CN108277401B - 一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，本发明涉及可钎焊用铝蜂窝结构面板复合板材制造方法领域。本发明是要解决现有钎焊蜂窝结构用面板芯材合金经高温钎焊后强度低的技术问题。方法：一、对Al‑1.0Si‑0.6Cu‑0.75Mg‑0.35Mn合金锭坯进行预处理；二、制备热轧板坯；三、冷轧，退火，矫平、剪切。本发明制备的钎焊蜂窝结构用面板不仅满足钎焊铝蜂窝结构板的设计选材需求，将更有利于钎焊铝蜂窝结构板的推广使用。本发明制备的四层复合板用于钎焊蜂窝结构板面。
Description
技术领域
本发明涉及可钎焊用铝蜂窝结构面板复合板材制造方法领域。
背景技术
目前国内外常见的铝蜂窝板均是胶粘蜂窝板，其强度、使用寿命以及允许的工作环境在很大程度上受胶粘剂的性能所影响，也存在一定的缺陷和限制。以钎焊方式结合的蜂窝结构板具有质轻、环保可回收、节点强度高、抗压强度高、抗冲击、阻燃及隔音等优良性能，但目前市场现有的钎焊铝蜂窝结构板用面板钎焊前、后的强度普遍较低，其中钎焊前的抗拉强度107.1～110MPa、屈服强度52.3～59.4MPa、延伸率27.4～29.5%，钎焊后的抗拉强度153.7～155.9MPa、屈服强度48.7～51.1MPa、延伸率22.8～25.7%。为了解决钎焊铝蜂窝结构用面板强度低的问题，同时克服胶粘蜂窝铝板及其产品在使用中的缺陷，现需要研制一种可钎焊铝蜂窝结构板新兴材料代替胶接蜂窝板，使其具有可时效强化的高强度复合板，实现产品的升级换代。
发明内容
本发明是要解决现有钎焊蜂窝结构用面板芯材合金经高温钎焊后强度低的技术问题，而提供一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法。
一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯进行锯切、铣面和均匀化处理；
二、将4343合金板坯、A3003合金板坯以及步骤一处理后的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯，按4343/A3003/Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn/A3003的顺序摆放，控制包覆比依次为：10%、5%、77%和8%，采用铆接的方式焊合，然后加热至温度达到450℃～480℃，进行轧制，得到热轧板坯；
三、将步骤二得到的热轧板坯进行冷轧，加工至预定厚度，然后进行退火，退火温度为400℃～420℃，保温2h～3h，出炉后空冷，再经过矫平、剪切，得到一种钎焊蜂窝结构用四层复合板。
其中Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯的制备方法按以下步骤进行：
A、按照各元素质量百分比：Si为0.7%～1.2%、Mg为0.50%～1.0%、Mn为0.10 %～0.45%、Cu为0.50%~1.0%、Zn为0.08%～0.15%、Ti为0.02%～0.04%、Fe﹤0.4%、余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、纯锌锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金和铝钛硼丝晶粒细化剂；其中，铝硅中间合金是Al-22%Si合金，铝锰中间合金是Al-10%Mn合金，铝铜中间合金是Al-40%Cu合金，铝钛中间合金是Al-5%Ti合金，铝钛硼丝晶粒细化剂是Al-5%Ti-1%B合金；
B、将步骤A称取的纯铝锭、纯锌锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到740～760℃，熔化、搅拌，除渣后加入纯镁锭，加入1号覆盖剂，熔炼15min～30min，然后采用Ar-Cl2混合气精炼至每100克铝合金熔体中的氢含量≤0.25mL，静置30min，得到铝合金熔液；1号覆盖剂是1#熔剂，1#熔剂按重量百分比由50%KCl、26%NaCl和24%NaAlF6组成；1号覆盖剂的用量为熔炼炉中熔液总质量的0.4~0.6%；
C、将步骤B得到的铝合金熔液依次经过30ppi和50ppi的陶瓷过滤片过滤，然后浇注至结晶器中，并同时将铝钛硼丝晶粒细化剂***流槽，均匀熔入铝合金熔液中；铝钛硼丝晶粒细化剂的***速度为300mm/min；
D、再另取纯铝锭，熔化后将铝熔液倒入步骤C所述的结晶器中的底座上铺底，然后在温度为710℃～730℃、水压为0.045～0.20MPa、速度为22～60mm/min的条件下，铸造成厚度为420mm、宽度为1620mm、长度为1500mm～5500mm的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金铸锭。
本发明一种钎焊蜂窝结构用四层复合板其外层为4343合金和A3003合金，中间层为A3003合金，最内层为Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金，其中每层合金所起的作用分别是：4343合金主要起焊接作用；中间层A3003合金起隔离作用，防止Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金中的镁元素挥发与炉内保护气体氮气反应，同时防止4343合金中的Si元素扩散到最内层Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金基体中，影响整体复合材的强度；外层A3003合金起防腐作用；最内层Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金起时效强化增强复合板的强度作用。
