CN103112211B - 一种高抗下垂性复合钎焊铝箔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗下垂性复合钎焊铝箔,包括上包覆层、下包覆层以及位于上下包覆层之间的芯材层,其中,芯材层按重量百分比其组分为:铁0.25-0.46%,硅0.01-0.25%,锰0.40-1.0%,铜0.04-0.5%,钪0.01-0.4%,其余为铝;上下包覆层为铝合金。本发明还公开了该钎焊铝箔的制备方法。本发明的优点为通过优化复合铝箔芯材合金的配比,结合上述的制造方法中浇铸、轧制及热处理工艺,可制得抗下垂性能优异的复合铝箔。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝箔及其制备方法,尤其涉及一种高抗下垂性复合钎焊铝箔及其制备方法。
背景技术
复合钎焊铝箔由芯材层(3系Al-Mn合金)和双面/单面厚度为8~12%的低熔点包覆层(近共晶Al-Si合金)组成,其断面结构如图1所示,被广泛应用于汽车热交换器、电站空冷岛热交换器等。热交换器在钎焊过程中复合钎焊铝箔被加热至580~610℃,包覆层(熔点565℃~575℃)熔化,在表面张力、重力和其它效应的作用下通过毛细管运动流到结合的缝隙处,浸润、扩展,随着温度的降低,钎料凝固,最终形成钎焊接头。而在钎焊过程中,熔融包覆层将侵蚀芯材层,降低芯材的支撑强度,造成热交换器整体塌陷或产生虚焊、脱焊等现象。研究表明,芯材的再结晶晶粒尺寸增大可有效抑制熔融焊料的侵蚀,提高复合铝箔的抗下垂性。然而,在实际生产中,经过高温均质处理的复合钎焊铝箔芯材难以获得粗大的再结晶晶粒。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种抗下垂性能优异的复合钎焊铝箔;本发明还提供了该高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法。
技术方案:本发明所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔,包括上包覆层、下包覆层以及位于上下包覆层之间的芯材层,其中,芯材层按重量百分比其组分为:铁0.25-0.46%,硅0.01-0.25%,锰0.40-1.0%,铜0.04-0.5%,钪0.01-0.4%,其余为铝;上下包覆层为铝合金。
所述铝合金优选为4343铝合金。
本发明所述高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法,由以下步骤组成:
(1)熔炼铝合金,熔炼温度为650-700℃,合金熔化后加入精炼剂,搅拌、净化、静置铝熔体,清理铝液表面铝渣,然后采用铁模将铝液浇铸成铝合金板,铁模预热100℃;
(2)将步骤(1)浇铸的铝合金板在马弗炉中加热到460-480℃,保温15分钟后出炉,然后热轧;
(3)选配工业纯铝锭、铝铁合金、铝硅合金、铝锰合金、铝铜合金进行熔炼,熔炼温度为720~760℃,确保铝液中各元素含量分别为:铁0.25-0.46%,硅0.01-0.25%,锰0.40-1.0%,铜0.04-0.5%,合金熔化后加入精炼剂,搅拌、净化、静置铝熔体,清理铝液表面铝渣;
(4)往步骤(3)处理后的铝液中添加铝钪合金,确保铝液中钪含量为0.01-0.4%,搅拌、静置铝熔体,然后采用铁模将铝液浇铸成铝合金板,铁模预热100℃;
(5)将步骤(4)获得的芯材铝合金板放入马弗炉进行均质处理,均质温度为580~620℃,保温4~6小时后出炉空冷,再经过处理得到表面光洁的芯材铝合金板;
(6)将步骤(2)获得的铝合金板按照步骤(5)处理得到的芯材铝合金板的尺寸裁剪、清洗后覆盖在芯材铝合金板的上下表面,且将两边边缘进行焊合;
(7)将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热,加热温度450~500℃,保温30分钟后出炉热轧、焊合成复合铝箔坯料;
(8)将复合铝箔坯料表面清洗后,冷轧成复合铝箔;
(10)将冷轧的复合铝箔进行成品退火处理,退火温度260-400℃,保温1~5小时、出炉冷却,即制成本发明的高抗下垂性复合钎焊铝箔。
所述步骤(2)将浇铸的铝合金板放到;所述步骤(5)将芯材铝合金所述步骤(7)将三层合金板。
所述步骤(1)或(3)中加入的精炼剂为15~25%的氯化钠、30~40%的氯化钾、5~12%的六氯甲烷、3~7%的氟硼酸钾、12~16%的氟铝酸钠与10~20%的木炭粉混合而成,其含量为0.1~0.5%。
所述步骤(1)、(3)、(4)任一步骤中采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体。
所述步骤(3)中铝铁合金中含铁10.0%,铝硅合金中含硅20.0%,铝锰合金中含锰10.0%,铝铜合金中含铜10.0%,其余为铝。
所述步骤(4)铝钪合金中钪含量为2%,铝液中钪含量优选为0.05~0.15%。
所述步骤(6)两边边缘采用点焊形式进行焊合。
有益效果:本发明与现有技术相比,其优点为通过优化复合铝箔芯材合金的配比,结合上述的制造方法中浇铸、轧制及热处理工艺,可制得抗下垂性能优异的复合铝箔。钎焊后,其芯材可获得粗大的长条状再结晶晶粒组织,增大的芯材再结晶晶粒晶粒可有效抑制熔融焊料的侵蚀,提高复合铝箔的抗下垂性,其长度为150微米,晶粒长宽比3.0,在605℃钎焊温度环境中保持3分钟,抗下垂性10mm。
附图说明
图1为复合钎焊铝箔截面示意图。
具体实施方式
