CN102329987A - 抗菌耐蚀的散热器铝合金翅片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗菌耐蚀的散热器铝合金翅片,其特征在于其由以下组成的材料制成;B:0.3-0.85wt%、Mn:0.5-1.8wt%,Ti:0.5-1.6wt%,Cu:0.20-0.60wt%,Ag:0.01-0.02wt%,余量为Al及不可避免的杂质构成。采用SWAAT实验对合金材料的腐蚀行为进行测试,表明本发明的铝合金耐蚀性有显著提高;并且本发明的散热器铝合金翅片具有良好的抗菌性,本发明的散热器铝合金翅片对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率达到99%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热器部件,具体的说本发明涉及一种散热器铝合金翅片,其具有抗菌耐蚀的效果。
背景技术
在蒸发器、冷凝器等换热器中,一直使用轻量且导热性良好的铝合金。通常,这些换热器的制造是按照以下方法进行:例如通过将板材弯曲、或者由压力加工成型的板材加以层叠,从而形成作为工作流体的冷却扁管。
就耐腐蚀性而言,由于来自外表面和内部的腐蚀,当制冷剂通路管中过早地产生穿通时,制冷剂泄露,无法起到作为换热器的功能,因此,一直在制冷剂通路管的外表面实施防腐蚀处理,由此延长换热器的寿命。以往,采用将Al-Zn系合金作为牺牲阳极材料包覆于板材的外表面,且将该板材成型为偏平管状而使用的方法;或把挤压多孔管作为制冷剂通路管使用的方法。然而,多数换热器的结构是在制冷剂通路管的外表面接合翅片的结构,由于在该方法中制冷剂通路管的外表面不存在钎料,因此,必须使用包覆了钎料的翅片材。此时,由于受到残留于翅片表面的钎料的影响,翅片材的自身耐腐蚀性能降低,另外包覆翅片材的制造成本比裸翅片高,因此导致换热器制造成本的上升。
在制冷剂通路管的外表面接合的翅片中使用裸材的情况下,能够提高翅片的自身耐腐蚀性,且通过使用高传导材料,还能够提高换热器的性能,与包覆翅片材相比,也能够降低成本,但此时需要在制冷剂通路管的外表面赋予钎料,因此,就要在上述Al-Zn系合金的表面涂覆粉末状的钎料,或者,就要使用外表面包覆有在Al-B系合金钎料中添加了Zn的物质的板材。前者的情况下,由于粉末钎料的成本高,因此导致换热器制造成本的增加,在后者的情况下,由于钎焊中含有Zn的熔融钎料的流动,因此,造成钎焊后在制冷剂通路管外表面残留的Zn量没有达到作为牺牲阳极材料所需要的Zn量,导致无法得到制冷剂通路管的足够的防腐蚀效果,或者,由于含有Zn的熔融钎料流动到接合部,导致接合部的优先腐蚀。
现有技术中,申请号为02828286.8的专利报道了涉及一种超强、耐久、耐腐蚀性提高的钎焊换热器用铝散热片合金。该合金基于再生的材料。该合金对于小孔腐蚀显示出提高的腐蚀性能、优异的高温抗垂性能和后钎焊强度。通过优化散热片、管子、端板和侧板的材料组合,能够制造在SWAAT中具有足够腐蚀性能的换热器。
申请号为02806584.0的专利报道了一种耐腐蚀的铝合金具有控制量的铁、锰、铬和钛,并且含有铜、硅、镍以及不超过杂质水平的锌。 调整所述合金的化学组成,以使晶粒边界的电极电位与合金基体相匹配,从而降低晶间腐蚀。所述合金特别适合于采用挤压和钎焊技术制造热交换器中的管材。
发明内容
鉴于现有技术中使用的不锈钢换热器存在的上述目的,本发明的目的是提供一种散热器铝合金翅片,具有足够高的耐蚀性能,并且还具有抗菌的效果。
为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
一种抗菌耐蚀的散热器铝合金翅片,其特征在于其由以下组成的材料制成;B:0.3-0.85 wt%、Mn:0.5-1.8 wt%,Ti:0.5-1.6 wt%,Cu:0.20-0.60 wt%,Ag:0.01-0.02 wt%,余量为Al及不可避免的杂质构成。
