轧过程中，中间退火工艺为380-480℃下保温1-4小时。最终性能控制工艺为320-450℃下保温2-6小时退火后的成品冷轧道次压下率控制为20-40％。

在本发明中，Mn与Al形成Al₆Mn是合金的主要强化，但高于1.8％后会形成粗大相而严重影响合金的加工成形性能。Mn含量的最佳范围是1.20％到1.60％之间。