CN104233007A

CN104233007A - 高导热率热传输翅片及其制造方法

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Publication number: CN104233007A
Application number: CN201410428521.7A
Authority: CN
Inventors: 张斌; 韩波
Original assignee: ZOUPING QIXING INDUSTRIAL ALUMINUM Co Ltd
Current assignee: ZOUPING QIXING INDUSTRIAL ALUMINUM Co Ltd
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明涉及一种高导热率热传输翅片及其制造方法，属于热交换器用散热翅片领域，高导热率热传输翅片的组分和重量百分比为：Si：0.12～1.0wt％、Fe：1.0～2.0wt％、Mn：0～0.5wt％、Zn：0.3～2wt％、Ni：0.8～1.5wt％，余量为Al及不可避免的杂质。其制造方法包括以下步骤：1)浇筑熔体；2)将该熔体铸轧成厚度为板坯；3)将板坯经至少一个道次的冷轧，并卷曲成卷；3)将冷轧卷进行退火处理；4)将退火处理后的冷轧卷经过至少一个道次的冷轧。本高导热率热传输翅片材料强度高，热传导效率好，满足轻量化要求，提高热交换器冷却效率；其制造方法生产成本低，产品强度高，热导率好。

Description

高导热率热传输翅片及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种高导热率热传输翅片及其制造方法，具体涉及一种热交换器用散热翅片。

背景技术

铝制热交换器作为散热器、加热器芯、油冷却器、中间冷却器、车辆空调机的蒸发器或冷凝器等的汽车热交换器已经广泛使用。汽车热交换器主要通过钎焊法(硬钎焊)来生产，主要包括真空钎焊和可控气氛钎焊。通常，使用Al-Si系合金作为钎料，钎焊温度在600℃左右，此时钎料完全熔化，通过钎料进行钎焊接头的冶金结合。

近年来，为了使汽车具有更高的性能，需要改善换热器的性能，使其重量更轻，耐久性更高，对材料的性能提出了更高的要求，需要开发新型的能够与其相适应的铝合金翅片材料。如用于小汽车的换热器，可通过将其管、翅片进行减薄而使其重量更轻。

翅片作为热交换的重要传热部件，更高强度和更好的热传导这两个性能都是满足轻量化和高效紧凑的重要因素。如果材料强度不够，作为翅片就会变形甚至断裂最终导致热交换器失效。

目前普通翅片用3003系列材料，但是标准的3003翅片材料从强度和热导率上来说都不能满足轻量化/高效率的强度和热导率的需求。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种高导热率热传输翅片，材料强度高，热传导效率好，满足轻量化要求，提高热交换器冷却效率。

本发明所述的高导热率热传输翅片，其特征在于：其组分和重量百分比为：Si：0.12～1.0wt％、Fe：1.0～2.0wt％、Mn：0～0.5wt％、Zn：0.3～2wt％、Ni：0.8～1.5wt％，余量为Al及不可避免的杂质。

所述的杂质总含量≤0.15wt％，杂质单一元素含量≤0.05wt％。

下面对高导热率热传输翅片各成分元素的添加理由和添加范围进行说明。

Si：Si与Fe一起形成AlFeSi系化合物，起到弥散强化的作用来提高强度，同时减少Fe的固溶量，从而提高热传导率。如果Si含量低于0.12wt％，达不到该效果，如果Si含量高于1.0wt％，则容易造成翅片材料熔化温度下降，不利于钎焊。

Fe：Fe与Si形成弥散的颗粒，可以提高翅片的强度。Fe在常温的Al-Fe中最大固溶度小于0.05％，导热性好，本发明大幅提高Fe元素的含量，使Fe元素含量不低于1.0wt％，既满足翅片的强度要求又能提高导热性能。Fe元素含量不高于2.0wt％，避免对材料性能产生影响，给铸造过程带来不利影响。

