[发明专利]芯材、包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种芯材、包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途。本发明以工业铝材废料为原料来制备芯材铸锭，并通过均匀热化处理来控制弥散相颗粒的大小和分布密度，从而使目标产品具有高强度和良好的钎焊性以及良好的抗熔蚀性能，可用于制备汽车的零部件，例如热交换器、散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器和中间冷却器的主板或边板。

技术领域

本发明涉及一种芯材、包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途，本发明尤其涉及一种芯材、具有至少两层(例如两层、三层或更多层)的包含该芯材的铝合金复合板材以及它们的制备方法和用途。所述铝合金复合板材特别适合用作汽车零部件，例如热交换器、散热器的主板或边板，是一种高强度钎焊用铝合金复合板材。

背景技术

铝合金由于质轻和高热传导性，广泛用于汽车零部件，例如热交换器、散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器和中冷器等的主板或边板。这些汽车零部件主要通过包括真空钎焊和可控气氛钎焊的钎焊法来制备。通常，钎焊法使用Al-Si系合金作为钎料，在600℃左右的钎焊温度下首先使钎料完全熔化，然后用该经熔化的钎料进行接头间隙的填充。

近年来，随着汽车的轻量化要求，汽车用换热器也要求轻量化，进而要求换热器用铝合金复合板材进行减薄。主板和边板的厚度减薄对换热器的轻量化具有重要意义，因此减薄对钎焊用铝合金板材提出了更高要求，即要求其在降低厚度的同时还要满足强度和耐腐蚀性保持不变。

目前，汽车散热器、热交换器的边板和主板所使用的材料通常是具有两层或三层的铝合金复合板材(其芯材一般为AA3003铝合金或其改型合金)。然而，经钎焊后，该复合板材的强度通常会降低，抗疲劳性变差，在使用中容易出现开裂等现象，造成换热器泄漏失效。

为了提高复合板材的焊后强度，CN 101372161A公开了一种包含五层的钎焊铝合金多层复合板材料，其最内层(即芯材)为Mod 6060合金，具有强化增强强度、抗塌陷的作用。但是，由于该材料主要依靠时效处理来强化，自然时效状态下强度不高。如果通过换热器温度(例如水箱80-120℃)来进行时效处理，则随着时间的延长，很可能发生过时效现象，使强度不增反降。此外，该五层复合板材的生产工艺相比三层复合板材而言，成品率更低，生产过程更困难。

钎焊用铝合金复合板材一般包括芯材和至少一个复合层(钎焊层和/或触水层)。工业上使用的钎焊用铝合金复合板材通常含有7-12％的Si，其芯材中的Si含量一般较低，触水层则通常含有Zn或Mg等元素。此外，在钎焊用铝合金复合板材的制备中通常还会用到大量原铝(又称纯铝)。每生产1吨原铝，一般会产生1.5吨的二氧化碳，综合耗电约15000kwh。而废铝回收再利用(即再生铝)的能耗仅相当于从铝土矿开采→氧化铝提取→原铝电解→铸成铝锭这一过程所需总能耗的5％。与原铝生产相比，每生产1吨再生铝可以节约95％的能耗，并且二氧化碳排放也只有原铝的10％。此外，在生产过程中，由于铸锭切头、热轧及冷轧产品的切头、切尾和切边等工艺会产生大约30％左右的废料，这些废料含有较高的合金元素，尤其是Si的含量很高。这些废料如何更好的循环利用，对节约成本和能耗是非常重要的。

现有技术至今还未发现有将这些废料大规模作为原料用于制备铝合金复合板材的相关报道。

发明内容

本发明人通过对铝合金复合板材及其废料循环利用进行了深入研究，结果发现，具有特定合金组成与含量的芯材和包含该芯材的铝合金复合板材能够实现本发明的目的，基于该发现，完成了本发明。

因此，本发明的第一个目的是提供一种芯材的制备方法，其包括以一定比例的工业铝材废料和/或工业纯铝锭作为原料，制备芯材(例如使用水冷半连续铸造法(DCcasting))，然后任选采用特定的均匀化热处理来进一步加工处理该芯材。

该方法可实现100％的工业铝材废料的回收利用。并且，通过特定的均匀化热处理工艺可控制芯材中的弥散相颗粒的大小和分布密度，从而获得具有高强度和良好钎焊性以及良好耐熔蚀性的目标产品。