下面说明本发明的铝合金材料的合金成分的意义以及限定理由。
B:
通过向铝合金中添加B能够得到提高强度的效果。优选的含量是B:0.3-0.85 wt%,若B的含量低于0.3wt%的时候,提高强度的效果不显著,并且B的加入又利于改善合金的润湿性,有利于提高铝合金的加工性能,特别是显著提高了合金的冷加工性能。B的含量超过上限,则对铝合金的耐蚀性产生不利的影响。优选的, B的含量范围为:0.45-0.75 wt%。
:
通过向铝合金中添加Mn,能够细化铝合金颗粒,提高合金的强度而又不降低合金的耐蚀性。当Mn的含量低于0.5 wt%的时候,其对铝合金强度的提高不显著;而当Mn的含量高于1.8wt%的时候,其在合金中的溶解度达到饱和,继续增加Mn的含量,将导致在热加工的过程中降低合金的挤出加工性能。因而,在本发明中将其含量限定在0.5wt%-1.5wt%的范围内。优选的,Mn的含量范围为:0.8-1.5 wt%。更优选的其含量范围为0.9-1.2 wt%。
Ti:
通过向铝合金中添加Ti,能够增加制造和焊接期间的流动性,能够提高材料的可加工性,并且在本发明限定的范围内,在改善材料可加工性的同时,对材料的耐蚀性能无明显不利的影响。但是当Ti的含量高于1.6 wt%的时候,将会形成大量的金属间化合物,容易导致选择性腐蚀。优选的,Ti的含量为0.8-1.3 wt%。
Cu:
通过向铝合金中添加Cu,能够得到提高强度的效果,并且在本发明的合金中添加适量含量的Cu,还能够提高合金的自然电位,具有杀菌抗菌的效果。Cu的优选含量是0.20-0.60wt%,但是如果Cu的含量超过0.60 wt%,含Cu的化合物将选择性的沉积在晶界的周围,导致合金的耐蚀性降低并且还将降低合金的挤出性能。优选的Cu的含量范围为0.20-0.45 wt%。
Ag
Ag是一种具有良好杀菌抗菌的元素,在本发明的合金中加入少量的Ag即可以起到良好的抗菌杀菌效果。Ag本身属于贵金属的行列,价格昂贵,基于价格上的考虑在本发明中,Ag的含量不超过0.02 wt%。另外,在本发明的Al合金中当Ag的含量达到0.02 wt%的时候,其抑菌效果基本已经达到饱和。因而在本发明中将其含量限定为0.01-0.02 wt%。
另外,本发明还公开了上述散热器散热片的铝合金材料的制备方法,其特征是,将按上述重量百分比配比的B、Mn、Ti、Cu、Ag和Al的合金原料在氮气保护气氛下加热至620-720 ℃保温40-90 min; 加入占合金原料总重量 0.2-0.6 wt%的BaCl2,搅拌30-50 min;之后将合金液浇注成型;浇铸温度为550-650 ℃;然后在400-480 ℃保温2-8 h 进行均质化处理,并冷却得到散热器散热片的铝合金材料。 所述的铝合金材料经过冷加工和/或热加工和/或铸造,例如锻造、热压、冷弯加工等现有技术,将其加工成散热器铝合金翅片。
本发明所述的散热器铝合金翅片,经均匀化退火后,观察其金相组织,晶粒细小且均匀对提高铝合金的耐蚀性有好处;并且其组织中没有发现大量存在电化学腐蚀的异质相,大大减轻了晶间腐蚀发生的倾向;采用SWAAT实验对合金材料的腐蚀行为进行测试,表明本发明的铝合金耐蚀性有显著提高;并且本发明的散热器铝合金翅片具有良好的抗菌性,本发明的散热器铝合金翅片对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率达到99 %以上。
具体实施方式
下面本发明将结合具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明。
