CN102330005A - 散热器翅片的铝合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种散热器翅片的铝合金材料，其特征是其具有以下组分和含量：Si：0.5-1.2wt%、Mn：0.5-1.8wt%，Zn：0.25-1.8wt%，Cu：0.30-0.55wt%，余量为Al及不可避免的杂质构成。本发明的铝合金材料具有较高的强度特性、钎焊性、耐蚀性优异并具有良好的可加工性能，特别适合用作散热器翅片。

Description

散热器翅片的铝合金材料

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料，具体的说本发明涉及一种适合用于散热器翅片的铝合金材料，其具有优异的耐腐蚀性，并且其可加工性能良好。 

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-Si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

本发明的目的是提供一种散热器翅片的铝合金材料，针对现有技术中的铝合金换热器在强度、耐腐蚀性能、可加工性能尚不能满足散热器翅片恶劣工作条件的要求，提供一种较高的强度特性、钎焊性、耐蚀性优异并具有良好的可加工性能的冷却扁管的铝合金材料。 

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种散热器翅片的铝合金材料，其特征是其具有以下组分和含量：Si：0.5-1.2wt%、Mn：0.5-1.8wt%，Zn：0.25-1.8 wt%，Cu：0.30-0.55 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。 

Si： 

通过向铝合金中添加Si能够得到提高强度的效果。优选的含量是Si：0.5-1.2 wt%，若硅的含量低于0.5 wt%的时候，提高强度的效果就小。Si的含量超过上限，则对铝合金的耐蚀性产生不利的影响，并且如果含量超过上限，则压延加工性能降低。优选的， Si的含量范围为：0.6-0.9 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%。 

Zn： 

通过向铝合金中添加Zn，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，然而如果Zn的含量进一步增加将会导致不期望的金属间相的存在，容易诱晶间腐蚀，而当含量在0.25-1.8 wt%,在改善材料可加工性的同时，对材料的耐蚀性能无不利的影响。Zn的优选含量是0.30-1.5wt%，更优选0.50-1.30 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能够协同改善材料的耐蚀性能。Cu的优选含量是0.30-0.55 wt%，若含量超过0.55 wt%，将会显著降低钎焊性能。

另外，本发明还公开了上述散热器翅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Si、Mn、Zn、Cu和Al的合金原料在氮气保护气氛下加热至600-720 ℃保温45-90 min; 加入占合金原料总重量 0.2-0.8 wt%的MnCl₂，搅拌15-50 min；之后将合金液浇注成型；浇铸温度为520-650 ℃；然后在350-450 ℃保温2-10 h 进行均质化处理，并冷却得到散热器翅片的铝合金材料。 

本发明所述的铝合金材料，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；而且材料的强度与普通的铝合金相比也有了显著的提高，本发明描述的铝合金材料适合于加工成散热器翅片。 

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，制备本发明所述的铝合金材料。具体的制备工艺过程为：将按表1所示出的百分比配比的Si、Mn、Zn、Cu和Al的合金原料在氮气保护气氛下加热至650 ℃保温60 min; 加入占合金原料总重量 0.3wt%的MnCl₂，搅拌35 min；之后将合金液浇注成型；浇铸温度为580 ℃；然后在420 ℃保温4 h 进行均质化处理，并冷却得到散热器翅片的铝合金材料。 

表1 母材铝合金的化学成分 

编号	Si	Mn	Zn	Cu	Al
						1	0.5	0.5	0.25	0.30	余量
2	0.6	0.7	0.35	0.33	余量
						3	0.7	0.9	0.50	0.36	余量
4	0.8	1.1	0.75	0.39	余量
						5	0.9	1.3	1.05	0.42	余量
6	1.0	1.5	1.25	0.45	余量
						7	1.1	1.7	1.50	0.50	余量
8	1.2	1.8	1.8	0.55	余量

       将得到的铝合金材料进行以下性能检测

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(×)。 

材料耐腐蚀性能测试

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。

表2：试样拉伸强度和盐雾试验结果

试样编号	拉伸强度	SWAAT试验 800小时
			1	○	○
2	○	○
			3	○	○
4	○	○
			5	○	○
6	○	○
			7	○	○
8	○	○

Claims (7)

1.一种散热器翅片的铝合金材料，其特征是其具有以下组分和含量：Si：0.5-1.2wt%、Mn：0.5-1.8wt%，Zn：0.25-1.8 wt%，Cu：0.30-0.55 wt%，余量为Al及不可避免的杂质构成。

2.权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于所述的Si的含量范围为：0.6-0.9 wt%。

3.权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于所述的Mn的含量范围为：0.8-1.5 wt%。

4.权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于所述的Mn的含量是0.9-1.2 wt%。

5.权利要求3所述的铝合金材料，其特征在于所述的Zn的含量是0.30-1.50 wt%。

6.权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于所述的Zn的含量是0.50-1.30 wt%。

7.权利要求1-6任一项所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于将按铝合金材料配比的Si、Mn、Zn、Cu和Al的合金原料在氮气保护气氛下加热至600-720 ℃保温45-90 min; 加入占合金原料总重量 0.2-0.8 wt%的MnCl₂，搅拌15-50 min；之后将合金液浇注成型；浇铸温度为520-650 ℃；然后在350-450 ℃保温2-10 h 进行均质化处理，并冷却得到散热器翅片的铝合金材料。