实施例1:采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层,将4343铝合金熔化,熔炼温度680℃,合金熔化后加入铝液重量2克的精炼剂,精炼剂由18%的氯化钠、32%的氯化钾、10%的六氯甲烷、6%的氟硼酸钾、15%的氟铝酸钠与19%的木炭粉混合而成;采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置5~10分钟,清理铝液表面铝渣,采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃。浇铸的4343合金板放到马弗炉中,加热温度460℃,保温15分钟,出炉,将合金板热轧成2.0mm的铝合金板。采用1710克工业纯铝锭、50克铝铁合金、20克铝硅合金、170克铝锰合金、50克铝铜合金配料,总重量2公斤,熔炼温度750℃,合金熔化后加入铝液重量4克的精炼剂,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置5~10分钟,清理铝液表面铝渣;然后添加100克铝钪合金,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,搅拌2分钟后,静置3~5分钟后,取样;采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为:铁0.22%,硅0.20%,锰0.80%,铜0.22%,钪0.10%,其余为铝;出炉浇铸,采用铁模铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理,均质温度580℃,保温4小时,出炉空冷,然后将合金板双面各铣去1mm,获得表面光洁的18mm芯材合金板。将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪,清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面,且两边边缘采用点焊形式进行焊合;将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热,加热温度460℃,保温30分钟,出炉热轧,热轧焊合成5mm厚的复合铝箔坯料;将复合铝箔坯料表面清洗后,冷轧成0.2mm的复合铝箔;将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火,退火温度350℃,保温时间3小时,出炉冷却,即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例2:采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层,将4343铝合金熔化,熔炼温度650℃,合金熔化后加入铝液重量2.5克的精炼剂,精炼剂由18%的氯化钠、32%的氯化钾、10%的六氯甲烷、6%的氟硼酸钾、15%的氟铝酸钠与19%的木炭粉混合而成;采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置8分钟,清理铝液表面铝渣,采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;浇铸的4343合金板放到马弗炉中,加热温度465℃,保温20分钟,出炉,将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1655克工业纯铝锭、80克铝铁合金、20克铝硅合金、195克铝锰合金、50克铝铜合金配料,总重量2公斤。熔炼温度760℃,合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置10分钟,清理铝液表面铝渣;然后添加120克铝钪合金,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,搅拌2分钟后,静置5分钟后,取样;采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为:铁0.35%,硅0.18%,锰0.90%,铜0.22%,钪0.10%,其余为铝;出炉浇铸,采用铁模铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理,均质温度620℃,保温6小时,出炉空冷,然后将合金板双面各铣去1mm,获得表面光洁的18mm芯材合金板;将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪,清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面,且两边边缘采用点焊形式进行焊合;将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热,加热温度480℃,保温30分钟,出炉热轧,热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料;将复合铝箔坯料表面清洗后,冷轧成0.18mm的复合铝箔;将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火,退火温度300℃,保温时间1小时,出炉冷却,即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例3:采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层,将4343铝合金熔化,熔炼温度700℃,合金熔化后加入铝液重量2.0克的精炼剂,精炼剂由18%的氯化钠、32%的氯化钾、10%的六氯甲烷、6%的氟硼酸钾、15%的氟铝酸钠与19%的木炭粉混合而成;采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置8分钟,清理铝液表面铝渣,采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;浇铸的4343合金板放到马弗炉中,加热温度480℃,保温20分钟,出炉,将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1470克工业纯铝锭、120克铝铁合金、35克铝硅合金、250克铝锰合金、125克铝铜合金配料,总重量2公斤。