Zn：芯材中的Zn，能使芯材的腐蚀电位降低、增强牺牲阳极效果。Zn的含量为0.3-2％。如果不足0.3％，其效果变小，如超过2.0％，则芯材自身的耐腐蚀性变差。

Ni：Ni在常温的Al-Ni中最大固溶度小于0.05％。作为合金元素Ni主要形成化合物可以起弥散强化的作用，同时提高材料的耐腐蚀性。如果不足0.8wt％，则不起作用，如果大于1.5wt％，则性能提升有限，成本较高。

Mn：Mn可加入小于0.5wt％的量，也可以不加入，主要起调整电位的作用，加入后与Si、Al形成AlMnSi系化合物，提高合金材料的强度。

本发明另一目的在于：提供一种高导热率热传输翅片制造方法，生产成本低，产品强度高，热导率好。

本高导热率热传输翅片的制造方法包括以下步骤：1)浇筑具有如上述高导热率热传输翅片化学组成的熔体；2)将该熔体铸轧成厚度为3.5mm～15mm的板坯；3)将板坯经至少一个道次的冷轧，轧制厚度为0.1mm～0.8mm，并卷曲成卷；3)将冷轧卷进行退火处理；4)将退火处理后的冷轧卷经过至少一个道次的冷轧，轧至成品厚度0.05mm～0.15mm；步骤3中，冷轧卷在200～450℃间进行1～3小时的退火处理。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本高导热率热传输翅片通过合理控制合金元素添加类型及添加量，在满足轻量化材料强度要求的同时，增强热交换效率，提高热交换器冷却效率。相比于传统的直接冷却方法，采用连铸生产工艺，降低了生产成本，利于产品质量的提高。

具体实施方式

实施例1：

高导热率热传输翅片A1，其组分和重量百分比为：Si：0.12wt％、Fe：1.5wt％、Zn：0.5wt％、Ni：0.8wt％，余量为Al及不可避免的杂质，杂质单一元素含量≤0.05wt％，杂质总含量≤0.15wt％。

高导热率热传输翅片A的制造方法包括以下步骤：1)浇筑具有上述化学组成的熔体；2)将该熔体铸轧成厚度为5mm的板坯；3)将板坯经至少一个道次的冷轧，轧制厚度为0.6mm，并卷曲成卷；3)将冷轧卷在380℃进行2小时的退火处理；4)将退火处理后的冷轧卷经过至少一个道次的冷轧，轧至成品厚度0.08mm。

接着，将上述制成的翅片材作为试验材料，按照下面所示的方法进行评价，结果示于表2。

(1)材料的热导率

采用电导率仪队铝材进行电导率测量。

(2)钎焊模拟实验曲线和设备

从室温经过约45分钟升温至600℃，并保温3分钟，在氮气(N2)保护下冷却10分钟后空冷。实验设备为可控气氛钎焊炉。

(3)钎焊后样品制备和强度测试

把经过以上钎焊处理后的试验材料按照EN10002-1标准制备拉伸试验样品，标距为50mm，在室温以20mm/分钟拉伸速度进行拉伸实验，测试材料的强度和延伸率。

实施例2

高导热率热传输翅片A2，其组分和重量百分比为：Si：0.25wt％、Fe：1.0wt％、Mn：0.2wt％、Zn：2.0wt％、Ni：1.2wt％，余量为Al及不可避免的杂质，杂质单一元素含量≤0.05wt％，杂质总含量≤0.15wt％。

其制造方法包括以下步骤：1)浇筑具有上述化学组成的熔体；2)将该熔体铸轧成厚度为10mm的板坯；3)将板坯经至少一个道次的冷轧，轧制厚度为0.8mm，并卷曲成卷；3)将冷轧卷在200℃进行1小时的退火处理；4)将退火处理后的冷轧卷经过至少一个道次的冷轧，轧至成品厚度0.1mm。