本发明的有益效果是：利用本发明的高强度、高性能、可时效强化的蜂窝结构面板在保证各项性能满足要求的同时，本发明制备的四层复合板钎焊后的抗拉强度为220MPa～264MPa，屈服强度为130 MPa～165MPa，延伸率为20.44%～21.6%，与目前市场上常用的四层复合板的力学性能比较，其钎焊前的强度提高50%，钎焊后的强度提高11%～27%，使得该蜂窝结构用面板不仅满足钎焊铝蜂窝结构板的设计选材需求，将更有利于钎焊铝蜂窝结构板的推广使用。
本发明制备的四层复合板用于钎焊蜂窝结构板面。
附图说明
图1为实施例一制备的合金铸锭的宏观形貌照片。
图2为实施例一制备的四层复合板的宏观形貌照片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯进行锯切、铣面和均匀化处理；
二、将4343合金板坯、A3003合金板坯以及步骤一处理后的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯，按4343/A3003/Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn/A3003的顺序摆放，控制包覆比依次为：10%、5%、77%和8%，采用铆接的方式焊合，然后加热至温度达到450℃～480℃，进行轧制，得到热轧板坯；
三、将步骤二得到的热轧板坯进行冷轧，加工至预定厚度，然后进行退火，退火温度为400℃～420℃，保温2h～3h，出炉后空冷，再经过矫平、剪切，得到一种钎焊蜂窝结构用四层复合板。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯由硅、镁、锌、铜、锰和钛组成，其各元素质量百分比为：Si为0.7%～1.2%、Mg为0.50%～1.0%、Mn为0.10 %～0.45%、Cu为0.50%~1.0%、Zn为0.08%～0.15%、Ti为0.02%～0.04%、Fe﹤0.4%、余量为Al。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯的制备方法按以下步骤进行：
A、按照各元素质量百分比：Si为0.7%～1.2%、Mg为0.50%～1.0%、Mn为0.10 %～0.45%、Cu为0.50%~1.0%、Zn为0.08%～0.15%、Ti为0.02%～0.04%、Fe﹤0.4%、余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、纯锌锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金和铝钛硼丝晶粒细化剂；其中，铝硅中间合金是Al-22%Si合金，铝锰中间合金是Al-10%Mn合金，铝铜中间合金是Al-40%Cu合金，铝钛中间合金是Al-5%Ti合金，铝钛硼丝晶粒细化剂是Al-5%Ti-1%B合金；
B、将步骤A称取的纯铝锭、纯锌锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到740～760℃，熔化、搅拌，除渣后加入纯镁锭，加入1号覆盖剂，熔炼15min～30min，然后采用Ar-Cl2混合气精炼至每100克铝合金熔体中的氢含量≤0.25mL，静置30min，得到铝合金熔液；1号覆盖剂是1#熔剂，1#熔剂按重量百分比由50%KCl、26%NaCl和24%NaAlF6组成；1号覆盖剂的用量为熔炼炉中熔液总质量的0.4~0.6%；
C、将步骤B得到的铝合金熔液依次经过30ppi和50ppi的陶瓷过滤片过滤，然后浇注至结晶器中，并同时将铝钛硼丝晶粒细化剂***流槽，均匀熔入铝合金熔液中；铝钛硼丝晶粒细化剂的***速度为300mm/min；
D、再另取纯铝锭，熔化后将铝熔液倒入步骤C所述的结晶器中的底座上铺底，然后在温度为710℃～730℃、水压为0.045～0.20MPa、速度为22～60mm/min的条件下，铸造成厚度为420mm、宽度为1620mm、长度为1500mm～5500mm的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金铸锭。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中4343合金板坯由硅、铁、铜、锰和锌组成，其中各元素质量百分比为：Si为6.8%～8.2%，Fe＜0.50%，Mn：≤0.50%，Cu：≤0.15%，Zn：≤0.15%，余量为铝。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中A3003合金板坯由硅、铁、铜、锰和钛组成，其中各元素质量百分比为：Si＜0.50%，Fe为0.4%～0.6%，Mn为1.1%～1.3%，Cu为0.07%～0.15%，Ti为0.02%～0.03%，余量为铝。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中4343合金板坯的铸造方法，具体按以下步骤进行：
按照各元素质量百分比为：Si为6.8%～8.2%，Fe＜0.50%，Mn：≤0.50%，Cu：≤0.15%，Zn：≤0.15%，余量为铝；将工业纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到740～760℃熔化、搅拌，除渣后加入铁剂，经搅拌、精炼、调整成分后进入静置炉，除气、除渣后在线点Al-Ti-B丝在720℃～740℃ 进行铸造。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中A3003合金板坯的铸造方法，具体按以下步骤进行：