按表1所示出的质量百分比,按表1所示出的质量百分比,制备本发明所述的Al合金材料。具体的制备工艺过程为:将按上述重量百分比配比的B、Mn、Ti、Cu、Ag和Al的合金原料在氮气保护气氛下加热至680 ℃保温75 min;加入占合金原料总重量 0.5 wt%的BaCl2,搅拌45 min;之后将合金液浇注成型;浇铸温度为630 ℃;然后在480 ℃保温2 h 进行均质化处理,并冷却得到散热器散热片的铝合金材料。再将其加工成散热器铝合金翅片。
材料强度测试
为了测定拉伸强度,在常温下进行标准拉伸试验,测试材料的拉伸强度。将拉伸强度150MPa以上者评价为良好(○),将低于150MPa者评价为不良(×)。
材料耐腐蚀以及抗菌测试
以50×50 mm的大小分别切割出试样,进行盐雾试验。腐蚀试验时间设定为800小时,材料表面没有深度超过0.1 mm的腐蚀坑、评价为良好(○),将有超过0.1 mm的腐蚀坑的试样评价为腐蚀性差 (×)。测试结果显示在表2中。
抗菌测试的试验菌种为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。检测方法为:
(1) 将试样剪成50.0×50.0 mm大小的尺寸,消毒灭菌(一式三份)。
(2) 在试样上滴加若干毫升菌液,使菌落数维持在105。
(3) 将塑料薄膜覆盖在试样表面,然后放入无菌平皿内,于36±1℃恒温培养箱内培养24小时后,对活菌进行计数。
(4) 将比较例1的不含银同型号的铁素体不锈钢作为对照样品,重复上述操作。
抗菌率采用由抗菌率=[(A-B)/A]×100%计算得到,式中:A-24小时后对照样品平均活菌数; B-24小时后抗菌样品平均活菌数。
表1 母材的化学成分 (余量为Al以及不可避免的杂质)
编号 | B | Mn | Ti | Cu | Ag |
1 | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 0.2 | 0.01 |
2 | 0.35 | 0.7 | 0.7 | 0.25 | 0.01 |
3 | 0.5 | 0.9 | 0.9 | 0.3 | 0.01 |
4 | 0.55 | 1.1 | 1.0 | 0.35 | 0.015 |
5 | 0.65 | 1.3 | 1.2 | 0.4 | 0.015 |
6 | 0.70 | 1.5 | 1.35 | 0.47 | 0.15 |
7 | 0.75 | 1.7 | 1.50 | 0.55 | 0.02 |
8 | 0.85 | 1.8 | 1.60 | 0.6 | 0.02 |
表2:试样拉伸强度、耐蚀性以及抗菌效果
编号 | 拉伸强度 | SWAAT试验 1000小时 | 抗菌效率 |
1 | 良 | 良 | 〉99% |
2 | 良 | 良 | 〉99% |
3 | 优 | 优 | 〉99% |
4 | 优 | 优 | 〉99 % |
5 | 优 | 优 | 〉99% |
6 | 优 | 优 | 〉99% |
7 | 优 | 良 | 〉99% |
8 | 优 | 良 | 〉99 % |
Claims (6)
1.一种抗菌耐蚀的散热器铝合金翅片,其特征在于其由以下组成的材料制成;B:0.3-0.85 wt%、Mn:0.5-1.8 wt%,Ti:0.5-1.6 wt%,Cu:0.20-0.60 wt%,Ag:0.01-0.02 wt%,余量为Al及不可避免的杂质构成。
2.权利要求1所述的散热器铝合金翅片,其特征在于B的含量为:0.45-0.75 wt%。
3.权利要求1所述的散热器铝合金翅片,其特征在于Mn的含量为:0.8-1.5 wt%。
4.权利要求1所述的散热器铝合金翅片,其特征在于Mn的含量为:0.9-1.2 wt%。
5.权利要求1所述的散热器铝合金翅片,其特征在于Ti的含量为0.8-1.3 wt%。
6.权利要求1所述的散热器铝合金翅片,其特征在于Cu的含量为0.20-0.45 wt%。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120125 |