其余同实施例1。

实施例3：

高导热率热传输翅片A3，其组分和重量百分比为：Si：1.0wt％、Fe：1.5wt％、Mn：0.05wt％、Zn：0.3wt％、Ni：1.5wt％，余量为Al及不可避免的杂质，杂质单一元素含量≤0.05wt％，杂质总含量≤0.15wt％。

其制造方法包括以下步骤：1)浇筑具有上述化学组成的熔体；2)将该熔体铸轧成厚度为15mm的板坯；3)将板坯经至少一个道次的冷轧，轧制厚度为0.5mm，并卷曲成卷；3)将冷轧卷在450℃间进行3小时的退火处理；4)将退火处理后的冷轧卷经过至少一个道次的冷轧，轧至成品厚度0.15mm。

实施例4：

高导热率热传输翅片A4，其组分和重量百分比为：Si：0.57wt％、Fe：2wt％、Mn：0.5wt％、Zn：0.6wt％、Ni：1.0wt％，余量为Al及不可避免的杂质，杂质单一元素含量≤0.05wt％，杂质总含量≤0.15wt％。

其制造方法包括以下步骤：1)浇筑具有上述化学组成的熔体；2)将该熔体铸轧成厚度为3.5mm的板坯；3)将板坯经至少一个道次的冷轧，轧制厚度为0.1mm，并卷曲成卷；3)将冷轧卷在300℃间进行1.5小时的退火处理；4)将退火处理后的冷轧卷经过至少一个道次的冷轧，轧至成品厚度0.05mm。

对比例1：

标准3003材料B1，含Si：0.2wt％、Fe：0.5wt％、Mn：1.11wt％、Zn：1.5wt％，其余同实施例1。

对比例2：

标准3003材料B2，含Si：0.2wt％、Fe：0.5wt％、Mn：1.11wt％、Zn：1.5wt％，其余同实施例2。

对比例3：

标准3003材料B2，含Si：0.2wt％、Fe：0.5wt％、Mn：1.11wt％、Zn：1.5wt％，其余同实施例3。

对比例4：

标准3003材料B2，含Si：0.2wt％、Fe：0.5wt％、Mn：1.11wt％、Zn：1.5wt％，其余同实施例4。

表1本发明与标准3003材料对比

合金组合	厚度/mm	电导率	模拟钎焊强度
				A1	0.08	48	135
B1	0.08
				A2	0.08	50	131
B2	0.08
				A3	0.08	50	130
B3	0.08
				A4	0.08	51	131
B4	0.08	40	112

由表1可以明确，作为本发明例的试验材料A1～A4在钎焊后的电导率在48-51之间，钎焊后的拉伸强度高达130MPa以上，与之对比，标准材料B1～B4的电导率为40～？，钎焊后的拉伸强度低于115MPa，通过对比，本发明在导热率及强度方面均有很大提升。

Claims

1.一种高导热率热传输翅片，其特征在于：其组分和重量百分比为：Si：0.12～1.0wt％、Fe：1.0～2.0wt％、Mn：0～0.5wt％、Zn：0.3～2wt％、Ni：0.8～1.5wt％，余量为Al及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高导热率热传输翅片，其特征在于：所述的杂质总含量≤0.15wt％，杂质单一元素含量≤0.05wt％。

3.一种如权利要求1或2所述的高导热率热传输翅片的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：1)浇筑具有如权利要求1或2所述的化学组成的熔体；2)将该熔体铸轧成厚度为3.5mm～15mm的板坯；3)将板坯经至少一个道次的冷轧，轧制厚度为0.1mm～0.8mm，并卷曲成卷；3)将冷轧卷进行退火处理；4)将退火处理后的冷轧卷经过至少一个道次的冷轧，轧至成品厚度0.05mm～0.15mm。

4.根据权利要求3所述的高导热率热传输翅片的制造方法，其特征在于：步骤3中，冷轧卷在200～450℃间进行1～3小时的退火处理。