按照各元素质量百分比为：Si＜0.50%，Fe为0.4%～0.6%，Mn为1.1%～1.3%，Cu为0.07%～0.15%，Ti为0.02%～0.03%，余量为铝；将工业纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到740～760℃熔化、搅拌，除渣后加入铁剂，经搅拌、精炼、调整成分后进入静置炉，除气、除渣后在线点Al-Ti-B丝在720℃～740℃ 进行铸造。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三制备的四层复合板应用于钎焊蜂窝结构。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三制备的四层复合板的钎焊温度为600~620℃，保温5~30min。其它与具体实施方式一至八之一相同。
下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一：
本实施例一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯进行锯切、铣面和均匀化处理；
二、将4343合金板坯、A3003合金板坯以及步骤一处理后的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯，按4343/A3003/Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn/A3003的顺序摆放，控制包覆比依次为：10%、5%、77%和8%，采用铆接的方式焊合，然后加热至温度达到450℃～480℃，进行轧制，得到热轧板坯；
三、将步骤二得到的热轧板坯进行冷轧，加工至预定厚度，然后进行退火，退火温度为400℃～420℃，保温2h～3h，出炉后空冷，再经过矫平、剪切，得到一种钎焊蜂窝结构用四层复合板。
步骤一中Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯的制备方法按以下步骤进行：
A、按照各元素质量百分比：Si为1.0%、Mg为0.75%、Mn为0.35%、Cu为0.6%、Zn为0.10%、Ti为0.025%、Fe为0.20%、余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、纯锌锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金和铝钛硼丝晶粒细化剂；其中，铝硅中间合金是Al-22%Si合金，铝锰中间合金是Al-10%Mn合金，铝铜中间合金是Al-40%Cu合金，铝钛中间合金是Al-5%Ti合金，铝钛硼丝晶粒细化剂是Al-5%Ti-1%B合金；
B、将步骤A称取的纯铝锭、纯锌锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到750℃，熔化、搅拌，除渣后加入纯镁锭，加入1号覆盖剂，熔炼30min，然后采用Ar-Cl2混合气精炼至每100克铝合金熔体中的氢含量≤0.25mL，静置30min，得到铝合金熔液；1号覆盖剂是1#熔剂，1#熔剂按重量百分比由50%KCl、26%NaCl和24%NaAlF6组成；1号覆盖剂的用量为熔炼炉中熔液总质量的0.5%；
C、将步骤B得到的铝合金熔液依次经过30ppi和50ppi的陶瓷过滤片过滤，然后浇注至结晶器中，并同时将铝钛硼丝晶粒细化剂***流槽，均匀熔入铝合金熔液中；铝钛硼丝晶粒细化剂的***速度为300mm/min；
D、再另取纯铝锭，熔化后将铝熔液倒入步骤C所述的结晶器中的底座上铺底，然后在温度为710℃、水压为0.045MPa、速度为22mm/min的条件下，铸造成厚度为420mm、宽度为1620mm、长度为5100mm的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金铸锭。
步骤二中4343合金板坯的铸造方法，具体按以下步骤进行：
按照各元素质量百分比为：Si为8.0%，Fe为0.4%，Mn为0.1%，Zn 为0.1%，Cu为0.1%，余量为铝；将工业纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到750℃熔化、搅拌，除渣后加入铁剂，经搅拌、精炼、调整成分后进入静置炉，除气、除渣后在线点Al-Ti-B丝在730℃ 进行铸造。
步骤二中A3003合金板坯的铸造方法，具体按以下步骤进行：
按照各元素质量百分比为：Si为0.25%，Fe为0.5%，Mn为1.2%，Cu为0.15%，Ti为0.025%，余量为铝；将工业纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到750℃熔化、搅拌，除渣后加入铁剂，经搅拌、精炼、调整成分后进入静置炉，除气、除渣后在线点Al-Ti-B丝在730℃ 进行铸造。
步骤三制备的四层复合板应用于钎焊蜂窝结构；
步骤三制备的四层复合板的钎焊温度为600℃，保温30min。
本实施例所述的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯的宏观形貌照片如图1所示。规格为420 mm×1620 mm×5100mm。
本实施例制备的四层复合板的宏观形貌照片如图2所示。
本发明制备的四层复合板钎焊后的抗拉强度为264MPa，屈服强度为165MPa，延伸率为20.3%，与目前市场上常用的四层复合板的力学性能比较，其钎焊前的强度提高50%，钎焊后的强度提高27%，使得该蜂窝结构用面板不仅满足钎焊铝蜂窝结构板的设计选材需求，将更有利于钎焊铝蜂窝结构板的推广使用。
Claims (7)