熔炼温度720℃,合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置10分钟,清理铝液表面铝渣;然后添加500克铝钪合金,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,搅拌2分钟后,静置5分钟后,取样;采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为:铁0.46%,硅0.25%,锰1.0%,铜0.5%,钪0.4%,其余为铝;出炉浇铸,采用铁模铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理,均质温度600℃,保温5小时,出炉空冷,然后将合金板双面各铣去1mm,获得表面光洁的18mm芯材合金板;将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪,清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面,且两边边缘采用点焊形式进行焊合;将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热,加热温度450℃,保温30分钟,出炉热轧,热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料;将复合铝箔坯料表面清洗后,冷轧成0.18mm的复合铝箔;将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火,退火温度260℃,保温时间5小时,出炉冷却,即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例4:采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层,将4343铝合金熔化,熔炼温度650℃,合金熔化后加入铝液重量10克的精炼剂,精炼剂由18%的氯化钠、32%的氯化钾、10%的六氯甲烷、6%的氟硼酸钾、15%的氟铝酸钠与19%的木炭粉混合而成;采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置8分钟,清理铝液表面铝渣,采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;浇铸的4343合金板放到马弗炉中,加热温度465℃,保温20分钟,出炉,将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1861克工业纯铝锭、50克铝铁合金、1克铝硅合金、80克铝锰合金、8克铝铜合金配料,总重量2公斤。熔炼温度760℃,合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置10分钟,清理铝液表面铝渣;然后添加10克铝钪合金,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,搅拌2分钟后,静置5分钟后,取样;采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为:铁0.25%,硅0.01%,锰0.40%,铜0.04%,钪0.01%,其余为铝;出炉浇铸,采用铁模铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理,均质温度620℃,保温6小时,出炉空冷,然后将合金板双面各铣去1mm,获得表面光洁的18mm芯材合金板;将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪,清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面,且两边边缘采用点焊形式进行焊合;将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热,加热温度500℃,保温30分钟,出炉热轧,热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料;将复合铝箔坯料表面清洗后,冷轧成0.18mm的复合铝箔;将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火,退火温度400℃,保温时间5小时,出炉冷却,即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例5:采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层,将4343铝合金熔化,熔炼温度650℃,合金熔化后加入铝液重量2.5克的精炼剂,精炼剂由25%的氯化钠、40%的氯化钾、12%的六氯甲烷、7%的氟硼酸钾、16%的氟铝酸钠与20%的木炭粉混合而成;采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置8分钟,清理铝液表面铝渣,采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;浇铸的4343合金板放到马弗炉中,加热温度465℃,保温20分钟,出炉,将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1637克工业纯铝锭、90克铝铁合金、23克铝硅合金、200克铝锰合金、50克铝铜合金配料,总重量2公斤。熔炼温度760℃,合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置10分钟,清理铝液表面铝渣;然后添加52克铝钪合金,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,搅拌2分钟后,静置5分钟后,取样;采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为:铁0.40%,硅0.20%,锰0.90%,铜0.22%,钪0.05%,其余为铝;出炉浇铸,采用铁模铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理,均质温度620℃,保温6小时,出炉空冷,然后将合金板双面各铣去1mm,获得表面光洁的18mm芯材合金板;将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪,清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面,且两边边缘采用点焊形式进行焊合;将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热,加热温度480℃,保温30分钟,出炉热轧,热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料;将复合铝箔坯料表面清洗后,冷轧成0.18mm的复合铝箔;将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火,退火温度300℃,保温时间1小时,出炉冷却,即制成本发明的复合钎焊铝箔。
