[发明专利]散热软铝管用铝锰合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热软铝管用铝锰合金，具体涉及一种质轻、价廉，散热性能、耐蚀性能和焊接性能优异的铝锰合金，属于金属材料制造技术领域。

背景技术

从1900年出现散热管到现在，无论是在材料或是在结构上，散热设备都取得了巨大的进步。目前，市场上常用的散热管材料一般为铜合金和铝合金，但由于铜合金价格较贵，资源日渐匮乏，且密度大，质量重，在某些应用方面暴露出很多不足，因此，用铝合金制散热管逐渐成为市场的主导。

目前该领域的研究主要是从散热器的轻量化、小型化、高散热性及防腐蚀等方面出发，对铝质散热器进行结构和材料上的改进。由于铝锰合金具有优良的焊接性能，而强度比工业纯铝约高30%，且具有与纯铝相近的导热性能和耐蚀性，使其广泛应用于热交换器、空调连接管等结构。传统的热交换器和散热片用铝合金是3003等铝锰系防锈铝合金，它们的缺点是在真空钎焊时的加热过程中会产生变形，挠度大，对管体的牺牲阳极效果不佳，通水管体易发生穿孔腐蚀，且强度与塑性指标难以精确控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种散热性能优异且具有优良的耐腐蚀性能、焊接性能和成形性能的散热软管用铝锰合金，用于解决现有铝锰合金在真空钎焊时的加热过程中会产生变形，挠度大；对管体的牺牲阳极效果不佳；通水管体易发生穿孔腐蚀；强度与塑性指标难以精确控制等问题。

本发明的提供的散热软铝管用铝锰合金，由下述组分按重量百分比组成：

锰0.8~1.5%；

铁0.08~0.2%；

硅0.04~0.1%；

铜0.01~0.1%；

钛0.01~0.05%；

铈0.05~0.1%；

其余为铝。

作为本发明的进一步优选，由下述组分按重量百分比组成：

锰1.0~1.3%；

铁0.1~0.15%；

硅（Si）0.05~0.08%；

铜0.01~0.05%；

钛0.01~0.03%；

铈0.05~0.1%；

其余为铝。

本发明的一种散热软铝管用铝锰合金是结合实际生产试验与显微组织分析和力学性能测试，从合金成分出发，在3003和3103合金的基础上，适当调整合金中锰的含量；在一定范围内降低铜、硅和铁的含量，调整铁、硅比例；并添加少量稀土元素铈，以细化晶粒，减少合金中的脆性相，在提高耐腐蚀性能和导热性能的同时，强度和硬度适当降低，塑性得到提高，提高合金挤压成形性能，减少合金挤压过程中的开裂现象，使合金在室温下的伸长率和抗拉强度指标分别达到35%~45%和110~120MPa。

锰是本发明合金的主要控制成分。随着Mn含量的增加，合金的强度随之提高；Mn含量过高会影响到合金的铸造性能，过低则会明显降低制品的力学性能。Mn含量在1.0~1.3%范围内时，合金具有较高的强度和良好的塑性及工艺性能。当含量高于1.3%时，合金的强度虽有增加，但由于形成大量脆性化合物MnAl6，合金在变形时容易开裂，塑性降低，从而失去实用价值。

铁能降低锰在铝中的溶解度，且可溶于MnAl6中形成（FeMn）Al6化合物。（FeMn）Al6是难溶相，质硬而脆，是铝锰合金中的杂质相。Fe与Al也可生成FeA13针状金属间化合物。生产实践证明，合金中加入一定含量的铁能使合金在退火时得到较细的晶粒。铁的最优含量一般控制在0.01%~0.015%范围内，否则，形成大量(FeMn)Al6相，将导致枝晶偏析和变形不均匀，显著地降低合金的塑性、韧性和工艺性能。

硅是有害杂质，硅与锰易形成杂质三元相Ti(Al12Mn3Si2)，该相也能溶解铁，形成四元相。若合金中铁和硅同时存在，则先形成骨骼状α(Al12zFe3Si2)相或针状β(Al9Fe2Si2)相，破坏了铁的有利影响。与β(Al9Fe2Si2)相相比，α(Al12zFe3Si2)相硬度小，对基体的割裂轻，有利于压力加工，故希望硅以α(Al12zFe3Si2)相形态存在；Si也能降低Mn在Al中的溶解度，而且比Fe影响大；Fe和Si可以加速Mn在热变形时从过饱和固溶体的分解过程，也可以提高一些力学性能。本发明人的研究表明，铁、硅两者质量百分比为2:1时，该合金可获得较佳的综合性能。