1.一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、将Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯进行锯切、铣面和均匀化处理；
二、将4343合金板坯、A3003合金板坯以及步骤一处理后的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯，按4343/A3003/Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn/A3003的顺序摆放，控制包覆比依次为：10%、5%、77%和8%，采用铆接的方式焊合，然后加热至温度达到450℃～480℃，进行轧制，得到热轧板坯；
三、将步骤二得到的热轧板坯进行冷轧，加工至预定厚度，然后进行退火，退火温度为400℃～420℃，保温2h～3h，出炉后空冷，再经过矫平、剪切，得到一种钎焊蜂窝结构用四层复合板；
步骤一中Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金锭坯的制备方法按以下步骤进行：
A、按照各元素质量百分比：Si为0.7%～1.2%、Mg为0.50%～1.0%、Mn为0.10 %～0.45%、Cu为0.50%~1.0%、Zn为0.08%～0.15%、Ti为0.02%～0.04%、Fe﹤0.4%、余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、纯锌锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金和铝钛硼丝晶粒细化剂；其中，铝硅中间合金是Al-22%Si合金，铝锰中间合金是Al-10%Mn合金，铝铜中间合金是Al-40%Cu合金，铝钛中间合金是Al-5%Ti合金，铝钛硼丝晶粒细化剂是Al-5%Ti-1%B合金；
B、将步骤A称取的纯铝锭、纯锌锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到740～760℃，熔化、搅拌，除渣后加入纯镁锭，加入1号覆盖剂，熔炼15min～30min，然后采用Ar-Cl2混合气精炼至每100克铝合金熔体中的氢含量≤0.25mL，静置30min，得到铝合金熔液；1号覆盖剂是1#熔剂，1#熔剂按重量百分比由50%KCl、26%NaCl和24%NaAlF6组成；1号覆盖剂的用量为熔炼炉中熔液总质量的0.4~0.6%；
C、将步骤B得到的铝合金熔液依次经过30ppi和50ppi的陶瓷过滤片过滤，然后浇注至结晶器中，并同时将铝钛硼丝晶粒细化剂***流槽，均匀熔入铝合金熔液中；铝钛硼丝晶粒细化剂的***速度为300mm/min；
D、再另取纯铝锭，熔化后将铝熔液倒入步骤C所述的结晶器中的底座上铺底，然后在温度为710℃～730℃、水压为0.045～0.20MPa、速度为22～60mm/min的条件下，铸造成厚度为420mm、宽度为1620mm、长度为1500mm～5500mm的Al-1.0Si-0.6Cu-0.75Mg-0.35Mn合金铸锭。
2.根据权利要求1所述的一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，其特征在于步骤二中4343合金板坯由硅、铁、铜、锰和锌组成，其中各元素质量百分比为：Si为6.8%～8.2%，Fe＜0.50%，Mn：≤0.50%，Cu：≤0.15%，Zn：≤0.15%，余量为铝。
3.根据权利要求1所述的一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，其特征在于步骤二中A3003合金板坯由硅、铁、铜、锰和钛组成，其中各元素质量百分比为：Si＜0.50%，Fe为0.4%～0.6%，Mn为1.1%～1.3%，Cu为0.07%～0.15%，Ti为0.02%～0.03%，余量为铝。
4.根据权利要求1所述的一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，其特征在于步骤二中4343合金板坯的铸造方法，具体按以下步骤进行：
按照各元素质量百分比为：Si为6.8%～8.2%，Fe＜0.50%，Mn：≤0.50%，Cu：≤0.15%，Zn：≤0.15%，余量为铝；将工业纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到740～760℃熔化、搅拌，除渣后加入铁剂，经搅拌、精炼、调整成分后进入静置炉，除气、除渣后在线点Al-Ti-B丝在720℃～740℃ 进行铸造。
5.根据权利要求1所述的一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，其特征在于步骤二中A3003合金板坯的铸造方法，具体按以下步骤进行：
按照各元素质量百分比为：Si＜0.50%，Fe为0.4%～0.6%，Mn为1.1%～1.3%，Cu为0.07%～0.15%，Ti为0.02%～0.03%，余量为铝；将工业纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金和铝铜中间合金加入到熔炼炉中，升温到740～760℃熔化、搅拌，除渣后加入铁剂，经搅拌、精炼、调整成分后进入静置炉，除气、除渣后在线点Al-Ti-B丝在720℃～740℃ 进行铸造。
6.根据权利要求1所述的一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，其特征在于步骤三制备的四层复合板应用于钎焊蜂窝结构。
7.根据权利要求1所述的一种钎焊蜂窝结构用四层复合板的制备方法，其特征在于步骤三制备的四层复合板的钎焊温度为600~620℃，保温5~30min。
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