实施例6:采用2公斤4343合金作为复合箔上、下包覆层,将4343铝合金熔化,熔炼温度650℃,合金熔化后加入铝液重量2.5克的精炼剂,精炼剂由15%的氯化钠、30%的氯化钾、5%的六氯甲烷、3%的氟硼酸钾、12%的氟铝酸钠与10%的木炭粉混合而成;采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置8分钟,清理铝液表面铝渣,采用铁模浇铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;浇铸的4343合金板放到马弗炉中,加热温度465℃,保温20分钟,出炉,将合金板热轧成2.5mm的铝合金板。采用1616克工业纯铝锭、100克铝铁合金、24克铝硅合金、208克铝锰合金、52克铝铜合金配料,总重量2公斤。熔炼温度760℃,合金熔化后加入铝液重量5克的精炼剂,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,进行净化处理,搅拌3分钟后,静置10分钟,清理铝液表面铝渣;然后添加165克铝钪合金,采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体,搅拌2分钟后,静置5分钟后,取样;采用直读光谱分析铝液中各合金元素重量百分含量分别为:铁0.40%,硅0.20%,锰0.90%,铜0.22%,钪0.15%,其余为铝;出炉浇铸,采用铁模铸成20mm厚的铝合金板,铁模预热100℃;将获得的芯材合金板放入马弗炉进行均质处理,均质温度620℃,保温6小时,出炉空冷,然后将合金板双面各铣去1mm,获得表面光洁的18mm芯材合金板;将热轧包覆层4343合金板按芯材合金板尺寸裁剪,清洗后覆盖在芯材合金板的上下表面,且两边边缘采用点焊形式进行焊合;将焊合后的三层合金板在马弗炉中加热,加热温度480℃,保温30分钟,出炉热轧,热轧焊合成6.5mm厚的复合铝箔坯料;将复合铝箔坯料表面清洗后,冷轧成0.18mm的复合铝箔;将冷轧复合铝箔放入马弗炉进行成品退火,退火温度300℃,保温时间1小时,出炉冷却,即制成本发明的复合钎焊铝箔。
Claims (10)
1.一种高抗下垂性复合钎焊铝箔,包括上包覆层(2)、下包覆层(3)以及位于上下包覆层之间的芯材层(1),其特征在于:所述芯材层(1)按重量百分比其组分为:铁0.25-0.46%,硅0.01-0.25%,锰0.40-0.90%,铜0.04-0.22%或0.50%,钪0.01-0.4%,其余为铝;所述上下包覆层为铝合金。
2.根据权利要求1所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔,其特征在于:所述铝合金为4343铝合金。
3.制备权利要求1所述高抗下垂性复合钎焊铝箔的方法,其特征在于:该方法由以下步骤组成:
(1)熔炼铝合金,合金熔化后搅拌、净化、静置铝熔体,清理铝液表面铝渣,然后将铝液浇铸成铝合金板;
(2)将步骤(1)浇铸的铝合金板加热、保温后出炉,然后热轧;
(3)选配工业纯铝锭、铝铁合金、铝硅合金、铝锰合金、铝铜合金进行熔炼,确保铝液中各元素含量分别为:铁0.25-0.46%,硅0.01-0.25%,锰0.40-0.90%,铜0.04-0.22%或0.50%,合金熔化后搅拌、净化、静置铝熔体,清理铝液表面铝渣;
(4)往步骤(3)处理后的铝液中添加铝钪合金,确保铝液中钪含量为0.01-0.4%,搅拌、静置铝熔体,然后将铝液浇铸成芯材铝合金板;
(5)将步骤(4)获得的芯材铝合金板进行均质处理、保温后出炉空冷,再经过处理得到表面光洁的芯材铝合金板;
(6)将步骤(2)获得的铝合金板按照步骤(5)处理得到的芯材铝合金板的尺寸裁剪、清洗后覆盖在芯材铝合金板的上下表面,且将两边边缘进行焊合;
(7)将焊合后的三层合金板加热、保温后出炉热轧、焊合成复合铝箔坯料;
(8)将复合铝箔坯料表面清洗后,冷轧成复合铝箔;
(9)将冷轧的复合铝箔进行成品退火处理,退火温度260-400℃,保温、出炉冷却,即制成本发明的高抗下垂性复合钎焊铝箔;
4.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中熔炼温度为650-700℃,步骤(3)中熔炼温度为720~760℃;步骤(1)和步骤(4)中铝液均采用铁模浇铸成铝合金板,铁模预热100℃。
5.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)将浇铸的铝合金板放到马弗炉中加热到460-480℃,保温15分钟;所述步骤(5)将芯材铝合金放入马弗炉进行均质处理,均质温度为580~620℃,保温4~6小时;所述步骤(7)将三层合金板在马弗炉中加热,加热温度450~500℃,保温30分钟。
6.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)或(3)合金熔化后加入含量为0.1~0.5%的精炼剂,该精炼剂为15~25%的氯化钠、30~40%的氯化钾、5~12%的六氯甲烷、3~7%的氟硼酸钾、12~16%的氟铝酸钠与10~20%的木炭粉混合而成。
7.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)、(3)、(4)任一步骤中采用吹入氮气或惰性气体的方法搅拌铝熔体。
8.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中铝铁合金中含铁10.0%,铝硅合金中含硅20.0%,铝锰合金中含锰10.0%,铝铜合金中含铜10.0%,其余为铝;所述步骤(4)铝钪合金中钪含量为2%,铝液中钪含量为0.05~0.15%。
9.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法,其特征在于:所述步骤(6)两边边缘采用点焊形式进行焊合。
10.根据权利要求3所述的高抗下垂性复合钎焊铝箔的制备方法,其特征在于:所述步骤(9)保温时间为1~5小时。
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